2 iPACS-5711线路保护测控装置技术说明书V2.10

技术说明书

版本：V2.10

江苏金智科技股份有限公司

1. 概述

1.1. 应用范围

iPACS-5711线路保护测控装置适用于110kV以下电压等级的非直接接地系统或小电阻接地系统中的线路保护及测控，可组屏安装，也可在开关柜就地安装。

1.2. 保护配置和功能

1.2.1. 保护配置

1）三段可经复压和方向闭锁的过流保护。

2）三段零序过流保护。

3）过流加速保护和零序加速保护(零序电流可自产也可外加)。

4）过负荷功能(报警或者跳闸)。

5）低周减载功能。

6）低压减载功能。

7）三相一次重合闸。

8）小电流接地选线功能（必须采用外加零序电流）。

9）的操作回路。

1.2.2. 测控功能

1）15路自定义遥信开入。

2）一组断路器遥控分/合。

3）Iam、Icm、I0、Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、U0、F、P、Q、COSф共14个遥测量。

4）事件SOE记录等。

1.2.3. 保护信息功能

1）装置描述的远方查看。

2）系统定值的远方查看。

3）保护定值和区号的远方查看、修改功能。

4）软压板状态的远方查看、投退、遥控功能。

5）装置保护开入状态的远方查看。

6）装置运行状态（包括保护动作元件的状态、运行告警和装置自检信息）的远方查看。

7）远方对装置信号复归。

8）故障录波上送功能。

支持电力行业标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103标准）通讯规约，配有以太网通讯(100Mbps)，超五类线或光纤通讯接口。

2. 技术参数

2.1. 机械及环境参数

2.1.1. 工作环境

温度：-25℃～+60℃ 保证正常工作

湿度、压力符合DL478的要求

2.1.2. 机械性能

能承受严酷等级为Ⅰ级的振动响应，冲击响应

2.2. 电气参数

2.2.1. 额定数据

直流电压：        220V，110V  允许偏差+15％，－20％

交流电压：         57.7V（相电压），100V（线电压）

交流电流：         5A，1A

频    率：        50Hz

2.2.2. 功率消耗

交流电压：        < 0.5VA/相

交流电流：        < 1.0VA/相    (In =5A)

            < 0.5VA/相    (In =1A)

直    流：        正常 < 15W

            跳闸 < 25W

2.2.3. 过载能力

交流电压：        1.2倍额定电压：连续工作；

                      1.4倍额定电压：允许10秒。

交流电流：           2倍额定电流：连续工作；

                      10倍额定电流：允许10秒；

                      40倍额定电流：允许1秒。

2.3. 主要技术指标

2.3.1. 过流保护

电流定值范围：    0.1In～20In

电流定值误差：    < 5％

电压定值误差：    < 5％

时间定值范围：    30ms～100S

时 间 误 差：    时间定值×1％＋35ms 

2.3.2. 零序保护

电流定值范围：    0.02A～12A(外接时)

