高壓保護器使用說明書

GPZB-I

微電腦智能綜合保護裝置說明書目錄系統(tǒng)綜述…………3系統(tǒng)概述…………………3系統(tǒng)特點…………………3系統(tǒng)構成…………………4產品特點…………5技術指標…………5工作環(huán)境要求……………5功率消耗…………………5主要保護功能配置………5保護原理…………6速斷保護…………………6零序過流保護……………6過電壓保護………………7過載反時限保護…………7低電壓保護………………8絕緣監(jiān)視保護……………9三相不平衡………………9人機對話操作說明………………9人機對話簡介……………9主菜單說明………………10測量數(shù)據(jù)…………………11定值整定…………………12保護功能整定及解釋……………………12密碼管理…………………16事件查詢…………………17試驗項目…………………17附加功能…………………18出廠設置………………20關于B相電流……………………20TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"6.1只對開關A相通電流 21\o"CurrentDocument"6.2只對開關C相通電流 21\o"CurrentDocument"A相、C相同時通電流（接線方式1） 22\o"CurrentDocument"A相、C相同時通電流（接線方式2） 22關于485通訊……………………23\o"CurrentDocument"8關于CAN通訊（選配） 23\o"CurrentDocument"9用戶安裝調試、維護說明 23注意事項………………………2310常見故障排查…………………24\o"CurrentDocument"11航插（26芯）引腳說明 24附件：產品接線圖1、系統(tǒng)綜述系統(tǒng)概述煤礦井下高壓供電系統(tǒng)線路短、多級變電所級聯(lián)，高壓供電線路的布線特點使得常規(guī)繼電保護裝置不能通過整定值和時間級差的方式有選擇的跳開故障點開關，出現(xiàn)“越級跳閘”問題。我們根據(jù)煤礦井下高壓供電線路的實際情況，采用全系統(tǒng)智能零時限防越保護方式，以輻射型高速通訊網(wǎng)絡實現(xiàn)上下級繼電保護裝置的配合，為井下的高壓供電系統(tǒng)的每臺高爆開關提供可靠、全時、動態(tài)、高速的防越信息通道，每一臺開關不再獨立運行，而是以相同的節(jié)拍成為防越保護系統(tǒng)一部分，基于全站的防越保護系統(tǒng)提高了高壓供電線路的可靠性和故障動作時間的實時性。GPZB-I高壓綜合保護裝置，是集繼電保護、綜合測控、數(shù)據(jù)通信功能于一體的礦用綜合保護裝置。保護采用了先進的32位ARM處理技術，吸收并借鑒了地面電站綜合自動化裝置成熟的軟硬件技術，在保護功能的可靠性、實時性方面提供了有力的技術保障。GPZB-I高壓綜合保護裝置具有智能零時限速斷保護、短路保護、反時限過載保護、過流I段保護、過流II段保護、過壓保護、欠壓保護、零序過壓、零序過流、相不平衡保護、選擇性漏電保護和電纜絕緣監(jiān)視等保護功能。GPZB-I高壓綜合保護裝置，是我公司KJ384煤礦供電監(jiān)控系統(tǒng)的組成部分。本保護裝置可以獨立作為礦用隔爆型高壓配電裝置綜合保護器，也可以和KJ384-F礦用本安型電力監(jiān)控分站一起組成礦用供電監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)特點智能零時限防越保護系統(tǒng)特點：采用故障特征碼啟動防越信號，在故障發(fā)生的同時，防越信號能實時到達各自的上級開關，保證任意點故障時，故障點保護動作的瞬動性。