DMP300型微机变压器差动保护测控装置.pdf

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一、简介

DMP300型微机变压器差动保护测控装置,适用于110KV及以下电压等级的三圈变或
两圈变,具有开入采集、脉冲电度量采集、遥控输出、通讯功能。其中DMP321适用于三
圈变,DMP322适用于两圈变。
保护功能:a)差电流速断保护
b)二次谐波制动的比率差动保护
c)CT断线识别和闭锁功能
d)过负荷告警
e)过载启动风冷
f)过载闭锁有载调压
遥信量采集:a)本体轻、重***信号
有载轻、重***信号
压力释放信号
变压器超温告警
b)主变一侧开关的弹簧未储能、压力异常闭锁、报警
c)从主变一侧开关操作箱中采集开关跳、合位,手跳、手合开关量
脉冲电量:一路有功脉冲电度、一路无功脉冲电度
遥控:遥控主变一侧开关
:
1)差动保护中各侧电流平衡补偿由软件完成,中低压侧电流不平衡系数均以高压侧为基
准。变压器各侧CT二次电流相位也由软件自动校正,即变压器各侧CT二次回路可接
成丫型(也可选择常规接线),这样简化了CT二次接线,增加了可靠性。
1)变压器保护的差动保护与后备保护完全独立,各侧后备也完全独立,独立的工作电
源、CPU实现真正意义上的主、后备保护,极大地提高了主变保护的可靠性。
2)通过菜单可直接查看主变各侧电流值的大小、相位关系,差电流大小,方便用户调
试与主变投运。
3)选用高性能、高可靠性的80C196单片机,高度集成的PSD可编程外围芯片;宽温军
用、工业级芯片;高精度阻容元件;进口密封继电器。
4)抗干扰、抗震动的结构设计:.
全封闭金属单元机箱,箱内插板间加装隔离金属屏蔽板;高可靠性的进口接插件,
加装固定挡条。
5)独到的多重抗干扰设计
单元装置采取了隔离、软硬件滤波、看门狗电路、智能诊断各种开放闭锁控制,ALL
INONE的主板电路设计原则,新型结构设计等多种抗干扰措施,取得了良好的效果。
6)体积小、模块化,既可安装于开关柜,构成分散式系统,又可集中组屏。
7)大屏幕液晶汉字显示运行参数、菜单,具有极好的人机界面,操作简单、直观、易
学、易用。
8)所有保护功能均可根据需要直接投退,操作简单。
9)软件实现交流通道的模拟量精度调整,取消了传统的采保通道的误差补偿电位器,
不但简化了硬件,更方便了现场调试、校验,还提高了精度。
10)独到的远动试验菜单功能。装置中设有“远动试验”菜单,通过菜单按钮进行远动信息
传输试验,如“差动速断动作”、“高压侧CT断线告警”等,无需试验接点真正闭合,
可在线试验,方便了远动调试。
11)多层次的PASSWORD:运行人员口令、保护人员口令、远动人员口令。
12)事件记录分类记录32条故障信息,32条预告信息,8条自检信息,并具掉电保持功
能。:.
二、主要技术参数

交流电流5A
交流电压100V
交流频率50HZ
直流电压220V

交流电流回路IN=
直流电源回路正常工作不大于8W
保护动作不大于10W

交流电流回路2倍额定电流连续工作
10倍额定电流允许10S
直流电源回路80%—130%额定电压连续工作
:
保护电流不大于±5%

装置在-10℃~55℃温度下动作值因温度变化而引起的变差不大于±3%

正常工作温度:-10℃~55℃
极限工作温度:-25℃~75℃
:

能承受频率为1MHZ及100KMZ电压幅值共模2500V,差模1000V的衰减震荡波脉冲干
扰试验.

能承受IEC1000-4-2标准Ⅲ级、试验电压6KV的静电放电试验。:.