电流定值误差：    < 5％

时间定值范围：    30ms～100S

时 间 误  差：    时间定值×1％＋35ms

2.3.3. 低频保护

频率定值范围：     45～50Hz

频率定值误差：     0.01Hz

滑差闭锁定值范围：    0.3～10Hz/S

时间定值范围：    100ms～100S

时间误差：        时间定值×1％＋35ms

2.3.4. 低压保护

电压定值范围：     0.5～0.9Un

电压定值误差：     < 5％

滑差闭锁定值范围：    0.1～1.5Un/S

时间定值范围：    100ms～100S

时间误差：        时间定值×1％＋35ms

2.3.5. 重合闸

时间定值范围：    0.0～9.9S

时间误差：        时间定值×1％＋35ms

2.3.6. 遥信开入

分辨率：        <1ms

信号输入方式：    无源接点

2.3.7. 遥测量计量等级

电流：            0.2级

其他：            0.5级

2.3.8. 电磁兼容

辐射电磁场干扰试验符合GB/T 14598.9的规定

快速瞬变干扰试验符合GB/T 14598.10的规定

静电放电试验符合GB/T 14598.14的规定

脉冲群干扰试验符合GB/T 14598.13的规定

射频场感应的传导骚扰抗扰度试验符合GB/T 17626.6的规定

工频磁场抗扰度试验符合GB/T 17626.8的规定

脉冲磁场抗扰度试验符合GB/T 17626.9的规定

2.3.9. 绝缘试验

绝缘试验符合GB/T14598.3-93 6.0的规定

冲击电压试验符合GB/T14598.3-93 8.0的规定

2.3.10. 输出接点容量

信号接点容量：

允许长期通过电流5A

切断电流0.3A（DC220V，V/R 1ms）

其它辅助继电器接点容量：

允许长期通过电流5A

切断电流0.2A（DC220V，V/R 1ms）

跳闸出口接点容量：

允许长期通过电流5A

切断电流0.3A（DC220V，V/R 1ms）

3. 软件工作原理

3.1. 保护程序结构

保护程序结构框图如图3.1.1所示。

图3.1.1 保护程序结构框图

    主程序接受采样中断进入采样程序，在采样程序中进行模拟量采集与滤波，开关量的采集、装置硬件自检、交流电流断线和起动判据的计算，根据是否满足起动条件而进入正常运行程序或故障计算程序。硬件自检内容包括定值出错、RAM故障、ROM故障、电源故障、出口回路故障、CPLD故障。

正常运行程序中进行频率跟踪、及运行状态检查，运行状态检查包括交流电压断线、检查开关位置状态、重合闸充电、准备手合判别、频率异常判别等。不正常时发告警信号，信号分两种，一种是运行异常告警，这时不闭锁装置，提醒运行人员进行相应处理；另一种为闭锁告警信号，告警同时将装置闭锁，保护退出。

故障计算程序中进行各种保护的算法计算，跳闸逻辑判断以及事件报告、故障报告及波形的整理。

3.2. 装置起动元件

装置针对每一种保护设置相应的起动元件，以确保在满足保护动作时装置能够可靠起动。

3.2.1. 过电流起动

       （3-1）

当满足上式时，保护起动。

式中：

Imax 为三相最大电流

Izd 为过流段、过流段、过流段、过负荷、过流加速的整定值。

3.2.2. 零序电流起动

       （3-2）

当满足上式时，保护起动。

式中：

I0 为零序电流

I0zd 为零序过流段、零序过流段、零序过流段、零序加速的整定值。

3.2.3. 低频起动

       （3-3）

当同时满足上式时，保护起动。

式中：

f为系统频率；

fzd 为低频保护的整定值；

Uppmin为最小相间电压；

Ulfzd为低频保护低电压定值。

3.2.4. 位置不对应起动

当KKJ=1，TWJ=1时装置起动。

3.3. 过流保护

本装置设三段过流保护，各段有的电流定值和时间定值以及控制字。各段可选择是否经复压(负序电压和低电压)闭锁、是否经方向闭锁。

方向元件的灵敏角为45度，采用90度接线方式。方向元件和电流元件接成按相启动方式。方向元件带有记忆功能，可消除近处三相短路时方向元件的死区。

在母线TV断线时可通过控制字“TV断线退电流保护”选择此时是退出该段电流保护的复压闭锁和方向闭锁以变成纯过流保护，还是将该电流保护直接退出。此处所指的“电流保护”是指那些投了复压闭锁或者方向闭锁的电流保护段。既没有投复压闭锁也没有投方向闭锁的电流保护段不受此控制字影响。

过流Ⅰ段和过流Ⅱ段固定为定时限保护；过流Ⅲ段可以经控制字选择是定时限还是反时限，反时限特性沿用国际电工委员会(IEC255-4)和英国标准规范(BS142.1996)的规定，采用下列三个标准特性方程以供选择。

一般反时限：      (1)

非常反时限：      (2)

极端反时限：      (3)

3.4. 零序保护（接地保护）

当装置用于不接地或小电流接地系统，接地故障时的零序电流很小时，可以用接地试跳的功能来隔离故障。这种情况要求零序电流由外部专用的零序TA引入，不能够用软件自产。

当装置用于小电阻接地系统，接地零序电流相对较大时，可以用直接跳闸方法来隔离故障。相应的，本装置提供了三段零序过流保护，其中零序Ⅰ段和零序Ⅱ段固定为定时限保护，零序Ⅲ段可经控制字选择是定时限还是反时限，反时限特性的选择同上述过流Ⅲ段。