變電所內部采用輻射型網(wǎng)絡，點對點的平衡式傳輸方式，任意一條通訊線路故障時，不影響其它通訊線路，提高通訊系統(tǒng)的健壯性和抗干擾能力。變電所之間采用光纖連接，保證遠距離時信息的可靠傳輸，本系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡的布局也使施工簡潔，易維護。智能零時限防越保護系統(tǒng)具備自檢功能，全系統(tǒng)自檢周期僅3-5毫秒，當防越信號電纜出現(xiàn)斷路或短路故障時，可以在小于四分之一周波的時間內調整保護裝置的閉鎖邏輯，故障線路的保護裝置自動閉鎖，且立即轉為常規(guī)的三段式保護，以保證其它線路正常工作，并發(fā)出報警信號。系統(tǒng)構成如圖中所示，將高壓配電系統(tǒng)中的保護裝置按照變電所位置劃分為多級保護系統(tǒng)，級與級之間設定上下級關系，當下級發(fā)生故障時，距離故障點最近的下級保護裝置啟動零時限電流保護，同時啟動防越信號傳送至上級開關保護裝置，上級開關保護裝置收到防越信號后閉鎖本開關保護裝置的電流保護，并同時調整電流保護的動作時間，若距離故障點最近的下級開關保護裝置跳閘成功，則閉鎖信號自動轉為正常信號，若下級保護的閉鎖信號持續(xù)80?160ms后仍不消失，則上級保護裝置判定為下級開關拒動，上級保護裝置隨即發(fā)出跳閘命令切除故障，實現(xiàn)快速后備保護?；谌镜姆涝较到y(tǒng)將每一臺保護裝置聯(lián)合起來成為一個整體，每一臺保護裝置的速斷保護延時定值均可整定為零時限，且不需要將上下級速斷保護電流定值作明顯區(qū)分。智能零時限防越保護的通訊使用成熟的光纖通信技術，采用專用的光纖通信通道，實現(xiàn)上下級保護之間的防越信息的可靠互換。2、產品特點☆更快的運算速度，更高的采樣精度，采用美國TI的32位高速DSP芯片，雙極性A/D轉換器，快速FFT運算。保護器內部使用電力系統(tǒng)專用互感器進行高保真采樣，保證了裝置能測量到20倍額定電流且線性度優(yōu)良，有利于保護運算結果的正確可靠。大電路板整體設計，真正達到防潮、抗振動，適合安裝于井下潮濕、高溫的現(xiàn)場環(huán)境下運行?！钛b置自帶大電流操作回路，在彈操結構的開關中不需要附加中間繼電器就可帶動合閘電機進行合閘操作。☆采用128X64大點陣藍膜液晶漢字顯示器，外形美觀?！罴嬗羞b測、遙控、遙信、遙脈功能。3、技術指標工作環(huán)境要求正常工作溫度：T5°C?+50°C,24小時內平均溫度不超過35°C,（-40°C?+70°C，可由用戶指定選擇）。貯存及運輸溫度：-25C?+70°C,在極限值下不施加激勵量，裝置不出現(xiàn)不可逆的變化，溫度恢復后，裝置應能正常工作。功率消耗交流電流：1VA/相(In=5A)0.5VA/相(In=1A)交流電壓：V0.5VA/相直 流：正常時V10W跳閘時：V15W主要保護功能配置裝置主芯片采用德州儀器的TMS320C2000系列DSP器件，擁有更快的運算速度，因此我們配備更強大的保護功能、更加精確的保護定值。以下列出了本裝置配備的保護功能。因三段式電流保護的輔助功能不常用，配備閉鎖元件和方向性元件時需用戶在訂貨時指定?！鏊贁啾Ｗo功能■過流I段保護功能過流II段保護功能過載反時限保護功能零序過流保護功能零序過壓保護功能方向型漏電保護功能，帶方向型保護■欠壓保護功能，帶斷相保護■過壓保護功能絕緣監(jiān)視保護功能風電瓦斯閉鎖保護功能相不平衡保護4、保護原理速斷保護速斷保護即短路保護，保護功能可以獨立地用控制字選擇，當任一相電流大于整定值后，判別元件動作?