能承受IEC1000-4-3标准Ⅲ级、干扰场强10V/M的辐射电磁场干扰试验。

能承受IEC1000-4-4标准Ⅲ级的快速瞬变干扰试验。

1)交流输入对地:大于100兆欧
2)直流输入对地:大于100兆欧
3)信号及输出触点对地:大于100兆欧
4)开入回路对地:大于100兆欧
能承受2KV/1min的工频耐压,5KV的冲击电压。

1)差动速断保护
电流元件:整定范围2~80A,,误差小于±5%
时间元件:整定范围0~10S,,误差小于40ms
2)比率差动保护
差动门坎电流:整定范围:~10A,,误差小于±5%
二次谐波制动比:整定范围:~
制动比:
3)过负荷告警
电流元件:(高压侧B相电流)整定:~10A,,误差小于±
5%
时间元件:整定范围0~10S,,误差小于40ms
4)过载起动风冷
电流元件:整定范围2~80A,,误差小于±5%
5)过载闭锁有载调压
电流元件:(高压侧B相电流)整定:~10A,,误差小于±
5%
时间元件:整定范围0~10S,,误差小于40ms:.
三、保护逻辑原理

当以下两式同时成立时比率差动元件保护动作
II
cd>cdqd
I×I
cd>KIDzd(KID=)
I
zd=maxIg,Iz,Id
动作区
I
cd
KID=
I
cdqd
I
zd
其中:Ig、Iz、Id分别为高、中、低压侧负荷电流
Icd为差动电流
Icdqd为差动保护门坎定值
Izd为制动电流,取最大负荷侧电流
KID为比率制动特性斜率,

本保护利用三相差动电流二次谐波来防止涌流误动,Icd为差动电流基波分量,
Icd2为差电流二次谐波分量,K为二次谐波制动系数。
2
二次谐波制动采用或制动方式,即A、B、C三相中有一相满足制动条件,则闭锁差
动保护出口。
:.
当任一相差动电流大于差流速断定值时,瞬时动作于出口继电器。该保护可在变压
器内部发生严重故障时快速切除故障变压器。

当主变(两圈或三圈)两侧有正常三相电流,此时如果一侧不平衡电流,产生的负
,程序判断CT断线,当差电流不大于6A时,发CT断线信号,闭锁
保护出口。当差电流大于6A时,不闭锁保护出口。

动作条件:Ihb(高压侧B相电流)>Iset
T>Tset
式中Iset为该保护整定电流,Tset为该保护整定时间。

起动风冷动作条件:Ihb(高压侧B相电流)>Iset1
T>Tset
关闭风冷动作条件:Ihb(高压侧B相电流)<Iset2
T>Tset
式中Iset1、Iset2为该保护整定电流,Tset为该保护整定时间。

动作条件:Ihb(高压侧B相电流)>Iset
T>Tset
式中Iset为该保护整定电流,Tset为该保护整定时间。
:变压器本体保护通过主变操作箱中重动板上的重动继电器分别出口,
跳各侧开关,其事件信号在差动装置采集与上送。:.

装置为IEC标准6U机箱,其单箱外形及安装开孔尺寸见附图1。集中组屏时,三个
单元插箱组成一层机箱,嵌入式安装于屏柜上,每屏可装四层共12个单箱,标准屏柜尺
寸为:2260X800X600或2360X800X600。

