MPM100BII变压器带差动保护技术说明书

MPM200BII变压器带差动保护装置技术说明书目录第一章概述………………………………………………………………1第二章技术参数…………………………………………………………2第三章装置结构…………………………………………………………4第四章系统功能及配置…………………………………………………7第五章人机界面操作说明………………………………………………17第六章安装说明………………………………………………………34第七章用户调试………………………………………………………35附录定值一览表MPM200DDII变压器带差动保护管理装置说明书-1-第一章概述一、装置简介MPM200BII型变压器保护(带差动)管理装置是针对变压器设计开发的保护测控一体化装置，能完成变压器的保护、测量、控制、谐波分析、故障录波和联网通信远动功能。具备最优的性能价格比，结构简单、实用、功能强，运行安全可靠。既可集中组屏，也可分散安装在开关柜上，适用于110KV及以下电压等级、容量2000KVA以上的变压器。二、总体特点(1)独特的多CPU系统：高速32位浮点DSP芯片负责保护算法，高性能32位定点ARM芯片负责各种人机接口，16位MCU负责扩展功能。(2)人性化的人机接口：160×128的大屏幕点阵液晶显示图形化菜单界面，配备旋转开关及多功能按钮，LED灯报警指示。(3)支持ISP功能，所有程序（保护算法，显示界面等）均可现场下载，整个系统具有极大的扩展性，兼容性和开放性。(4)维护更换方便简洁：采用模块化设计＋背插式结构，各个模块可以很方便抽出。(5)可靠性高：装置的主要器件（开关电源、IC、液晶、TVS管等）均为工业级器件，PCB板经过了计算机铜孔测试，采用了先进的电磁兼容性（EMC）设计技术、新型抗电磁和尖脉冲干扰器件、μPC器件，结构和工艺上均优先保证可靠性和抗干扰能力，软件上采用了冗余、容错、数字滤波等技术，从而保证了产品的高可靠性，能在强干扰和恶劣环境下（－20℃～65℃）长期稳定工作。(6)精度高，免校检：装置内无任何可调元件，精度均由软件调整，并带自校验，全数字化处理，从根本上消除了零点漂移、量程变化、线性变化等因素，使装置每年精度漂移小于0.1%。因此精度不需定期校验（十年校核一次即可）。(7)智能化程度高，自适应能力强：通过面板或软件可设置和修改PT、CT变比、量程、接线方式、保护定值等参数，所有保护功能均设有软压板，可根据现场需要投退。出口继电器均为可编程输出，所有设置及参数掉电后可保存十年。高智能化使装置能通过现场设置修改适应现场要求，且便于互换，可最大限度地减少现场装置种类和备件数量。(8)开放性好：产品具有良好的通讯接口（标准RS232调试口，2路RS485口，1路以太网端口），接口均向用户和其他厂家开放，因此，产品可方便地接入其他系统。MPM200DDII变压器带差动保护管理装置说明书-2-第二章技术参数一、额定参数●装置电源：100～250VDC或85～276VAC●输入电流：5A或1A（订货注明）●输入电压：100V●额定频率：50Hz二、主要技术性能1、功耗：●交流电压回路：不大于0.5VA/相●交流电流回路：不大于1VA/相（In=5A时）不大于0.5VA/相（In=1A时）2、采样回路精确工作范围：●电压：1～120V（相电压）●保护电流：0.1～20In●测量电流：0.01～1.2In3、出口继电器接点容量：●DO0～DO3：250V10A（闭合）；250VDC、0.3A或250VAC、3A（断开）●DO4～DO7：250V5A（闭合）；250VDC、0.15A或250VAC、1.5A（断开）5、精度：●保护精度：不超过±3%●测量精度电流、电压：0.2级功率：0.5级频率：不超过±0.02Hz积分电度：1.0级三、绝缘性能●绝缘电阻：参照IEC255-5，4级标准●介质强度：参照IEC255-5&ANSI/IEEEC37.90，CT输入、PT输入、电源