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分界开关柜控制器看门狗断路器应用方案

2018/3/30 9:18:03点击:

  10kV馈线或设备的故障主要有相间短路和单相接地两种类型,DAF-832分界开关柜控制器对这两种故障分别进行处理,可实现故障检测、故障定位、故障区域隔离及监控用户负荷,有效提高供电可靠性。它安装于用户分界负荷开关柜间隔内或用户分界断路器柜间隔内

  分界开关柜控制器也称为一体型遥控终端单元、环网柜看门狗、分界断路器柜控制器、分界开关柜控制器,FDR、环网柜FTU、地缆看门狗等。国网标准化命名为“二遥”动作型站所终端。在一些开关柜设计图纸中也以FTU/FDR/看门狗字样出现在图纸中均指同一产品(具体在图纸上叫什么名称要看设计老大哥的心情及偏好)。本文以DAF-832分界开关柜控制器为例详述其应用方案。它是采用高速采样芯片和32位DSP高速控制芯片相结合的新型高压开关控制器,能快速稳定的完成对高压开关的监控。它集保护、测量、控制、通讯等功能于一体,具有集成度高、配置灵活、界面友好等特点。根据环网柜地缆线路故障与架空线路故障异同的特点设计的智能终端,具备故障检测功能、保护控制功能和规约通信功能,适用于安装在配电线路用户进线的责任分界点处,也可适用于分支线末端线路。

  1、控制器故障处理原理

  10KV馈线或设备的故障主要有相间短路和单相接地两种类型,DAF-832控制器对这两种故障分别进行处理。

  1.1相间短路故障处理逻辑

  对于用户界内的相同短路故障,DAF-832智能型开关控制器通过检测从开关内部CT互感器所引出的A、B、C相电流与定值进行比较来判定故障是否发生,并记忆相同短路故障状态,下表为相同短路故障保护处理逻辑:

  1.2相间短路处理方式

  1.3单相接地故障处理逻辑

  目前,我国10KV配电网的中性点接地方式可分为:中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经小电阻接地三种方式。ECT-FDR-A智能型开关控制器对单相接地故障的基本处理方式是通过检测从开关内置高精度零序CT引出的零序电流信号与定值比较来区分和判定用户界内和界外的单相接地故障,对于用户界外的单相接地故障,由于从零序CT检出的零序电流远小于用户界内发生单相接地故障时所检出的零序电流,因此,通过适当的定值整定,即可作出准确地判断。下表为不同系统的故障处理结果。

  1.4单相接地故障处理方式

  2、控制器的主要功能

  DAF-832分界开关柜控制器采用真正模块化设计,三遥功能模块标准通用,任意模块的损坏不影响其它模块及系统的运行,具有常规的“三遥”功能(遥测,遥控,遥信),以及故障检测功能,支持网络通信,采用以太网口实现应用软件的升级及参数配置。

  2.1三遥功能

  2.1.1遥测(YC)功能

  1)交流采样

  采集、转换、处理模拟量并可同时向主站传送,实现电流、电压量的测量,监视馈线的供电状况。

  (1)采集三相交流电压、电流,实现电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数。

  (2)采集馈线故障电流

  (3)采集零序电流

  2) 直流采样

  1.采集蓄电池电压

  (2)采集电容电压

  3) 具备对遥测死区范围设置功能

  2.1.2遥信(YX)功能

  1.遥信量(YX)采集

  采集遥信变位,事故遥信并可向主站或子站发送状态量。有事件顺序记录

  (SOE),遥信分辨率小于2ms。遥信输入信号以空接点的方式经光电隔离器后送入遥信采集模块进行处理。经硬件滤波、软件滤波,得到遥信输入信号的分合状态。

  2.采集开关和接地刀闸的合、分状态量信息;

  3.采集终端电源状态信息;

  4.采集终端故障、异常信息等虚拟软遥信;

  5.遥测越限、过流、接地等虚拟软遥信;

  6.采集各种故障指示器接入状态量;

  7.采集柜门开闭状态信息;

  8.采集开关储能状态。

  9.双点遥信的合成

  能够根据采集到的开关分闸及合闸位置信息,自动生成具有故障态、中间态、合闸及分闸表述能力的双点遥信信号。

  10.具备对遥信防抖时间、遥信取反设置功能

  2.1.3遥控(YK)功能

  1. 具备远程控制开关的合闸与分闸。

  2. 具备就地/远方切换开关和合分闸控制回路出口硬压板,支持控制出口软压板

  功能。

  3. 控制保护措施:

  4.软件保护:只有接收到正确的控制预置命令及控制执行命令才动作;

  5.出口继电器平时没有工作电源,只有接收到控制预置命令后才上电;

  6.软硬件结合的控制闭锁,保证终端运行不正常时控制不出口;

  7.对象继电器的硬件返校,确保对象继电器误动时控制不动作;

  (5)电源控制继电器、对象继电器、执行继电器顺序动作时,才有控制出口,加大了控制的可靠性。

  注:本控制器同时也支持本地控制开关合分闸。

  2.2定值参数修改及维护功能

  1.具备远方与就地设置定值功能,接收主站或子站的参数设置及定值修改,子站或主站可随时召唤终端的当前整定值;

  2.可设置故障告警指示灯软件自动复归时间,并可通过复归按钮消除告警指示;

  3.定值整定拨码,操作可靠、显示直观,可设置如下参数:

  •单相接地保护动作零序电流定值、零序电压定值、保护动作时限;

  •过负荷保护动作电流定值、保护动作时限;

  •短路保护动作电流定值、保护动作时限

  •设置保护功能的投退

  注:有些定值参数必须通过维护通信口(以太网口)连接PC进行修改设置,这里前提需先安装本公司专用的后台维护软件。

  2.3通信功能

  1)装置通信接口及通信方式

  •所有通信口均经过光电隔离,具有良好的抗干扰与防雷特性。适用于光纤、载波、无线、专线等各种通信方式。

  •可选配GPRS无线模块,可使用专门的电脑软件在杆下控制设定参数;

  •同时也具备常规的RJ45以太网网口1个与RS232/RS485串口(可选)1个,并且具备给通讯设备提供通信电源的能力;

  •具有丰富的通信规约,如104、DNP3.0、101、SC1801、CAN2.0B等各种

  规约,能与国内配电自动化系统各厂家设备接口。

  2) 数据传输

  •与主站(子站)通信,实现数据转发、信息上传、接受并执行主站(主站)下发的控制命令,配合完成开关操作等功能。

  •数据任意排序与转发功能:数据上送时可根据需要在原始的信息库中进行挑选,并按理想的上送顺序进行排序,可以有效的降低配电自动化系统的负担,提高资源利用率。

  3)对时功能

  v 具备对时功能,支持SNTP等对时方式,接收主站或其它时间同步装置的对时命令,与系统时钟保持同步。

  2.4电源管理功能

  1.具有掉电保护,终端的实时信息在内部掉电保护的存储器(SRAM)中保存,电源重新恢复后,能自启动。

  2.装置内部已配置超级电容为后备电源,主电源失电后,装置正常工作不低于15分钟,支持开关动作次数≥4次。

  2.5自检、自恢复功能

  1.具备自检功能。

  装置在正常运行时定时自检,自检的对象包括CPU、设定值、开出回路、采样通道、E2PROM 等各部分。自检异常时,发出告警报告,点亮告警指示灯,并且闭锁分、合闸回路。

  2.程序自恢复功能

  •装置内部具有软、硬件Watchdog,实时监视程序运行状态,异常时自动复位重启;

  •串行口、以太网口等的通信端口具有软件Watchdog,长时间没有数据收发时能自动复位该端口。

  2.6历史记录及上报功能

  装置应具有线路故障记录SOE,可反映故障发生时的故障性质(如单相接地、过负荷、短路)、故障发生时间、故障时的电流值以及当时控制器的整定值;SOE数量应不小于100条;记录系统真实遥信信息及故障发生、系统运行状态信息。

  1.告警记录,主要对三相过电流、U0 过压、I0过流、三相过负荷进行检测,并上报;

  2.遥控信息,记录遥控发生的时刻、状态及类型,并上报;

  3.遥信变位记录,记录遥信变位的时间及状态,并上报。

  2.7线路保护功能

  终端根据采集的电流大小及设置的定值,能够判别故障电流、快速计算故障电流大小,进行比较,能够自动快速判别线路是否发生故障,区分故障电流方向、识别单相接地或相间短路故障,并将故障信息及性质主动上报给主站或子站(状态变位优先传送),以便进行故障隔离。

  1.零序保护

  •通过定值整定和对零序电流的监测,控制器能侦测和判定用户界内的单相接地故障,在延时到延时整定值后输出分闸控制信号,自动切除接地故障;

  •零序保护的控制功能适用于配电网中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统和中性点经小电阻接地系统。