，F(xiàn)場運行中多會發(fā)生單相對地短路，而三相短路的幾率相對稍小，當發(fā)生三相短路時，短路電流最大，系統(tǒng)電壓下降到最低值，由于保護器的電源來自高壓開關電壓互感器的副邊，出現(xiàn)三相短路時，母線電壓的快速下降勢必影響保護器的供電，因此本保護器內部使用大容量儲能元件作為裝置的后備電源，當母線電壓下降時，將能量釋放給保護裝置使用，保證在三相短路的情況下有足夠的能量進行跳閘操作。零序過流保護零序過流保護是針對接地系統(tǒng)而設置。零序過流的方向有大電流接地系統(tǒng)和小電流接地系統(tǒng)之分，在大電流接地系統(tǒng)故障中，零序電流超前零序電壓95°—110°，所以我們設置了70°的靈敏角，煤礦井下6?10KV電壓等級的中性點不接地或中性點經消弧線圈接地的系統(tǒng)為小電流接地系統(tǒng)，小電流接地系統(tǒng)的方向我們采用了和圖4-1相反的動作區(qū)。圖4-1大電流接地系統(tǒng)方向元件的動作范圍過電壓保護為避免單相接地時引起過電壓保護誤動，過電壓保護采用線電壓，過電壓保護動作于跳閘。其邏輯框圖見圖4-2。圖4-2過電壓保護邏輯框圖過載反時限保護反時限保護的動作時限與被保護線路中負荷電流的大小成反比,通過平移動作曲線,可以非常方便地實現(xiàn)被保護線路的全線配合。見圖4-3所示。即電流值越大，其允許開關工作的時間越短。即充分發(fā)揮了被保護設備的效益，又不致使設備長時間過熱而損壞。由于過載反時限保護在原理上與很多負載的故障特性相似，因此，在很多場合它比定時限電流保護具有更優(yōu)越的保護性能。圖4-3過載反時限特性其中：K—熱容系數(shù)；Iset—反時限啟動電流；tmin—為最小時間。圖4-3列出了過載反時限的計算公式，Iset為反時限啟動電流，當開關負荷大于這個定值時,保護啟動反時限保護，進行熱量積累，熱量累計的速率隨負荷電流的變化而變化，啟動電流的設置可根據(jù)開關負荷的大小計算出來，本裝置提供更為方便的反時限投入方式，只需根據(jù)負載選擇過載曲線號，曲線號如表4-1所示。Ie為反時限保護的啟動電流，可以開關額定工作電流，也可以是根據(jù)負荷的計算值。表4-1：過載電流與延時時間的反時限特性表\延時時間過載電流、整定位置1檔2檔3檔4檔1.05Ieoooooooo1.20Ie40—60秒60秒一2分2分一3分3分一6分1.50Ie20—40秒30—60秒1分一1分30秒1分30秒一2分30秒2.00Ie11—20秒14—20秒20—40秒40—60秒6.00Ie>8秒>8秒>8秒>8秒低電壓保護當供電線路的電壓降低或者故障引起的供電線路的電壓降低時，低電壓保護元件啟動，電壓降低到定值以下時，保護根據(jù)控制字動作于跳閘。為防止電壓互感器回路斷線引起誤動作，本保護可選配電流閉鎖功能，即當任一相電流大于閉鎖電流定值時閉鎖本保護出口。選配電流閉鎖功能需在訂貨前說明。絕緣監(jiān)視保護當雙屏蔽電纜的屏蔽芯線與屏蔽地線之間的絕緣電阻值Rd降低到：Rd〈3KO時，保護可靠動作；雙屏蔽電纜的屏蔽芯線與屏蔽地線之間的絕緣電阻值Rd增加到Rd〉5.5KO保護可靠不動作；當雙屏蔽電纜的屏蔽芯線與屏蔽地線之間的回路電阻值Rk增加到：Rk>1.5K。時，保護可靠動作；雙屏蔽電纜的屏蔽芯線與屏蔽地線之間的絕緣電阻值Rd降低到Rd<0.8K。保護可靠不動作。三相不平衡任一相電源斷路、低于或高于其它兩相負載電流達到設定值時，保護器動作。不平衡系數(shù)二(最大相電流值-最小相電流值)/最大相電流值。因使用相電流的最大值和最小值進行比較，所有不平衡保護引入了B相電流參與比較。5、人機對話操作說明5.1人機對話簡介裝置使用大點陣式液晶，可動態(tài)顯示保護線路的電氣量和故障信息，配合按鍵或者遙控器完成保護定值的修改及查詢。按開關的復位鍵可進入主菜單，如圖5-1所示，有測量數(shù)據(jù)、定值管理、系統(tǒng)管理、事件記錄、開關控制、模擬試驗、出廠設置。帶陰影的部分為當前屏的光標位置，按開關移位鍵，光標向下移動一個顯示位置，按確認鍵進入其相應選項的下級菜單。我們努力讓菜單盡量簡單、快捷、容易操作，盡量使用提示語，以便用戶操作時更容易理解要操作的內容。菜單分屏顯示是為了讓用戶更明了所設置的項目，對于剛開始使用的用戶來說，可能會更快上手。a.主菜單第一屏顯示內容 b.主菜單第二屏顯示內容c.主菜單第三屏顯示內容

