RCS-991过负荷联切装置.doc

1．概述　　1.1 研发背景近年来，变压器的事故次数逐年上升由于220kV的变压器的中压侧为并列运行方式，因此当某一台220kV变压器因内部故障或者其它原因被切除，则两台变的负荷将全部转移到另外一台变压器上此时，这台变压器可能会出现接近2倍或者2倍以上的严重过负荷因此需研制出一套微机型安全自动装置，实现220kV变压器过负荷联切　　在不同的过负荷倍数下，允许的运行时间不相同，因此需要将动作电流分级传统微机型过负荷联切装置只能根据事先设定好的各级出口，或出口压板的投入情况来决定切除负荷线路的数目，这就存在过切或欠切的可能为了把装置联切负荷的数目控制到最精确，需要在每一级过负荷元件动作后分轮出口切除负荷线路，直至变压器过负荷状况解除1】　　对于3台供电变压器接线的变电站，同样会出现上述过负荷的问题，本装置亦需考虑　　1.2 应用范围RCS　-991A　型稳定控制装置为微机实现的数字式安全稳定控制装置，本装置在RCS　-991A　型稳定控制装置的硬件平台基础上，开发了相应的软件，实现3台变压器的过负荷联切功能　　1.3 主要性能²  在充分保证变压器安全运行的前提下，为了将负荷损失控制到最小的范围，将过负荷联切的动作分为5级，总共驱动8轮出口继电器。

任一级过负荷联切动作后都可以顺序从第1轮到第8轮驱动出口继电器，直至本级电流返回，这样能够保证切除的负荷量最少　　²  装置共14组跳闸出口，其中8组中每组具有4付接点；其它6组中每组具有2付接点一般配置能满足一个厂站的切负荷要求若加配本公司生产的专用重动继电器模块，还可扩展出口以切除更多线路　　²  本装置具备软件和硬件GPS脉冲对时功能　　1.4 主要特点²  装置的14组跳闸出口可通过软件灵活地设定到各个控制元件的相应轮次　　²  装置采用整体面板、全封闭机箱，装置采用双CPU结构，强弱电严格分离，舍弃传统的背板配线方式；同时在软件设计上采取了有效的抗干扰措施因此装置具有很强的抗干扰和抗电磁辐射的能力　　²  完善的事件记录报文处理，可保存最新128次动作报告，24次故障录波报告　　²  友好的人机界面、汉字显示、中文报告打印　　²  灵活的通信方式，配置有RS-485通信接口(可选双绞线、光纤引出)或以太网接口　　²  对厂站监控系统通信支持电力行业标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103标准）的通信规约　　²  模块化结构，硬件、软件扩充灵活　　2．技术参数　　2.1 机械及环境参数机箱结构尺寸：　482mm　×　177mm　×　291mm　；嵌入式安装　　正常工作温度：0～40℃　　极限工作温度：-10～50℃　　贮存及运输：-30～70℃　　2.2 额定电气参数　　交流额定电压：100／　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 V，100V　　交流额定电流：　1A　或　5A　　　额定频率：50Hz　　2.3 过载能力　　电流回路： 2倍额定电流，连续工作　　10倍额定电流，允许10S　　40倍额定电流，允许1S　　电压回路： 1.5倍额定电压，连续工作　　功 耗： 交流电流：＜1VA/相（In=5A）　　 ＜0.5VA/相（In=1A）　　 交流电压：＜0.5VA/相　　直 流： 正常时＜35W 　　 跳闸时＜50W　　2.4 主要技术指标　　　2.4.1　 电气量测量精度　　电压测量误差 ≤ 0.5% （0.2～1.2UN）　　电流测量误差 ≤ 1% （0.1～2IN）　　频率测量误差 ≤ 0.01Hz （45～55Hz）　　有功功率测量误差 ≤ 1% （0.2～1.2UN、0.1～2IN、45～55Hz）　　　2.4.2　 电磁兼容 　　辐射电磁场干扰试验符合国标：GB/T 14598.9的规定；　　快速瞬变干扰试验符合国标：GB/T 14598.10的规定；　　静电放电试验符合国标：GB/T 14598.14的规定；　　脉冲群干扰试验符合国标：GB/T 14598.13的规定；　　射频场感应的传导骚扰抗扰度试验符合国标：GB/T 17626.6的规定；　　工频磁场抗扰度试验符合国标：GB/T 17626.8的规定；　　脉冲磁场抗扰度试验符合国标：GB/T 17626.9的规定；　　浪涌（冲击）抗扰度试验符合国标：GB/T 17626.5的规定。

　　　 　　2.4.3　 绝缘试验　　绝缘试验符合国标：GB/T14598.3-93 6.0的规定；　　冲击电压试验符合国标：GB/T14598.3-93 8.0的规定　　　 　　2.4.4　 输出接点容量　　信号接点容量：　　允许长期通过电流　8A　　　切断电流　0.3A　（DC220V，V/R 1ms）　　跳闸出口接点容量：　　允许长期通过电流　5A　 　　允许切断电流　0.2A　（DC220V，V/R 1ms），不带电流保持　　　 　　2.4.5　 通信接口　　两个RS-485通信接口 (可选光纤或双绞线连接)，或光纤以太网接口，通信规约可选择为电力行业标准DL/T667-1999(idt IEC60870-5-103)规约或LFP规约，通信速率可整定；　　一个用于GPS对时的RS-485双绞线接口；　　一个打印接口，可选RS-485或RS-232方式，通信速率可整定；　　一个用于调试的RS-232接口（前面板）　　　 　3．装置工作原理　　3.1 电气量的测量方法装置对输入的交流电压、电流进行采样，采样周期为0.833ms，即一个工频周期采样24点装置分别采用以下算法计算出电压有效值、电流有效值、三相有功功率值、频率值。