  1.相间过流保护

  通过定值整定和对相电流的监测,控制器能侦测和判定用户界内或界外的相间短路故障,判定为用户界内相间短路故障后,控制器启动相间保护:

  •负荷开关间隔时,分界负荷开关等待变电站保护分闸,分界负荷开关检测到无流无压后延时0.3s,分界负荷开关分闸,隔离故障点。

  •断路器间隔时,分界断路器经延时判定,在延时时间到延时整定值后立即输出分闸控制信号:隔离故障点。如延时时间未到延时整定值变电站出口断路器保护动作,由于分界断路器检测到了故障电流并记忆同时检测到无流无压后立即动作,隔离故障点。

  1.相间速断保护

  通过定值整定和对相电流的监测,控制器能侦测和判定用户界内或界外的相间短路故障,判定为用户界内相间短路故障后,分界断路器立即分闸隔离故障点;

  2.过负荷保护

  通过定值整定和对相电流的监测,控制器检测到负荷越界时产生相应的告警信号并上送。

  3.闭锁保护

  为了保护负荷开关不开断短路电流,控制器在检测到实际相电流大于电流闭锁值时,任何情况下都不执行分闸操作,闭锁电流值可通过维护网口进行设定定值与功能投退。

  注:本装置还具备无压无流分闸功能(负荷开关),同时也具备三次重合闸功能及其间隔时间可通过维护软件修改设置。

  2.8指示功能

  该控制器面板上具有11个状态指示灯,分别有TV、运行、位置、未储能、异常、闭锁、过流、接地、COM1、COM2、告警。各指示灯的具体含义见控制器操作面板中详述。

  3、控制器外形与安装尺寸

  3.1控制器外形

  3.2安装尺寸

  1)航插式外形安装尺寸图如下:

  航插式正面与上视尺寸图

  2)端子式外形安装尺寸图如下:

  4分界开关柜控制器操作说明

  4.1控制器操作面板

  分界开关柜控制器操作面板如下图4-1所示:

  图4-1分界开关柜柜控制器面板

  4.1.1拨码开关定义

  打开定值设定窗口密封盖,操作面板上用户可修改的定值共有8个,速断保护电流定值、速断保护延迟时间、相间保护过流定值、相间保护延时定值、过负荷保护定值、过负荷保护延时定值、零序保护电流定值、零序保护延时定值,操拨码开关的定义如下表:

  注:以上各保护定值大小均为一次值,定值与时间均由拨码数值乘以面板相应拨码下面的系数所得(零序保护除外)。

  4.1.2 指示灯及按钮开关等定义

  4.2保护定值设置操作

  4.2.1保护定值表

  需要根据配电网的实际状况、分界开关柜的安装地点、变电站的保护配合等情况来决定。从而选择合适的档位,各保护定值表如下:

看门狗断路器

  1)零序保护电流定值表

  注意事项:表中电流定值均为一次值,拨码档位0为保护退出。出厂默认零序CT为100/5,可通过后台维护软件更改.

  2)相间过流保护电流定值表

  电流定值均为一次值,其值由拨码档位值X1A所得,若需二次值需根据CT的变比(出厂默认为600/5,可通过后台维护软件更改)进行换算得到。

  3)相间过流保护延时定值表

  注意事项:延时定值=拨码档位值X0.1S.

  4)速断保护电流定值

  由于档位太多不好以表格的形式陈列出来,即在此就不一一列出了,只说明 一次电流值的计算方法:一次电流定值=拨码档位值X100A,二次值再根据CT的变比(出厂默认为600/5,可通过后台维护软件更改)进行换算即可得到。

  5)线路过负荷保护电流、延时定值

  A:电流定值均为一次值,其值=拨码档位值X1A,若需二次值需根据CT的变

  比进行换算得到。

  B:延时定值=拨码档位值X10S.