、开关量输入、继电器输出对地安全接地系统，4级标准●湿热性能：参照IEC60068-2-30，4级标准MPM200DDII变压器带差动保护管理装置说明书-3-四、抗电磁干扰性能●群脉冲干扰：参照IEC255-22-1，4级标准●快速瞬变干扰：参照IEC255-22-4，4级标准●静电放电：参照IEC255-22-2，4级标准●电磁场辐射：参照IEC255-22-3，4级标准五、机械性能●振动：装置能承受IEC规定的严酷等级为I级的振动耐久能力试验●冲击：装置能承受IEC规定的严酷等级为I级的冲击耐久能力试验●碰撞：装置能承受IEC规定的严酷等级为I级的碰撞耐久能力试验六、环境条件●环境温度：工作温度：-20℃～+65℃，24小时内平均温度不超过35℃贮存温度：-35℃～+70℃，在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆变化，温度恢复后，装置能正常工作。●相对湿度：最湿月的月平均最大相对湿度为95%，同时该月的月平均最低温度为25℃且表面无凝露。最高温度为40℃时，平均最大相对湿度不超过50%。●大气压力：86～106kPa（海拔高度2000m以下）MPM200DDII变压器带差动保护管理装置说明书-4-第三章装置结构装置机箱按照全密封、防尘、抗振动的原则设计，以确保安装于条件较为恶劣的环境时仍具备高可靠性。装置采用整面板形式，面板上包括汉化液晶显示器、操作按键、信号指示灯。装置内部由CPU模块、交流模块、电源模块、人机对话模块构成。一、CPU模块CPU模块原理简图如下：开入量信号、告警输出出口图3—1CPU模块原理示意图CPU模块主要由以下几部分构成：1、CPU系统CPU系统由微处理器CPU、NVRAM、EPROM、串行E2PROM、CPLD等构成，其中事件记录数据存放在非易失性NVRAM中，大容量EPROM用于存放程序代码，各种整定值则存放于串行E2PROM。大规模复杂可编程逻辑器件CPLD大幅度减少了印制线路板的面积和接插件，缩短连线。四层板工艺使抗干扰性能大大增强。2、数据采集系统数据采集系统由滤波回路、多路模拟开关、A/D转换器组成。由于A/D转换器件内部包含了采样保持及同步电路，具有转换速度快、采样偏差小、功耗低及稳定性好等特点，故装置采样回路无可调元件。数据采集系统原理示意图如下：NVRAMEPROMCPLD数据采集人机对话串行E2PROM硬件时钟DSPRS485-1/RS485-2/RS232通信以太网口I/OARMMPM200DDII变压器带差动保护管理装置说明书-5-............图3—2数据采集系统原理示意图3、开关量输入及输出本装置设有供外部输入的12路开关量、4路电度脉冲输入。除4路电度脉冲输入可选为无源（装置内部提供专用24VDC）或有源的方式，其余均为无源输入。装置开出量全部可以自由组态，按容量分为两类，DO0～DO3为大容量继电器，建议用于跳闸，DO4～DO7为小容量继电器，建议用于报警。4、通信部分装置前面板设有供调试用的RS232通信口，背板提供两个可同时工作的RS485通信接口，两个RS485通信接口的通信地址、波特率、通信协议均可分别设置。装置提供标准的MODBUS-RTU通信协议。装置提供1路以太网通信接口（可选）。5、时钟回路部分装置模块内设置了硬件实时时钟，采用高精度的时钟芯片，不受装置掉电影响。二、交流模块交流模块包括电压输入（测量与保护共用）、零序电压输入、测量电流输入、保护电流输入、和零序电流输入。电压变换器线性范围为：1.00～120V（相电压）保护电流变换器线性范围为：0.1～20In零序电流变换器线性范围为：0.020～1.000A；小电流接地0.1～20In；非小电流接地测量电流测量范围为：0.01～1.2In交流模块接线原理参见附图。三、电源模块装置电源为高频开关电源，100～250VDC或85～276VAC输入。模块输出三组直流电压，即+5V、±12V、+24V。