GEC3000系列电力微机保护

GEC3000系列电力微机保护说明书GEC3000系列电力微机保护-2-目录第一部分：综合篇..........................................................3一、概述..............................................................3二、硬件组成..........................................................4三、硬件设计特点......................................................6四、软件设计特点......................................................7五、主要技术参数......................................................9六、主要功能..........................................................9七、装置的操作.......................................................10八、出厂调试.........................................................13九、现场调试.........................................................14第二部分：应用篇.........................................................16应用篇一：GEC3000线路监控保护单元....................................16应用篇二：GEC3001馈出变监控保护单元..................................25应用篇三：GEC3010电动机监控保护单元..................................34应用篇四：GEC3011电动机监控保护单元..................................43应用篇五：GEC3020电容器监控保护单元..................................53应用篇六:GEC3030母线分段监控保护及综合备自投单元....................62应用篇七：GEC3040两圈变差动保护单元..................................71应用篇八：GEC3041三圈变差动保护单元..................................80应用篇九：GEC3050主变后备监控保护单元................................90应用篇十：GEC3080发电机监控保护单元..................................99应用篇十一：GEC3002线路监控单元.....................................109应用篇十二：GEC3043主变非电量保护单元...............................111应用篇十三：GEC3093PT测量及切换单元................................115GEC3000系列电力微机保护-3-第一部分：综合篇GEC3000系列电力微机保护综述一、概述GEC3000系列电力微机保护装置是集测量、控制、保护及通讯功能为一体的分散式数字保护系列产品之一。分散式监控保护装置的突出特点是保护单元可以安装在一次开关设备上或开关设备旁，通过光纤或双绞线将保护单元与主控制室的后台主机相联，从而构成综合自动化系统。监控保护单元就地安装不仅能减少变电站的建筑面积和节省大量的二次电缆，从而节省投资，还能减少变电站安装、调试及维护的工作量并提高系统的可靠性。GEC3000系列分散式电力微机保护装置包括如下型号：【1】GEC3000线路监控保护单元，适用于6～35kV接地/不接地系统。【2】GEC3001馈出变压器监控保护单元，适用于馈出变压器以及采用断路器保护的站用变压器。【3】GEC3010高压电动机监控保护单元，适用于2000kW及以下电动机。【4】GEC3011电动机监控保护单元，适用于2000kW及以下要求有差动保护的电动机。【5】GEC3020补偿电容器组监控保护单元。【6】GEC3030母线分段监控保护及综合备自投单元，适用于110KV及以下电压等级母联开关，完成母联开关的保护、测量、控制及进线/母联的综合备自投功能。【7】GEC3040两圈变差动保护单元，适用于6～110kV及以下两圈变压器，也可作为电动机或发电机的差动保护。采用二次谐波制动及比率制动原理。【8】GEC3041三圈变差动保护单元，适用于6～110kV及以下三圈变压器的差动保护，采用二次谐波制动及比率制动原理。【9】GEC3050主变后备监控保护单元，适用于110kV及以下两圈变的高/低压侧或三圈变的中/低侧，GEC3050完成一侧的监控保护功能。【10】GEC3080发电机监控保护单元，适用于200MW及以下的中小型单台发电机。【11】GEC3002线路监控单元，适用于6～110kV系统完成一条线路的监控功能。【12】GEC3043主变非电量保护单元，完成瓦斯、温度、压力等非电量信号的保护。【13】GEC3093PT测量及切换单元，完成两段母线间的PT监控和切换。GEC3000系列电力微机保护-4-二、硬件组成GEC3000系列数字监控保护单元箱采用超小型机箱设计，由机箱、面板及四块插件组成。四块插件分别为CT/PT插件、继电器插件（I/O插件）、CPU插件及电源插件（POWER插件）。