　　（1）电压、电流有效值采用全波付氏算法　　 （2）三相有功功率的算法为　　　　　　 MW　　 装置测量计算出的三相有功功率为一次值（单位：MW）　　 （3）频率值采用软件算法，分别对两组正序电压进行计算　　3.2 原理逻辑框图　　　　　 　图3.1 过负荷联切装置原理逻辑框图　　3.3 起动元件针对3台变压器，装置设计了3个独立的起动元件:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Imaxi ≥ Iqdzdi　　 Pi ≥ Pzdi　　 t ≥ 50ms　　对于每个起动元件，同时满足以上3式则起动元件动作上式中，i取1、2、3Imaxi为每台变压器A、C相电流中的最大值，Iqdzdi 为起动电流值，取5级过载电流整定值中的最小值的0.97倍Pi为实时有功功率，Pzdi为功率起动整定值t为时间计数器　　3.4 过载报警工作原理装置设计了3个独立的过载报警元件：　　　　 Imaxi ≥ Ibjzdi　　 t ≥ Tbjzdi　　对于每个报警元件，同时满足以上2式则元件动作上式中，i取1、2、3Imaxi为每台变压器A、C相电流中的最大值，Ibjzdi 为过载报警电流整定值。

t为时间计数器电流低于整定值后，报警元件延时Tbjzdi自动返回　　若不需要过载报警功能，则可将电流整定值整定至最大值（　30000A　）　　3.5 过载联切工作原理　　在充分保证变压器安全运行的前提下，为了将负荷损失控制到最小的范围，将过负荷联切的动作分为5级，总共驱动8轮出口继电器任一级过负荷联切动作后都可以顺序从第1轮到第8轮驱动出口继电器，直至本级电流返回，这样能够保证切除的负荷量最少各轮之间的间隔时间可以灵活整定　　3台主变的5级过载联切元件的动作电流和动作延时可灵活整定动作延时最长可整定为3000分（50小时）　　装置设计了3台主变的过载联切投退压板开入，每台主变的各级过载联切元件也可通过整定控制字分别投退　　3.6 TV断线判别当正序电压＜0.15Un或负序电压＞0.15Un，则判为TV回路断线，延时5秒发TV断线异常告警信号异常消失后，延时5秒自动返回　　3.7 TA断线判别由于本装置接入两相电流，因此TA断线的判据只能判别两相电流的不平衡设两相电流的大值为Imax，小值为Imin，若Imax＞　0.2In　且Imax＞2Imin，则判为TA回路断线，延时5秒发TA断线异常告警信号。

异常消失后，延时5秒自动返回　　3.8 电压、电流回路零点漂移调整随着温度变化和环境条件的改变，电压、电流的零点可能会发生漂移，装置将自动跟踪零点的漂移4．硬件原理说明　　4.1 面板布置图　　　　　　　　　　图4.1是装置的正面面板布置图　　图4.1 面板布置图　　　 　　　　　　　　　图4.2是RCS　-991A　的背面面板布置图　　图4.2 RCS　-991A　端子布置图（背视）　　　 　 “运行”灯为绿色，装置正常运行时点亮；“TV断线”灯为黄色，当发生电压回路断线时点亮；“TA断线”灯为黄色，当发生电流回路断线时点亮；“装置异常”灯为黄色，当装置异常时点亮；　　“跳闸”灯为红色，当装置动作出口点亮，在“信号复归”后熄灭4.2 装置接线端子　　图4.3为端子定义图　　　 　　　　　　　　　　　　 　图4.3 端子定义图（背视）　　4.3 输出接点　　输出接点共14组，45付空接点，如图4.4所示　　　　　　图4.4输出接点图说明：跳闸出口13的第3付接点TJ13-3可用于重动，以扩展更多输出接点　　4.4 结构与安装装置采用4U标准机箱，用嵌入式安装于屏上机箱结构和屏面开孔尺寸分别见图4.5、图4.6。

　　　 　　　　　　　图4.5 机箱结构图及屏面开孔图　　　 　　　　　图4.6机箱结构图及屏面开孔图　　　 　4.5 各插件原理说明组成装置的插件有：电源插件（DC）、交流插件（AC）、低通滤波器（LPF）、CPU插件、通信插件（COM）、光耦插件（OPT）、信号输出插件(SIG)、3个跳闸出口插件（OUT、OUT、OUT1）、显示面板（LCD）具体硬件模块图见图4.7　　　 　　　　　　　　 　图4.7 硬件模块图　　　 　　4.5.1　 电源插件（DC）从装置的背面看，第一个插件为电源插件，如图4.8(A)所示：　 　　　　　　 　　　　　　 　图4.8 电源插件原理及输入接线图　　　 　装置的电源从101端子（直流电源220V/110V＋端）、102端子（直流电源220V/110V－端）经抗干扰盒、背板电源开关至内部DC/DC转换器，输出＋5V、±12V、＋24V（继电器电源）给保护装置其它插件供电输入电源的额定电压有220V和110V两种，订货时请注明，投运时请检查所提供电源插件的额定输入电压是否与控制电源电压相同，电源输入连接如图4.8（B）　 　　4.5.2　 交流输入变换插件（AC）　　　　、　 　　　、　 　　　分别为1段母线三相电压输入，二次额定电压为　 　　　V。

　　　　　　、　 　　　、　 　　　分别为2段母线三相电压输入，二次额定电压为　 　　　V　　　　　　、　 　　　，分别为主变1两相电流输入　　　　　　、　 　　　，分别为主变2两相电流输入　　　　　　、　 　　　。