DMP300型微机变压器主保护单元(差动保护)和后备保护单元保护装置硬件组成一
样,由下列模件组成:电源模件,交流模件,CPU模件,开入开出板模件,背板模件,
液晶显示模件,全封闭金属机箱,操作单元由变压器各侧的操作板模件背板模件,跳合
闸状态显示模件,全封闭金属机箱组成,各模件之间有金属屏蔽板,减少电磁干扰的影
响。插件位置示意如图:
开
交电CPU入
流源开
模模模出
件件件模
件
各模件功能简述如下:
:提供装置各种工作电源,直流或交流220V输入,经抗干扰滤波回路
后,利用逆变原理输出±5V,±12V,+24V。三组电压均不共地,且采用浮地方
式,同外壳不相连。电源具有过压保护、过流保护功能。经拨动开关进行投退,有
绿色LED灯指示。
+5V用于CPU及外围芯片
±12V用于模拟量采集回路
+24V用于驱动继电器:.
+5V
地
+220
电源
-5V
-220+12V
地
模件
-12V
地
+24V
地
:将交流电压、电流转变为弱电信号,以便模数转换。保护CT与测量CT
分开,保证保护要求的抗饱和特性与测量精度。交流模件共可以装12路交流输入
回路,据用户所要求的保护功能及测量功能而配备。其原理图如下:
N1N2N3
N4N5N6
N7N8N9
模拟地模拟地模拟地
:采集数据、开入量,数据加工处理,完成计算、保护功能,产生控制出
口、信息,完成通讯功能。
本装置CPU采用高性能十六位单片机80C196,有可靠的看门狗功能,当因干扰等原
因造成程序走飞时,会使CPU复位,提高可靠性。
交流模件送到CPU模件的模拟量,经放大滤波后,进行A/D转换,精度达十四
位。采用全波傅氏算法,具有良好的滤波效果,抗干扰性能好,适用于继电保护。
从P1口及高速输出口产生控制出口,经隔离与电压转换后,驱动继电器。当程序
起动出口时,先起动保护起动继电器,将+24V切换到出口继电器,保证出口可靠,当
出口器件损坏或输入定值丢失出错时,程序自检发现后,除发自检信息外,还起动自
检继电器,切断出口继电器+24V电压,防止误动,提高可靠性。:.
采用CAN通讯(或电流环方式、485),有红色LED、绿色LED指示灯。通过26
芯扁平电缆与液晶显示模件相连。
经光电隔离后的开入量,驱动后与数据总线相连。原理示意图如下:
开出模/数
CPU
驱动转换
开入存储
光隔控制
驱动
通讯液晶
显示
:开关量信号采集与输出。
操作电源为直流220V电压,装有遥跳、遥合、各保护跳闸继电器,并留有一备用
继电器,通过单元间连线(组屏时已连好)将信号送至操作箱单元,驱动保护出口继
电器。开入开出板上装焊开入量的光电隔离回路,其公共端为—220V,原理示意图
为:
:各模件之间用牢靠进口接插件与背板相连接,相互传递数据。外部模拟
量,开入量输入,控制输出均通过牢靠的端口子与背板相连。
:实时显示电流、频率,保护信息等,保护功能投退,定值修定,人
机界面友好。:.