零序Ⅲ段可经控制字选择是跳闸还是报警。

当零序电流作跳闸和报警用时，其既可以由外部专用的零序TA引入，也可用软件自产(系统定值中有“零序电流自产”控制字)。

3.5. 过负荷保护

装置设一段的过负荷保护，过负荷保护可以经控制字选择是报警还是跳闸。过负荷出口跳闸后闭锁重合闸。

3.6. 加速保护

装置设一段过流加速保护和一段零序加速保护。

重合闸加速可选择是重合闸前加速还是重合闸后加速。若选择前加速则在重合闸动作之前投入；若选择后加速，则在重合闸动作后投入3秒。手合加速在手合时固定投入3秒。

3.7. 低频减载保护

装置设一段经低电压闭锁及频率滑差闭锁的低频保护。通过控制字（“DF/DT滑差闭锁投入”）可选择在频率下降超过滑差闭锁定值时是否闭锁低频保护。低电压闭锁功能固定投入。低频保护动作后闭锁重合闸。

装置提供“投低频减载”硬压板、软压板来投退低频保护。

3.8. 低压减载保护

装置设一段经低电压滑差闭锁的低压保护。通过控制字（“DU/DT滑差闭锁投入”）可选择在电压下降超过滑差闭锁定值时是否闭锁低压保护，且投入后如果电压下降超过了滑差闭锁定值，则需要。

低压保护动作后闭锁重合闸。

装置提供“投低压减载”硬压板、软压板来投退低压保护。

3.9. 重合闸

装置设有三相一次重合闸，重合闸启动方式有两种：不对应启动和保护起动。装置可选取检无压重合方式、检同期重合方式或不检定重合方式。检同期、检无压用的线路电压可以是额定100V或57.7V，通过系统参数整定选择，无压定值固定为额定电压的30％，有压定值固定为额定电压的70％。线路电压的相位由装置正常运行时自动识别，无特殊要求不需整定，只需将线路电压接入即可，重合闸必须在充电完成后投入，线路在正常运行状态（KKJ=1，TWJ=0），无外部闭锁重合信号，经15S充电完成。

重合闸闭锁信号有：1>手跳或者遥跳；2>闭锁重合闸开入；3>控制回路断线；4>低频保护动作；

5>过负荷跳闸；6>弹簧未储能开入；7>线路PT断线（检线路无压或者检同期投入时）；8>低压减载保护动作。

重合闸时间可整定。

3.10. 装置自检

当装置检测到本身硬件故障，发出装置闭锁信号，同时闭锁装置（BSJ继电器返回）。硬件故障包括：定值出错、RAM故障、ROM故障、电源故障、出口回路故障、CPLD故障。

3.11. 装置运行告警

当装置检测到下列状况时，发运行异常信号（BJJ继电器动作）：

TWJ异常、线路电压报警、频率异常、TV断线、控制回路断线、接地报警、过负荷报警、零序Ⅲ段报警、弹簧未储能、TA断线。

3.11.1. TWJ异常判别

    三相无电流，同时TWJ动作，则认为线路不在运行，开放准备手合于故障3秒；线路有电流但TWJ动作，经10秒延时报TWJ异常。

3.11.2. 交流电压断线

正序电压小于30V同时线路有流，或负序电压大于8V，延时10秒报TV断线；三相电压正常后, 经1.25秒延时TV断线信号复归。

3.11.3. 线路电压断线

当重合闸投入且装置整定为重合闸检同期或检无压，则要用到线路电压，开关在合闸位置时检查输入的线路电压与整定值差大于15伏经10秒延时报线路TV断线。如重合闸不投、不检定同期或无压时，线路电压可以不接入本装置，装置也不进行线路电压断线判别。电压恢复正常后, 经1.25秒延时线路TV断线信号复归。

当装置判定线路电压断线后，重合闸逻辑就不满足同期和无压条件。

3.11.4. 频率异常判别

母线电压大于40V同时频率小于49.5Hz，延时10秒报频率异常报警；频率恢复正常后, 经10秒延时频率异常信号复归。

3.12. 遥控、遥测、遥信功能

遥控功能主要有三种：正常遥控跳闸，正常遥控合闸，接地选线遥控跳合闸。

遥测量包括Iam、Icm、I0、Ua、Ub、Uc、Uab、Ubc、Uca、U0、F、P、Q、COSф共14个模拟量。通过积分计算得出有功电度、无功电度，所有这些量都在当地实时计算，实时累加。电流精度达到0.2级，其余精度达到0.5级。

遥信量主要有：16路自定义遥信开入，并有事件顺序记录(SOE)。遥信分辨率小于1ms。

3.13. 对时功能

装置具备软件对时和硬件对时功能。

硬件对时支持秒脉冲对时模式和IRIG-B码对时模式，装置自动识别硬件对时模式，对时误差≤1ms。对时接口均采用485差分电平输入。

软件对时为通讯报文对时。一般地，IRIG-B码对时单独使用，差分秒脉冲与软件对时一同使用，不建议IRIG-B码对时与软件对时一同使用。

当装置检测到硬件对时信号时，在液晶主界面上显示对时正常。

3.14. 