插件的安装非常简单，即将每一插件顺着导轨插入其正确位置即可。在插入时要注意插件对准底板上的插针槽并插紧。机箱外形尺寸如图1-1。图1-11、电源插件电源插件采用隔离屏蔽和高冗余设计的措施，既可防止外部的干扰，又能降低电源系统的温升。GEC3000系列单元箱完全可在密封情况下正常运行。其主要技术参数如下：输入电压：DC220V±30%（110VDC，110V/220VAC由用户订购）。输出电压：+5V/5A，±12V/0.8A，24V/1A，供给CPU插件和I/O插件电源。电压值纹波电压负载调整率线性调整率+5V50mV1%0.2%±12V100mV3%0.3%+24V150mV5%1%2、I/O插件I/O插件采用隔离措施，选用进口元器件，可增强出口的正确性和可靠性。插件内有9路继电器输出，同时还有防跳继电器和合闸保持继电器构成的开关操作回路，用于防跳、跳合闸保持。9路继电器的控制由CPU插件的逻辑输出来实现。CPU插件通过光电隔离芯片实现与I/O板的隔离。I/O插件通过出口继电器的空接点与外部电路的隔离。I/O插件选用欧姆龙24V继电器，使用寿命长，固有动作时间短。接点额定电流大于5A。注：对于防跳外置模式，只有8路继电器输出。3、CPU插件CPU插件的双CPU系统设计模式，大大增强了软件的冗余度，在硬件不改变的情况下，CPU保留大量资源，可根据用户要求增设新的软件内容，同时提高了保护和通讯的GEC3000系列电力微机保护-5-处理速度，增强了装置的可靠性。CPU插件的全悬浮设计及四层板工艺，能有效地防止外界干扰的侵入，以增强整个系统的可靠性。CPU插件是整个单元箱的核心，它包括14个模拟量输入，12个开关量输入，9个继电器输出驱动，屏幕显示，4个按键和一路光电隔离的通信接口。板内有两个高速16位CPU芯片及切换器件。图1-2为装置硬件框图。图1-2硬件框图硬件配置说明：①采用双CPU系统，一套为保护CPU系统，另一套为监控CPU系统。保护CPU系统只完成单元箱所要求的所有保护功能；监控CPU系统有两个任务，其一为单元箱的监控测量工作，其二为与上位机的通信管理。②采用双口RAM实现两个CPU之间数据共享，两个CPU工作互无影响。当保护动作时，通过双口RAM将相应的保护动作信息传给监控CPU系统，监控CPU系统将所接收到的数据送显示，同时发送给上位机。③系统故障自诊断：保护CPU定时向双口RAM某地址写入巡检数据，供监控CPU查询。当保护CPU系统出现故障时，则双口RAM中巡检数据不变，当监控CPU在20mS内查询巡检数据不变时，认为保护CPU系统出现故障。同时告知上位机系统并实施后备功能。当监控CPU系统故障或通讯故障时，上位机接收不到装置的信息，发出装置退出运行信号。④看门狗自复位：两个CPU系统均有掉电存储芯片，存贮各系统定值，同时具有看门狗功能，当程序跑飞或死机时，能自动复位。⑤CPU板采用4层板工艺，全悬浮设计，与其它插件及外界电路的全面隔离，能十分双口RAM监控CPU保护CPU光电隔离跳合闸出口看门狗看门狗键盘显示光电隔离通信接口开关量输入PT输入光电隔离温度输入滤波整形CT输入放大光电隔离GEC3000系列电力微机保护-6-有效地防止尖脉冲及浪涌的干扰。⑥模拟量采集：电流电压模拟量通过CT/PT板上的小CT和小PT隔离、放大，分别进入两个CPU系统的采样回路，各CPU采集所需模拟量。同时采用数字滤波器对各模拟量滤波。⑦开关量采集：开关量输入采用光电隔离芯片与CPU插件的隔离，并进行波形整形后，进入CPU口。同时程序具有防抖功能。⑧开关量输出：两个CPU输出的控制信号经过与门、光电隔离、驱动后进入I/O板。⑨串口通讯：CPU插件采用带光电隔离的通信接口芯片以实现与总线网的隔离。4、CT/PT插件CT/PT插件上安装小电流互感器和小电压互感器。电流互感器采用穿孔的安装方式能有效避免断线故障，实现了强电和弱电的隔离。5、面板面板由三部分组成：a.位于右上方的大液晶显示窗口；液晶显示窗口为一方形显示屏可显示4*8个汉字。用来显示各种信息。b.位于面板下方的操作键盘；键盘由四个按键组成。c.位于左边的信号灯。信号灯包括：出口信号指示1～9。当出口继电器1～9分别对应出口指示1～9。当某个出口继电器带电动作后其对应的出口指示灯亮；出口继电器失电返回后其对应的出口指示灯熄灭。三、硬件设计特点1、插件的模板化设计GEC3000系列单元箱安装尺寸均相同，单元箱均由四块插件组成。单元箱分通用单元箱和特殊单元箱两种。GEC3000系列的单元箱绝大部分均为通用单元箱。通用单元箱的CT/PT插件、电源插件、I/O插件及CPU插件完全相同，只是软件不同。这样无论从设计、生产、调试及维护角度来说都有很明显的优势。特殊单元箱是通用单元箱的补充，包括：GEC3040、GEC3041、GEC3043、GEC3093等。2、高可靠性设计电源插件采用隔离屏蔽和高冗余设计的措施，即可防止外部的干扰，又能降低电源系统的温升。GEC3000系列单元箱完全可在密封情况下正常运行。I/O插件采用隔离措施，选用进口原器件，可增强出口的正确性和可靠性。CPU插件采用双CPU系统设计模式，同时CPU插件的全悬浮设计及四层板工艺，能有效地防止外界干扰的侵入，以增强整个系统的可靠性。当然，软件强大的通信功能对单元箱的故障自检亦提供了良好的环境。GEC3000系列电力微机保护-7-3、简洁性设计CPU插件选用功能集成度高的芯片，以简化单元箱的硬件设计。既简洁又可靠。GEC3000系列单元箱能完成的功能十分强大，但硬件电路却十分简单。它充分发挥软件系统自检及通信的功能，以软代硬设计。4、系统性设计GEC3000系列变电站综合自动化系统是一个由上位机，通信网络和系列单元箱组成的一个完整的系统。单元箱在整个综合自动化系统中具有保护运行的独立性，但它也可充分利用本身双CPU系统的优势，来完成综合自动化系统许多新的功能。如监控CPU系统，能将采集进