光伏箱变保护测控装置

光伏箱变保护测控装置的概述

        在传统的风电或光伏电站采用分散设备如PLC、防雷模块、PT、电流变送器、电压变送器等来完成对变压器的保护、测控和信息上传等功能。其采用了多种辅助设备，使得整个系统接线故障点较多，调试、运行、维护难度相对较大。牵涉多个厂家的设备，使得产品在投运、调试和维护中的协调难度也比较大。
       由此我公司研发了光伏箱变保护测控装置，其采用一体化设计，集中了多种保护测控、非电量保护、通讯、就地控制等功能，一台设备即可完成多个设备才能协调完成的任务，在保证产对变压器的保护、测控、信息交换等相同的功能前提下，降低了产品使用难度和运行维护成本。

光伏箱变保护测控装置的使用范围

光伏电站，风电站
        
        箱变保护测控装置能够对箱变进行保护和远程监控，全面实现对风电或光伏箱变的“遥信、遥测、遥控、遥调”功能；实现风电或者光伏工程的“少人值班” 的运行管理模式。

光伏箱变保护测控装置的基本功能

 

         1.将多种分散装置和仪表的功能集中组合，实时监控变压器的电流、电压、油位及油温等电量和非电量，并通过双光纤组成光纤环网，将数据上传至主站。

        2.光伏箱变保护测控装置可以增强对变压器的保护功能，如三段式过流保护、三段式零序保护、过负荷保护、变压器差动保护、变压器高低后备保护、过电压及低电压保护、电弧光保护等，其保护功能可以投退，方便用户选择使用。

        3.光伏箱变保护测控装置可以将事故记录及存储，它记录变压器的运行状况，对于变压器的保护跳闸事件、遥控事件、开关变位、非电量变位等SOE事件按时间顺序记录，可以根据用户需求进行删减（需口令），方便用户调阅和检查。

光伏箱变保护测控装置的机械特点

1.采用4U半层标准铝合金机箱；
2.采用32位处理器，16位AD采样，主要元件全部采用进口器件，保证了装置电气设计上的高可靠性，产品通过了严格的型式试验和电磁兼容测试，保证了产品在恶劣环境下的适应能力和可靠性，实现每周波64点采样；
3. 数码管显示，适应极限高低温（-40℃~75℃正常工作）；
4.采样精度高，测量电流、电压精度为0.5%；
5.交直流宽范围辅助电源，工作范围为AC或DC85~265V；
6.   40路开关量输入(含非电量输入)，装置自带DC24V驱动；

光伏箱变测控装置实施标准

 光伏箱变测控装置的技术参数

 