(一)装置二次CT接线方式
方式1:主变各侧一次绕组接线方式的差异而引起各侧一次电流相位差异的补
偿,由各侧CT接线方式进行纠正补偿。
例如:主变一次绕组接线方式:“丫/Δ”,二次接线为“Δ/丫”
主变一次绕组接线方式:“丫/丫/Δ”,二次接线为“Δ/Δ/丫”
采用这种接线方式时,本装置菜单中关于主变各侧CT接线方式的设置均为“OFF”,
如高压侧丫/丫,设置为“OFF”,中低压“丫/丫”,设置为“OFF”。
方式2:主变各侧二次CT接线均按“丫”方式接线,相位差由软件补偿。
采用这种接线方式时,本装置菜单中关于主变各侧CT接线方式功能选择,将主变
一次绕组为“丫”的变压器侧接线方式“丫/丫”设置为ON。
以上两种接线方式各侧二次CT极性均以母线侧为同名端接入装置。
(二)不平衡系数
主变各侧保护CT变比配备的差异形成的不平衡电流的补偿方式采用不平衡系数方
式,在“测量精度调节”菜单中有“不平衡系数”菜单中进行不平衡系数设置。不平
衡系数以高压侧为基准,高压侧不平衡系数固化为“1”
主变各侧不平衡系数的计算:
(已固化)
=(Um×Km×Khjx)/(Uh×Kh×Kmjx)
=(UL×KL×Khjx)/(Uh×Kh×KLjx)
其中Uh、Um、UL分别为主变高、中、低压侧额定电压
Kh、Km、KL分别为主变高、中、低压侧变比
Khjx、Kmjx、KLjx分别为主变高、中、低压侧CT接线系数
:当CT接线方式为“Δ”,接线系数为31/2
当CT接线为“丫”时,且不经过软件转换为“Δ”时,接线系数为1
当CT接线为“丫”时,但经过软件转换为“Δ”时,接线系数为31/2:.
I
A丫/Δ
I’
A
I
B
I’
B
I
C
I’
C
I
N
转换前软件转换(丫/丫投入ON)转换后
如图所示,如果CT按“丫”接线,但经过软件转换成“Δ”,则计算时以转换后
的I’、I’、I’为计算值,而不是以I、I、I为计算值,在差动保护计
ABCA、BC
算时特别要注意这一点。
(三)
(四),以最大负荷侧电流为制动量。
(五)差动速断按躲过变压器涌流和外部故障时最大不平衡电流中最大者为整定值。
(六)。
Se
=×Khjx
Ie
31/2Uh×Kh
其中Ie:高压侧额定二次电流
Se:变压器容量
Uh:高压侧额定电压
Kh:高压侧互感器变比
Khjx:高压侧互感器接线系数,按上述方式确定其值
(七)装置中过负荷告警,过载启动风冷,过载闭锁有载调压的电流均取高压侧B相
电源,计算其值时,CT接线系数按上述方式确定。
(八)举例计算:
已知变压器参数如下:
额定容量Se=
变比(110±4×%)/(±2×%)/11KV
接线丫/丫/Δ
高压侧CT变比:200/5:.
中压侧CT变比:500/5
底压侧CT变比:2000/5
CT接线均为“丫”接入本装置
则:Uh=110KV,Um=,UL=11KV
Kh=40,Km=100,KL=400
“保护投退”菜单中将“高压侧接线方式丫/丫”设置为“ON”,“中
压侧接线方式为丫/丫”,设置为“ON”
=31/2,中压侧Knjx=31/2,低压侧Kljx=1
=(×100×31/2)/(110×40×31/2)=
低压侧不平衡系数=(11×400×31/2)/(110×400×1)=

=×31/2=(A)
Ie
31/2×110KV×40
Icdqd==×=(A)
:.
七、使用说明
(一)人机对话菜单及功能说明
DMP300型系统以汉字形式提供了一系列菜单,具有良好的人机界面。例如,保护的
投退、定值等均在汉字菜单下进行,省去了查表格、找符号的麻烦,操作直观、简单。
为防止误操作,软件提供了口令设置菜单,修改定值等重要操作前必须正确输入口令。
为了调试方便,可在调试时将口令退出,正式投运前将其投入。

“确认”:进入主菜单或确认定值的修改,停住循环显示。
“”:向下移动光标,选择所需操纵项目
“”:向左移动光标
“”:向右移动光标
“”:向上移动光标,选择所需操纵项目
“+”:定值修改
“-”:定值修改
“复位”:CPU硬件复位,程序从新开始运行
“取消”:回到上一层菜单或取消定值修改
:实时保护二次电流。
Ia=
高压侧Ib=
Ic=
Ia=
低压侧Ib=
Ic=

正常显示状态下按“确认”键进入主菜单:
(1)测量值:
按“确定”键后显示
相位
差动电流
负序电流
二次谐波
差动保护平衡调节后测量值
脉冲电度:.
相位“确认”后显示:
φIa=000°
高压侧φIb=120°
φIc=240°
φIa=180°
低压侧φIb=300°
φIc=060°
显示相位关系,以高压侧φIa为基准,上图为正确相位显示。
差动电流“确认”后显示:
差动电流
Ida=
Idb=
Idc=
负序电流“确认”后显示:
负序电流
高压侧I2=
低压侧I2=
二次谐波“确认”后显示:
二次谐波
I2da=
I2db=
I2dc=
差动保护平衡调节后测量值“确认”后显示:
Ia=
高压侧Ib=
Ic=
Ia=
低压侧Ib=
Ic=
正常理想情况下对应数值应相等。
脉冲电度“确认”后显示::.