  4.2.2保护整定值选择指南

  (1)零序保护电流定值选择推荐表(以下所指电流均为一次值):

  定值计算公式:电流定值=1.5×3×\u65288XS1×L1+S2×L2)

  L1为分界开关柜负荷铡架空线总长度(km),S1为架空线每公里每相电容电流经验值,推荐值0.02A/km。L2为分界开关柜负荷侧电缆总长度(km),S2为电缆每公里每相电容电流经验值,推荐值1A/km。

  (2)相间保护电流定值选择推荐表:

  对于中性点经低电阻接地系统,为避免接地故障时启动相间保护,推荐相间保护定值固定选取600A。

  (3)零序保护延时定值选择推荐

  中性点不接地或经消弧线圈接地选1S档,中性点经低电阻接选0S档。

  4.2.3控制器的保护整定原则

  (1) 相间短路电流的整定原则

  过电流保护定值设定可按常规过电流保护定值设定方法设定,一般为额定电流的1.4~1.5陪,电流定值选定后,再根据定值表确定相应的拨码档位。

  分界开关柜安装场合的用户支线一般来讲线路电流不超过200A,控制器相间短路电流的最大整定值为600A,若存在线路额定电流大而一次电流整定值需超出600A时,应更换开关本体的内置CT。

  (2)相间短路保护延时值的整定原则

  为保证在用户界内发生相间短路时,分界开关柜能可靠在变电站出线掉闸后和重合前分开闸,控制器的相间短路保护延时应比变电站出线开关重合闸延时小一个级差。例如:变电站重合闸延时为1秒,分界开关柜柜控制器的相间短路保护延时为0.5秒。控制器出厂默认相间短路保护延时设定为0.3秒,只要变电站重合闸延时在0.5秒以上,一般来讲不需要对此值进行修改。

  (3)零序电流值的整定原则

  零序过电流的定值可按分界开关柜电源侧发生单相接地故障时,控制器不产生误动作的原则整定,推荐定值为1.5 I02。

  当用户内部为架空线时,I02会很小,例如用户分支进线长度为1km时,I02仅为3×0.02=0.06A。此时零序过电流定值整定得小一些(如0.2~0.4A),以便用户内部发生单相高阻接地时也能启动接地保护,扩大动作范围。

  当用户内部为电缆进线时,I02会变大,例如电缆长度为0.5km时,则定值1.5 I02=1.5×0.5×3×1=2.25A。此时零序过电流定值整定得较大,应该用I01的数值进行灵敏度校验。以保证在用户内部发生单相接地故障时,零序保护正确动作。

  (4)零序保护动作时限值的整定原则

  ◆ 中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统的零序保护动作时限,由于不存在与变电站的保护配合问题,零序保护动作时限以瞬时接地故障为低限整定值。一般可选取1.5秒或2秒。

  ◆ 中性点经小电阻接地系统的零序保护动作时限必须与变电站保护时限进行配合,如变电站延时为0.5秒,则控制器的定值可选取0秒,如变电站的延时为1秒,则控制器的定值可选取0.5秒。

  4.3控制器的分、合闸操作

  首先将操作面板上的“就地/远方”拨至为“就地”位置。

  (1)分闸操作

  在开关处于合闸且已进行分闸储能状态时,同时按住控制器面板上的“选择”和“分闸”按钮,则控制器输出分闸信号,开关本体自动分闸,同时位置灯灭。

  (2)合闸操作

  在开关处于分闸状态时,同时按住控制器面板上的“选择”和“合闸”按钮,则控制器输出合闸信号,开关本体自动合闸,同时点亮位置指示灯。

  温馨提示:若想远程控制开关合分闸操作时,需将“就地/远方”拨至为“远方”

  位置,装置支持RJ45以太网口(默认)及无线通信(可选配)方式连接。

  4.4控制器的保护灯光报警

  控制器自动运行时,发生接地或相间保护动作,则控制器输出分闸信号,开关本体自动分闸,同时位置灯灭。接地或过流指示灯在保护动作发生后间歇点亮,“复归“按钮复位或开关合闸后可解除。

  4.5控制器正常投入使用步骤

  1.通电前检查装置外观,无异声、异味和其它构造上异常;

  2.通电前检查控制电缆和接地连接正确可靠;

  3.检查并确认整定值是否符合应用要求;

  4.检查并确认被控开关本体在合闸位置;

  5.上述各项检查确认后可执行线路送电,线路送电后,定值设定窗中的TV

  指示灯亮、合闸指示灯亮、运行指示闪烁,其余各指示灯应熄灭;

  6.锁紧定值设定窗小盖,装置投入运行完毕;

  5控制器接线说明

  航插定义,请参看CAD文档,或索取

  6调试与维护

  本调试方法作为控制器装置的现场调试的指导方法。

  调试前,首先应阅读本书和根据随机接线定义表完成装置相关接线。

  终端通电之前,应仔细检查,确认装置外壳可靠接地。TA、TV的二次侧,均会产生危害人身安全的高电压,在进行操作时应小心,严格遵守操作规程。非专业技术人员请勿擅自安装或拆卸该装置。