逻辑框图

4. 定值内容及整定说明

4.1. 系统定值

1>定值区号：本装置提供16个可使用的保护定值区，整定值范围为0～15。运行定值区可以是其中任意一个，如果要改变运行定值区，有两种方式：一是进入系统定值整定菜单，改变定值区号，将其值整定为所要切换的定值区号，按"确认"键后再对装置进行复位即可；二是通过远方修改定值区号，将所要切换的定值区号下装到装置，装置自动复位后即可。

2>零序电流自产：自产的零序电流仅用于跳闸和报警功能，不能用于小电流接地选线。该控制字设定为“1”，表示零序电流自产，否则零序电流采用外加电流（由端子115～116引入）。

4.2. 保护定值

只有控制字、软压板和硬压板均投入时才投入相应保护元件，否则退出该元件。

4.3. 通讯参数

1>通讯参数可以由调试人员根据现场情况整定。

2>装置地址：全站的装置地址必须唯一。

3>装置标准配置是两网口，至多可以三个（请在订货时予以说明）。请根据实际的网口配置情况整定相应的子网地址，未曾使用的可不整。

4>遥测上送周期：指装置主动上送遥测数据的时间间隔。当整定为“0”表示遥测不需要定时主动上送(此时仍旧响应监控的查询)。本项定值可根据现场情况整定，不用通讯功能时可整定为“0”。出厂默认值为“0”。

5> 遥信确认时间1：开入1和开入2的顺序事件记录的确认时间，出厂默认值为“20毫秒”。

6>遥信确认时间2：除开入1和开入2的其他开入的顺序事件记录的确认时间，出厂默认值为“20毫秒”。

7>阈值：如果当前测量值与前一次上送后台的测量值相比差值大于阈值，则立即上送当前测量值。如果整定为“0”则取消变化量上送功能，上送最短时间间隔为1s。

4.4. 辅助参数

1>本装置配有操作回路插件。若现场只需提供保护跳闸出口419～409、遥控合闸出口410～411、遥控跳闸出口410～412，而不将本操作回路的407、413、422、426端子与操作机构的端子箱连接，423端子亦悬空，这种情况装置无法通过内部采集到位置信号和遥控投入信号。

2>若装置无法由内部采集到位置信号或遥控投入信号，则需根据需要将端子301～304定义成这些信号的引入端(端子301～304若未被定义成断路器位置或者遥控投入信号，即相应控制字为0，其作普通遥信用)。以下是这些信号的引入原则：

2.1>TWJ引入原则：

先将“301定义为TWJ”整成1。

若装置使用重合闸功能、过流加速、零序加速或者希望装置提供事故总信号(就地显示、通讯上送、SWI插件的323～324输出)，需将外部TWJ信号引至端子301。

若现场使用第一组遥控(对应本开关)或者接地选线功能，宜将外部TWJ引至端子301，同时将“301定义为TWJ” 整成1。

2.2>HWJ引入原则：

若现场使用第一组遥控(对应本开关)，宜将外部HWJ引至端子302，同时将“302定义为HWJ” 整成1。

其他情况不需外引HWJ，可将“302定义为HWJ” 整成0。

2.3>KKJ引入原则：

若现场使用重合闸功能或者希望装置提供事故总信号，宜将外部KKJ引至端子303，同时将“303定义为KKJ” 整成1。

其他情况不需外引KKJ，可将“303定义为KKJ” 整成0。

2.4>YK引入原则：

若现场使用接地选线功能、遥控功能或者需要通过后台修改软压板，必须从端子304引入YK信号，同时将“304定义为YK” 整成1。

其他情况不需外引YK，可将“304定义为YK” 整成0。

3>若装置不能采集到TWJ和HWJ输入(不论是内部采集还是外引)，应将“检测控制回路断线”控制字整成0，以避免程序发“控制回路断线”信号。其它情况下整成1。

4.5. 软压板

软压板可以通过后台投退；就地可通过初始化菜单将软压板全部置“1”。

5. 