有功脉冲数000000
无功脉冲数000000
(2)通讯地址:设置与本屏管理机的通讯地址,不要随意更改。
(3)CPU复位次数:程序复位次数。
(4)测量精度调节:通过软件补偿回路的误差使显示值与输入值符合,在出厂前已调
好,不要随意更改。最好把数据记录下来存档。在该菜单最后有“不平衡系数”,
与变压器接线方式、CT接线方式及CT变比有关,需要按实际情况输入,公式见
后。
(5)保护投退:为保护的投入或退出而设置的软件压片。
“确认”后显示:
差动速断保护ON
比率差动保护ON
CT断线闭锁ON
过负荷告警ON
过载起动风冷ON
过载闭锁有载调压ON
“ON”表示投入,“OFF”表示退出,按“+”或“-”可进行选择,选择完毕需
“确认”方可有效。其它保护功能依此类推。
(6)保护整定值:设定保护定值
“确认”后显示:
差动速断保护
比率差动保护
过负荷告警
1)差动速断定值“确认”后显示:
速断定值=5A
2)比率差动保护“确认”后显示:

门坎电流=
3)过负荷告警“确认”后显示:
过负荷告警电流=
延时=
4)过载起动风冷“确认”后显示::.
起动风冷电流定值=
关闭风冷电流定值=
动作延时=
5)过载闭锁有载调压“确认”后显示:
动作电流定值=
动作延时=
使用“”或“”使光标移至相应位置,按“+”或“-”可进行增减,选择完
毕需“确认”方可有效。其它保护定值依此类推。
(7)开关量:显示外部的开关状态,有则显示“1”,无则显示“0”
跳位0
合位1
控制回路断线0
本体重***0
本体轻***0
变压器超温0
手跳0
手合0
信号复位0
压力异常闭锁0
跳闸压力闭锁0
合闸压力闭锁0
压力异常报警0
有功脉冲0
无功脉冲0
保护自检10
保护自检20
弹簧未储能0
一般外部输入高电位(直流220V)有效。
(8)事件记录:
事故信息
预告信息
自检信息
记录32条各种最新故障信息,32条最新预告信息,8条最新自检信息,记录使用
FIFO(FirstinFirstout先进先出)原则,记录号越小,表示信息越新,还可在
事故信息中查询动作时间。:.
事故信号按“确定”键后显示:
差动速断动作
2000/01/13
时间23:48:55:315
03
“时间”:显示保护动作时间
“03”:表示最近第3个故障记录,数字越小,动作时间越近。
控制回路断线
2000/01/13
时间23:48:55:315
03
预告信号按“确定”键后显示:
自检信息按“确定”键后显示:
无事件记录
(9)信号复归:复归保护动作信息,使装置正常运行。
(10)保护跳闸次数;统计保护跳闸次数。
(11)电源:显示CPU模块工作电源值
5V=
12V=
-12V=-
+5V=+
-5V=-
+24V=+
前一值为理论值,后一值为实际值。
时钟:设置保护单元时钟、保护动作时间由此定时。
日期:2000/01/13
时间:23:48:55:315
(10)口令设置:用户更改投入口令时用,共分3种
保护人员口令:保护人员更改保护定值用。:.
远动人员口令:远动人员进入系统设置用。
运行人员口令:运行人员进行保护投退用。
保护人员口令老口令:9999新口令:0000
远动人员口令口令投退:
运行人员口令XXXX
举例——投入保护人员口令:
进入“口令设置”→“保护人员口令”菜单,→“输入老口令:”菜单,输入原
口令或出厂口令:8716,弹出“输入新口令:”菜单,输入用户口令,口令投入开关设
置为“ON”,按“复位”键后口令即起作用。
(14)系统设置
遥信起始号:000
遥信结束号:000
遥脉起始号:000
遥脉结束号:000
遥控号设置:000000
设置遥测、遥信、遥脉顺序表,及遥控开关编号。
遥测:设置起始号“确认”后自动绘出结束号,每个保护单元遥测量及顺序由单元
程序决定。
遥信:分一般遥信和事故遥信,根据管理机程序设置每个单元的一般遥信起始号。
遥脉:类同遥测。
遥控开关号::仅是一个代号,比如设置为现场开关编号。
(15)系统复归:清除所有历史记录。
(16)远动实验:
通过菜单按钮进行远动信息传输试验,如“速断保护动作”、“重合闸动作”等,只发
信号,无需试验接点真正闭合,可在线试验,方便了远动调试。
(二)保护功能说明:.
“保护投退”菜单中检查装置配备的保护功能,差动保护主要配置:差动速断保
护、比率差动保护、过负荷报警、过载闭锁有载调压、过载启动风冷、CT断线告
警、PT断线告警等。