圖5-1：主菜單顯示內容主菜單說明以下是對主菜單顯示內容的說明：主菜單中的“測量數(shù)據(jù)”選項，進入可以查看保護的線電壓、相電流、零序電流、零序電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電度量等實時電氣量。主菜單中的“通訊參數(shù)”選項，進入可以查看或者修改通訊波特率、通訊地址。主菜單中的“事件查詢”選項，進入可以查看最近發(fā)生的事件，事件被記錄在掉電不丟失的存儲器中保持。顯示在首屏的是最新的事件，每條故障信息包含有故障類型(如速斷、過流、漏電、低電壓、過電壓、絕緣監(jiān)視等)，故障動作值，故障動作時間。主菜單中的“定值整定”選項，進入可以修改各保護功能的定值，是否投入保護功能。主菜單中的“試驗項目”選項，為命令菜單，進入后可以做模擬實驗，開關合分閘試驗。主菜單中的“時間設定”選項，進入可以設置保護時間。主菜單中的“附加功能”選項，附加功能包括過流一段保護、過流二段保護、零序過壓保、零序過流保護，因為這些保護功能不常用，所以設置為附加功能。主菜單中的“通訊測試”選項，在通訊連接和調試期間，或者通訊系統(tǒng)出現(xiàn)異常期間，這個選項就會很有用，通過操作這個選項的命令，每一臺通訊正常的保護都可以作為主機，發(fā)送測試碼給總線上的任意一臺保護，用于測試和故障判斷，對于維護通訊系統(tǒng)很有幫助。測量數(shù)據(jù)按開關的移位鍵，將光標移動到“測量數(shù)據(jù)”選項，按開關的確定鍵進入實時數(shù)據(jù)子菜單。界面顯示如圖5-2，按開關移位鍵，顯示下一屏電氣量。a.測量數(shù)據(jù)第一屏 b.測量數(shù)據(jù)第二屏c.測量數(shù)據(jù)第三屏 d.測量數(shù)據(jù)第四屏e.測量數(shù)據(jù)第五屏 f.測量數(shù)據(jù)第六屏圖5-2：測量數(shù)據(jù)菜單顯示內容定值管理按開關的移位鍵，將光標移動到“定值整定”選項，按開關的確定鍵進入定值管理子菜單。整定值保存操作注意事項：定值修改完成后，連續(xù)按移位鍵，到保存命令選項“保存修改”后，按確認鍵保存定值。保護功能整定及解釋額定值設置：界面顯示如圖5-3,首先設置開關的額定電壓和額定電流,一般開關額定電壓為10KV或者6KV,額定電流為50A、100A、150A、200A、300A、400A、600A、630A、800A、1000A。圖5-3：額定值設置菜單短路保護設置：界面顯示如圖5-4,菜單提供短路倍數(shù)設置,范圍1.0-9.9倍,步長0.1倍；延時范圍000-990毫秒,步長10毫秒。保護功能可打開或者關閉。這里要申明一個概念——“倍”。短路保護或者過電流保護的整定值是以“倍”為單位的,這里的“倍”是指開關的額定電流，如一臺開關的額定電流是630A，短路整定值是5.6倍，即以5.6倍的開關額定工作電流值作為速斷定值?？捎嬎愠鰧嶋H定值是5.6X630=3528A。圖5-4：短路設置菜單過載設置：界面顯示如圖5-5，過載保護即反時限過載保護，啟動電流即過載倍數(shù)，啟動電流設置范圍0.2-1.5倍，步長0.1倍；過載檔位范圍1-4。保護功能可打開或者關閉。