  光伏箱变测控装置的保护功能

1 保护功能

         1）三段式过电流保护

每段各设一个软压板进行保护功能的投退，且每段保护各有一个动作电流及动作时

间定值，各段保护相互独立。

         2）三段式零序过电流保护

当零序电流大于设定电流时，经延时跳闸或告警。

         3）过负荷保护

当过负荷保护软压板及控制字投入时，任意一相电流大于过负荷电流定值时，经延

时告警。

         4）非电量保护

         该保护功能为标准配置。提供重瓦斯、轻瓦斯、超温、温度高、油位低、油位高、压

力释放阀、高压熔断器 A、B、C 相保护的直跳接口。并通过控制字选择延时跳闸/告警，

同时采集遥信。

         5）过电压保护

投入过电压保护压板和控制字，当线电压大于设定值时，经延时跳闸或告警。

         6）低电压保护

投入低电压保护压板和控制字，低电压设最小动作门槛，当三相线电压小于 57V 时，

低电压保护不再动作，经延时跳闸或告警。

         7）PT 断线

任意两相线电压之差>40V；Umin<0.1Un，I 有电流(>0.2In)；以上判据满足时，判为

TV 断线，延时 10s 告警，报告“TV 断线告警”。

         8）箱变高低压侧二次电流值 I 计算和 CT 变比平衡

         此装置差动保护的原理是把主变低压侧的电流值转换成高压侧的值，来达到 CT 变比

的平衡从而实现差动保护。

         箱变两侧在保护装置内部和外部进行 Y/Δ转换，对应分为 Y 侧和Δ侧两种。记主变容

量为 S，高压侧额定一次电压值为 Un1，额定一次电流值为 CT11，额定二次电流值为 CT21；

低压侧额定一次电压值为 Un2，额定一次电流值为 CT12，额定二次电流值为 CT22。装置

内部对各侧额定二次电流值计算。

                  第一侧额定二次电流： IeH=(S/Un1)*(CT21/CT11) / 3

                  第二侧额定二次电流： IeL=(S/Un3)*(CT23/CT13) / 3

                  平衡系数： Kph1= IeH/IeM， Kph2= IeH/IeL

         9）差动电流(差流)和制动电流的计算

装置输入两侧侧电流，两侧侧电流方向均指向变压器。高压侧的电流为 IH，低压侧

电流转换成高压侧电流后记为 IL。由两侧电流的相量和按相构成两相差流 Id，作为差动

速断和比率差动继电器的动作量，见(3)式。由两侧电流的幅值和的二分之一按相构成制

动电流 IR，作为比率差动继电器的制动量，见(4)式。

                  ​​​​​​​         ​​​​​​​         (3)Id = (IH+IL)

         ​​​​​​​         ​​​​​​​         ​​​​​​​         (4)IR = (|IH|+|IL|)/2

按 2.1 节对主变各侧的定义，差流及制动电流计算如下

       任一相差流大于差流起动定值时，装置起动。装置起动后，任一相差流大于 Icdsd 时，

差动速断保护动作。保护的动作条件见逻辑图

10）比率差动保护

比率差动保护可有效区分主变内外部故障，内部故障时动作，外部故障时闭锁。本装

置采用三段折线的比率差动特性，按相设置，动作方程见(7)、(8)和(9)式，动作区见下图。

该特性能可靠躲过外部故障时的不平衡电流，IR>3IeH 时比率差动制动系数取 1，以提高

抗差动 CT 饱和能力。图中的 Ie 为高压侧的额定电流 IeH。

各相比率差动保护满足动作方程后，经涌流闭锁、CT 故障闭锁，对构成该相差流的

各侧各相电流进行分相涌流制动后出口。保护的动作条件见逻辑图 7.2。

差流起动定值 Idqd 一般取变压器额定电流的 30%。比率差动制动系数 Kblcd 一般取

0.5。式中的 Ie 为高压侧的额定电流 IeH。

CT 断线检测

差动 CT 二次回路故障，包括回路单纯断线和端子排接触不良、爬电、相间和相对地

击穿等多种，通称 CT 断线。CT 回路发生单纯断线时，故障支路电流降为 0。而发生其他

类型故障时，故障支路电流不一定降为 0，有时还可能上升。保护的动作条件见逻辑图

CT 断线是一种故障情况。装置检出 CT 断线后，予以报警，其控制定值 CTDX 的取

值含义为：

0：退出， 1：检测 CT 断线并闭锁差动保护， 2： 检测 CT 断线但不闭锁差动保护

CT 断线判别条件为：

1） 三相 CT 断线不判断；

2） 各侧电流最大值不大于 1.2Ie；

3） 各侧电流最大值 Imax>0.1In；（In=5A 或 1A）；

4） 仅一侧(Imin/Imax)<0.85；（In=5A 或 1A）。

差流越限报警

       满足下述任一条件，延时 5S 报警，提示差动回路异常。恢复正常后，延时 5S 返回。

差流报警门槛定值 Idbj 按避开有载调压变压器分接头不在中间位置时产生的最大差流，或

运行时因其他原因产生的最大差流整定。保护的动作条件见逻辑图 4.1.2。

1） 任一相差流大于差流起动定值 Idqd。

2） 任一相差流大于 Idbj，且大于各侧最大相电流的 1/4。

电弧光保护功能

电弧光保护以电流单元为基础分组，弧光探头可以整定关联到任意一组电流信号上。

当弧光单元把光信号从弧光传感器传输到主控单元时，并且同时电流启动元件动作，电弧

光保护动作；装置可选择弧光信号动作单判据作为动作逻辑判断

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