  6.1调试所需设备

  1)交流220 V或DC48V电源(需根据购买产品工作电源类型选择);

  2)继电保护测试仪一套(可加60A大电流);

  3)笔记本电脑一台(含本公司专门的后台维护软件);

  4)数字万用表一块;

  5)螺刀及导线若干。

  6.2终端与开关柜联调

  本调试主要验证开关柜和控制器运行良好,控制器与开关柜之间接线正确,开关柜的CT、PT满足设计精度要求,遥信指示正确,遥控动作正确。

  6.2.1通电前后检查

  控制器安装完毕,通电前,按下列全部内容检查装置;

  1) 检查控制器的型号、各电量参数是否与订货一致;

  2) 检查控制器交流电源的零火线(正负极)是否正确,不能接反;

  3) 检查控制器的遥信、遥测和遥控各回路接线是否正确,接触是否可靠;

  4) 装置接地端子的接地是否可靠。

  以上检查如发现有故障,请按有关图样修复,如不能修复,中止调试,请与厂家联系。

  检查完毕后,通电,控制器面板指示灯都点亮,其后所有指示灯灭,只保留TV、运行、储能三个指示灯亮,其中运行指示灯有规律的闪烁。

  6.2.2参数设置

  控制器在通电后,根据局方要求,可能需要设置部分参数,如过电流整定值、过电流时间、IP地址和终端地址等参数。

  注:在写参数之前,先进行读参数操作,确认读参数成功后,再写参数!

  6.2.3 三遥功能调试

  使用网线把DAF-832的网口与调试PC机接口的网口相连接,在进行通信之前,首先应检查装置参数的设置,包括本地IP和端口号(默认本地IP:192.168.3.99,端口号:2404)。通信成功后,则可进行三遥等功能调试。

  1)开关量调试:

  首先确认控制器遥信所接入开关柜开关量的名称,查检所接入开关柜的遥信位置、控制器的遥信指示灯和上位机维护软件上显示数据是否正确;然后,改变开关柜的遥信位置,再查检开关柜的遥信位置、控制器的遥信指示灯和上位机维护软件上显示数据是否正确。

  2)电压电流量调试:

  把继电保护测试仪的电压回路接到控制器的采样电压端子,继电保护测试仪加100V线电压,查看上位机测试软件上显示电压值是否为100V。

  把继电保护测试仪的电流回路穿过开关柜的CT,如果CT变比为400/5,继电保护测试仪加40A电流,查看上位机维护软件上显示的该开关柜的CT二次值是否为0.5A。同时,通过相关设备检查开关柜CT到控制器的接线是否正确,CT的极性是否正确。

  3)遥控量调试:

  在上位机测试软件上对开关进行遥控操作,即合闸和跳闸操作,看能否正确反馈遥控操作结果,合分闸继电器是否动作,开关合分闸状态是否正确。为确保遥控安全,可合上和分开压板分别进行合分闸操作一次。

  4)故障事件调试:

  用继电保护测试仪进行系统故障模拟,查看面板故障指示灯是否点亮,从上位机维护软件看读取的SOE数据是否正确。

  7.3终端与主站联调

  本调试主要验证“主站-通信设备-控制器”之间通信正常,控制器给主站上送遥信、遥测量正确,以及主站接收正常。控制器能正确响应主站下发的遥控等命令。

  6.3.1确认控制器相关通信参数设置

  用串口与主站通信时,需要设置串口的速率、奇偶校验、规约类型、主从方式等参数。

  用网口与主站通信时,需要设置网络参数的本地IP等参数。

  6.3.2主站联调

  从主站查看任一子站控制器的遥测量和遥信量,是否与控制器现场实际运行情况一致,电压、电流量是否正确,遥信信号是否正确。

  从主站下发遥控命令,开关是否正确动作,查看是否有开关位置遥信信号上送到主站。

  从主站下发总召命令,查看是否有遥信遥测上送。

  从主站下发校时命令,查看子站的控制器是否有校时确认报文上送。

  7产品选型

  首先要分清是用于开关柜负荷开关间隔还是断路器间隔(DAF-832可设)

  1:-48V/-24V供电(带后备电源),分合闸电操48V/-24,拔码式/旋钮式面板,接线方式:航插/端子排。湖南/广东等省常用

  2:PT220V供电(带后-24/-48备电源),分闸220V合闸24/48V,旋钮式面板,接线方式:航插。国网标准版。

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