設置時應估算開關的負荷，負荷大時應增大啟動電流，負荷小時應減少啟動電流。要減慢動作時間就將過載曲線值增大，相反要加快動作速度就將曲線值減小。圖5-5：過載設置菜單方向型漏電設置：界面顯示如圖5-6，單獨的零序電壓或者零序電流作保護缺乏可靠性，增加判定功率方向的保護功能可以使漏電保護具備區(qū)分本側線路還是電源側線路故障的能力。這里的功率方向判斷也可以關閉，我們建議將方向打開，以區(qū)分故障線路與非故障線路。☆U0：即零序電壓，定值范圍3.0-50.0V，步長1V；☆I0：即零序電流，定值范圍0.5-10.0A，步長0.1A；☆延時：動作時間延時，范圍0.0-3.5秒，步長0.1秒；☆方向：零序的功率方向，即零序電壓和零序電流的角度，因漏電故障時，故障線路的零序功率角跟非故障線路的零序功率角不同，保護以此作為判斷?！罘较蛐吐╇姷谋Ｗo功能可打開或者關閉。圖5-6：方向型漏電設置菜單過壓保護設置：界面顯示如圖5-7，系統(tǒng)過電壓有兩種情況，一個是瞬間過電壓，一個是長時間過電壓。瞬間過電壓可以由壓敏管吸收；長時間過電壓就由保護監(jiān)測，延時動作。過壓定值：范圍100-145%，步長1%；延時：動作時間延時，范圍0-30秒，步長1秒；圖5-7：過壓設置菜單欠壓保護設置：界面顯示如圖5-8，欠壓定值：范圍55-99%，步長1%；延時：動作時間延時，范圍0-30秒，步長1秒；保護功能可打開或者關閉。圖5-8：欠壓設置菜單風電瓦斯閉鎖設置：界面顯示如圖5-9，接點類型：設置風電或者瓦斯接點的類型，即風電保護器或者瓦斯斷電儀的聯(lián)動出口繼電器是常開點還是常閉點。保護功能可打開或者關閉。5-9：風電瓦斯閉鎖設置菜單絕緣監(jiān)視設置：界面顯示如圖5-10，在不使用雙屏蔽電纜的絕緣監(jiān)視功能時，建議關閉，出廠設置恢復時，默認關閉監(jiān)視功能。保護功能可打開或者關閉。5-10：絕緣監(jiān)視設置菜單因各個保護功能可獨立設置它的各個定值大小及功能的“開”或者“關”，請務必確認修改過的定值被保存。簡單的確認方法是設置成功后，退出到主界面后重新進入保護功能菜單查看一下，以確認設置無誤。密碼管理按開關的移位鍵，將光標移動到“密碼管理”選項，按開關的確定鍵進入密碼管理子菜單，如圖5-11所示。圖5-11：密碼管理菜單密碼管理菜單說明：密碼修改：出廠時密碼為“0000”如需修改密碼，可以按顯示屏的提示完成密碼修改。關閉密碼：密碼可以關閉，也可以打開，關閉密碼時，進入重要參數(shù)設置屏時就不會有密碼保護。相反，密碼在打開時，進入重要菜單時需要輸入密碼才能訪問。事件查詢按開關的移位鍵，將光標移動到“事件查詢”選項，按開關的確定鍵進入事件記錄子菜單，如圖5-12所示。再次按開關的移位鍵查看下一條故障信息，按復位鍵退出故障信息顯示。故障事件記錄在存儲器中，且被記憶，當有事故跳閘發(fā)生時，事件信息會自動彈出界面顯示出來，顯示在第一屏的為最新動作的事件。圖5-12：事件查詢菜單試驗項目按開關的移位鍵，將光標移動到“試驗項目”選項，按開關的確定鍵進入試驗項目子菜單，如圖5-13所示。再次按開關的移位鍵移動光標，找到要執(zhí)行的命令選項，按確定鍵執(zhí)行命令。試驗項目操作前，請確認開關沒有帶負荷工作，以免引起不必要的跳閘停電。圖5-13：開關控制子菜單附加功能按開關的移位鍵，將光標移動到“附加功能”選項，按開關的確定鍵進入附加功能子菜單。過流一段保護如圖5-14所示，作為定時限過流保護功能的補充，定值范圍0.5-9.9A,步長0.1A,延時0-30秒，步長1秒，保護功能可打開或者關閉。恢復出廠值時時會關閉過流一段保護。圖5-14：過流一段保護設置菜單過流二段保護如圖5-15所示，作為定時限過流保護功能的補充，定值范圍0.5-9.9A，步長0.1A，延時0-30秒，步長1秒，保護功能可打開或者關閉?