1、+5V为CPU等数字电路的工作电源；2、±12V为AD采样电路工作电源；低通滤波1低通滤波2交流变换模块MUXA/DCPUMPM200DDII变压器带差动保护管理装置说明书-6-3、＋24V为DI、DO工作电源。四、人机对话模块本模块主要功能是显示CPU系统的输出信息，同时扫描面板上的按键状态并实时传送给CPU系统。显示模块采用160×128大屏幕液晶，人机界面清晰易懂。配置按键和旋转飞梭，使得人机对话操作方便、简单。同时考虑到实际运行情况，在本模块还配置了LED灯指示相关信息，使装置运行更为直观。MPM200DDII变压器带差动保护管理装置说明书-7-第四章系统功能及配置MPM200BII变压器保护(带差动)管理装置是以差动保护、过流保护、电压保护、零序保护为基本配置，适用于110KV及以下电压等级、容量2000KVA以上的变压器。一、变压器各侧电流相位及平衡补偿MPM200BII变压器保护(带差动)管理装置能适应变压器各侧电流互感器的二次均采用星形接线（也可选择按常规方式接线），通过软件平衡各侧电流、补偿二次电流相位。由于二次电流直接接入装置，从而简化了ＣT二次接线，增加电流回路可靠性。1、主变各侧电流相位差补偿由于变压器各侧电流互感器均采用星形接线，其接线产生的相位差由软件自动校正。电流互感器各侧极性都以指向变压器为同极性端。凡Y/Δ、Δ/Y接线方式，Y侧电流需校正相位。例如对于Y/Δ-11接线，校正方法如下：ｉA’=（ｉA-ｉB）/1.732ｉB’=（ｉB-ｉC）/1.732ｉC’=（ｉC-ｉA）/1.732式中：ｉA、ｉB、ｉC为Y侧CT二次电流，ｉA’、ｉB’、ｉC’为Y侧校正后的各相电流。当各侧CT采用星形接法时，装置对常见几种变压器绕组方式如Y/Δ-11、Y/Δ-5、Δ/Y-11等进行了相位校正（见定值表）。若采用常规接线方式，可选择“无校正”。2、主变各侧电流平衡补偿各侧电流互感器二次电流平衡补偿由软件完成,低压侧平衡补偿均以高压侧二次电流不变为基准，平衡系数计算如下：KPL=Ihe/Ile式中KPL为低压侧平衡系数；Ihe、Ile分别为变压器高、低压侧二次额定电流。补偿时分别将低压侧各相电流与相应的平衡系数相乘。差动电流与制动电流的有关运算均是在平衡补偿和电流相位校正后的基础上进行。二、保护功能及原理保护采用相电流突变量启动和辅助启动两种方式。1)相电流突变启动方式相电流突变采用周/周比较，其特点是不受负荷电流影响且快速灵敏同时具有较强的抗干MPM200DDII变压器带差动保护管理装置说明书-8-扰能力，表达式为：|i(k)-i(k-n)|-|i(k-n)-i(k-2n)|≥ε其中：n为每工频周期采样点，k为当前采样点，ε取为3A。当任一相电流突变量大于启动值，保护启动进入故障处理程序进行故障计算判别。2)稳态量启动方式保护还采用每相电流的有效值作为辅助启动判别量，以便在没有明显突变量的情况下保护能可靠启动。当最大相电流稳定大于电流门槛值时通过稳态量启动启动保护逻辑计算。其中复压闭锁方向过流保护、三段式过电流保护、过负荷保护、反时限过流保护、高/低压侧零序电流保护、高/低压侧零序反时限过流和零序过电压都必须在保护启动之后才能进入相应的保护判断程序。装置的保护功能主要包括：●差动速断●差流越限●比率差动●二段式电流保护（可选方向或复压闭锁）●三段式电流保护●纯过流保护●反时限过流保护（一般反时限、强反时限、极强反时限、长反时限）●二段过负荷保护●反时限零序电流保护（一般反时限、强反时限、极强反时限、长反时限）●二段零序电流保护●二段零序电压保护●过压保护●低压保护●非电量保护1、差动速断保护即当差动电流大于最大可能励磁涌流时立即出口跳闸，主要用于变压器严重故障时快速出口。其判据为：IdISD，其中ISD=Kr*Ie式中，Id为差动电流；Ie为高压侧额定电流，Kr为相对于额定电流的励磁涌流倍数，可据系统阻抗、变压器和CT特性来整定，一般在6～12之间。2、差流越限保护MPM200DDII变压器带差动