装置接线端子与说明

图一：背板接线图

图二：操作回路图

5.1. 模拟量输入

外部电流及电压输入经隔离互感器隔离变换后，由低通滤波器输入至模数变换器，CPU经采样数字处理后，构成各种保护继电器。

Ua、Ub、Uc为母线电压，在本装置中作为保护和测量共用，其与Ima、Imc一起计算形成本线路的P、Q、COSф、kWh、kVarh。若无相应的母线PT或者本装置所使用的功能不涉及电压，则UA、UB、UC可不接。为防止装置发PT断线信号，只需将保护定值中“PT断线检测投入” 控制字退出。

UX为线路电压，在重合闸检线路无压和检同期时使用，可以是100V或者57.7V，只需要和系统定值中的“线路PT额定二次值”一致。若不投重合闸或者重合闸采用不检方式，UX可以不接。

本装置自产3U0，用于零序电压报警判断和零序电压测量。

Ima、Imc为测量用电流，需从专用测量CT输入，以保证遥测量有足够的精度。

IA、IB、IC为保护用三相电流输入。

I0为零序电流输入。其既可作零序过流保护（报警或跳闸）用，也可作小电流接地选线用。当零序电流作小电流接地选线用时要求从专用零序电流互感器输入。

5.2. 背板接线说明

端子101～104为母线电压输入。

端子105～106为线路电压输入，可以是100V或者57.7V，需要和系统定值中的“线路PT额定二次值”一致。

端子121～122为A相测量电流输入。

端子123～124为C相测量电流输入。

端子109～110为保护用A相电流输入。

端子111～112为保护用B相电流输入。

端子113～114为保护用C相电流输入。

端子115～116为零序电流输入。

端子201～203为RS-232打印串口，分别对应于装置串口的接收、发送、地。

端子207～208为硬接点对时输入端口，接485差分电平。

端子301～321为遥信开入输入端，其中301～316为普通遥信输入端。

端子317为闭锁重合闸开入。

端子318为投低频减载开入。

端子319为弹簧未储能开入，弹簧未储能延时闭锁重合闸。

端子320为信号复归开入。

端子321为装置检修开入。当该压板投入时，装置将屏蔽所有远动功能。

端子322分别为遥信开入公共负输入端。

端子323～324为事故总信号输出空接点。

端子325～326为装置报警输出空接点。

端子327分别为装置电源负输入端。

端子328分别为装置电源正输入端。

端子330为保护电源地。该端子和装置背面右下的接地端子相连后再与变电站地网可靠联结。

端子401～402为装置闭锁输出空接点。

端子403～406为信号输出空接点，其中403为公共端。

端子404对应保护跳闸信号输出。

端子405对应保护合闸信号输出。

端子406对应控制回路断线输出。

端子407为合位监视继电器负端。

端子408为保护合闸出口(BHJ)，可经压板接至端子425。

端子409为保护跳闸出口(BTJ)，可经压板接至端子421。

端子410为遥控正电源输入端子，只有在其接入正电源时装置才将遥跳、遥合和选线功能投入，同时其亦是遥控合闸出口(411)和遥控跳闸出口(412)的公共端。

端子411为遥控合闸出口(YHJ)，可经压板或直接接至端子424。

端子412为遥控跳闸出口(YTJ)，可经压板或直接接至端子420。

端子413为跳位监视继电器负端。

端子414～416为位置信号输出空接点，其中414为公共端。

端子415为跳闸位置(TWJ)信号接点。

端子416为合闸位置(HWJ)信号接点。

端子417～418为KKJ(合后位置)输出空接点。

端子419为控制正电源输入端子。

端子420为手动跳闸入口。

端子421为保护跳闸入口。

端子422接断路器跳闸线圈。

端子423为控制负电源输入端子。

端子424为手动合闸入口。

端子425为保护合闸入口。

端子426接断路器合闸线圈。

端子427～430为两付备用输出接点。

当使用本装置的操作回路时，装置所需的开关位置信号(TWJ、HWJ、KKJ)可由内部产生，不需要再从外部引入；当使用外部操作回路时就需根据需要将开关位置信号(TWJ、HWJ、KKJ)对应引至301～303端子，同时在辅助参数中进行相关整定。

5.3. 装置结构及安装参考尺寸