；謴统鰪S值時時會關閉過流一段保護。圖5-15：過流二段保護設置菜單零序過壓設置：如圖5-16所示，單獨的零序電壓作為保護，定值范圍3-99V，步長1V,延時0-30秒，步長1秒，保護功能可打開或者關閉?；謴统鰪S值時時會關閉零序過壓保護，道理同零序過流保護，因為零序過壓保護不具有方向判斷功能，無法區(qū)分電源側故障還是本開關出線側的故障，所以建議用戶關閉此項保護功能，打開方向型漏電保護。圖5-16：零序過壓設置菜單零序過流設置：如圖5-17所示，單獨的零序電流作為保護，定值范圍0.5-9.9A，步長0.1A，延時0-30秒，步長1秒，保護功能可打開或者關閉?；謴统鰪S值時時會關閉零序過流保護，因為零序過流保護不具有方向判斷功能，無法區(qū)分電源側故障還是本開關出線側的故障，所以建議用戶關閉此保護功能，打開方向型漏電保護。圖5-17：零序過流設置菜單出廠設置按開關的移位鍵，將光標移動到“出廠設置”選項，按開關的確定鍵進入出廠設置子菜單，如圖5-18所示。出現(xiàn)問詢菜單，要求用戶確認是否恢復出廠設置。請謹慎使用出廠設置，當大部分參數(shù)需要重新調整時可以使用。圖5-18：出廠設置菜單6、關于B相電流保護循環(huán)顯示各電氣量，在“測量數(shù)據(jù)”菜單中可以看到所有的測量數(shù)據(jù)，由于高壓開關沒有安裝B相電流互感器，這里的B相電流不是實際測量值。根據(jù)三相電流相位互差120度，由基爾霍夫電流定律：矢量IB=-（IA+IC），計算出B相電流，如圖6-1所示。在開關試驗或者調試過程中，通常使用大電流發(fā)生器做試驗，由于大電流發(fā)生器一般都是單相輸出（一個回路），在實驗過程中會有以下4種接線方式，接線方式的不同，B相電流會有4種顯示結果。為了不造成疑問，這里舉例出來說明一下。這里申明，在開關正常帶載運行過程中，三相負載的狀態(tài)下，3相電流有相位差，角差接近120度，不會出現(xiàn)以下列舉的4種現(xiàn)象！圖6-1：負荷電流顯示屏6.1只對開關A相通電流矢量IB=-（IA+IC）,由于C相沒有通電流，IC=0,所以有IB=IA（公式前面的負號代表的是向量關系）。當通入300A電流時，顯示如圖6-2所示。圖6-2：負荷電流顯示屏6.2只對開關C相通電流矢量IB=-（IA+IC），由于A相沒有通電流，IA=0,所以有IB=IC。當通入300A電流時，顯示如圖6-3所示。圖6-3：負荷電流顯示屏6.3A相、C相同時通電流（接線方式1）接線過程:短接A、C相電流回路的出線端，大電流發(fā)生器輸出接A、C相電流回路的進線端。由于A相回路電流與C相回路電流方向相反，矢量IB=-（IA+IC），IA+（-IC）=0，所以有IB=0。當通入300A電流時，顯示如圖6-4所示。圖6-4：負荷電流顯示屏6.4A相、C相同時通電流（接線方式2）接線過程:將A相電流回路的出線端和C相電流回路的進線端短接，大電流發(fā)生器輸出接A相電流回路的進線端和c相電流回路的出線端。由于A相回路電流與C相回路電流方向相同，IA+IC=2IA=2IC，所以有IB=2IA=2IC。當通入300A電流時，顯示如圖6-5所示。圖6-5：負荷電流顯示屏7、 關于485通訊保護器485通訊口在液晶顯示器的2芯航空插頭上。通訊協(xié)議為485ModbusRTU協(xié)議，具體協(xié)議內容請參考“485ModbusRTU通訊協(xié)議”文檔。保護器485通訊口內部通訊電路采用DC/DC電氣隔離。8、 關于CAN通訊（選配）CAN通訊的特點是距離遠、速度快、可靠性高。通訊協(xié)議為CANModbusRTU協(xié)議，具體協(xié)議內容請參“CANModbusRTU通訊協(xié)議”文檔