在“保护投退”菜单中进行保护的功能投退,进入“保护投退”菜单,将投入的
保护设置为“ON”,退出的保护设置为“OFF”。具体操作时,将光标移至软件开关显
示区,用“+”或(-)键进行修改,按确认键进行固化。

在“保护整定”菜单中进行保护整定,进入“保护整定”菜单,将光标用“”
或“”移至选择的保护整定值区修改数字位,用“+”或“-”键进行数值修改,检
查整定值的整定范围,设置保护定值(用户计算提供)或输入实验模拟定值。
(三)远动功能说明
:差动保护单元无遥测量。
:遥信包括主变一侧开关位置、手跳、手合、上下刀闸、接地刀闸,同
时遥信压力异常报警、压力异常闭锁、弹簧未储能等信号,其中开关跳、合位、
手跳、手合由操作箱中操作板上采集,不需外接。遥信量可以在“开入量”菜单
中检查,如为“1”则有开入量,“0”则无开入量。在“系统设置”菜单中进行
遥信号设置,如遥信起始号为H,结束号为H+5,则开关位置遥信号为H,H+1为
刀闸1遥信号,H+2为刀闸2遥信号。在同一变电站中不能有重号,其中遥信结束
号可以作为另一装置遥信起始号。事件遥信作为S0E上送,以及保护事件的序号
有厂家提供的信息表确定。
:遥脉主变一侧开关有功脉冲电度,无功脉冲电度。脉冲由电度表提
供,脉冲电度表要求为有源脉冲,其脉冲电压在9V—24V之间均可。在“保护整
定”菜单中进行“脉冲电度”初始化设置,包括每圈脉冲数量,每度脉冲数量
(每度脉冲数量为电度表提供的值/10),电度表原始度数。在“开入量”有功脉
冲、无功脉冲可以查看脉冲有无,有脉冲时显示“1”,无脉冲时显示“0”。遥
脉序号在“系统设置”中进行,在同一变电站中不能有重号,其中遥脉结束号可
以作为另一装置遥脉起始号。
(四)通讯功能说明
装置通信方式采用CAN网方式,单元装置通过通讯地址设置进行管理和区分。
在“通信地址”上进行地址设置,同一变电站系统中各单元通讯地址不能重复。通讯
地址由厂家分配提供。通讯速度1250KBS,通讯连接线为带屏蔽的双绞电缆线。:.
(五)口令功能说明
装置口令分为:保护人员口令、远动人员口令、运行人员口令。“保护人员”
管辖“保护整定”操作,“远动人员口令”管辖“精度系数调节系数”、“通讯地
址”、“系统设置”、“系统复归”操作,“运行人员口令”管辖“保护投退”操
作。:.
八、用户安装调试说明
(一)通电前检查
。
。
,插入深度是否到位。
、装置接地是否良好。
。
,直流回路对地绝缘>100兆欧
(二)通电检查
,合上装置工作电源开关,检查装置工作情况,正常工作特
征如下:
,再合上电源板电源,电源指示等正常,能
听到“咔嚓”继电器动作声。
,正常显示保护二次电流,有事件时则显示事件。
,无事件时显示为绿灯,有事件时显示为红灯。

根据菜单操作说明,进行菜单操作,检查菜单项目内容。
,以便进行差动出口联调试验
主变各侧开关操作在主变操作箱DM