PAC-1000电力系统失步快速解列装置技术及使用说明书.docx

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1、中国电力科学研究院PAC-100O电力系统失步快速解列装置技术及使用说明书V3.021装置概述1-1装置的根本功能1-1失步解列1-1事故录波1-1实时监测1-1装置的主要特点1-22装置技术指标2-1型号及含义2-1规格参数2-1输入输出信号2-1交流电压信号输入2-1交流电流信号输入2-1开关量信号输出2-2测量精度2-2交流电压、电流2-2有功、无功功率2-2频率2-2振荡中心位置2-2工作电源2-2功率消耗2-3过载能力2-3时钟和时钟同步2-3时钟显小2-3时钟设置2-3时钟同步精度2-3装置时钟精度2-3实时测量2-4事故录波2-4启动条件2-4事故录波记录参数2-4事故录波的采样

2、速率2-4事故录波记录长度2-4数据处理2-4事故信息报告文件2-5对外通信2-5通信接口2-5主站与从站的通讯模式2-5主站与从站之间的通信内容2-5电磁兼容2-6绝缘试验2-6工作环境大气条件2-6贮存、运输极限环境温度2-63装置工作原理3-1失步快速解列原理3-1失步解列判据逻辑3-1出口逻辑3-2装置闭锁条件3-3装置闭锁3-3交流电流回路断线3-4交流电压回路断线3-54装置根本结构4-1装置硬件结构4-1装置插件及原理4-2电源插件4-3CPU插件4-3DI插件4-4DO插件4-4Al插件4-4人机接口子系统4-4装置面板布局4-5装置后视图4-5电源模块接线端子4-5开关量输入

3、端子4-6开关量输出端子4-6通讯接口4-75装置整定5-1整定值及整定说明5-1其他可设定参数5-2密码管理5-2时钟5-2网络设置5-2压板状态5-2整定修改5-26装置操作6-1指示灯6-1键盘定义说明6-1菜单6-1显示电气量6-2显示分相测量值6-3修改网络设置6-3动作报告6-4装置自检6-4装置出口6-47运行维护7-1装置正常运行状态7-1装置出现异常告警时的检查7-18调试大纲8-1调试本卷须知8-1调试工具8-1调试工程及方法8-1外观检查8-1Al回路检查8-1DI回路检查8-2DO回路检查8-2失步解列和录波功能8-29订货说明9-11装置概述1.1 装置的根本功能随着

4、我国电网的快速开展，大电网的稳定问题越来越突出，如何保持系统的稳定和有效防止事故的扩大一直是电力部门专家，相关设备制造单位关注的焦点。应用国内外最新的研究成果，并结合多年电力系统控制、保护领域的工程实践，中国电力科学研究院系统所推出的PAC-100O电力系统失步快速解列装置是集失步解列、事故录波和实时监测于一体的多功能装置。1.1.1 失步解列PAC-100O快速解列装置安装在可能存在振荡中心的输电线路和断面两端，当系统发生异步振荡，且振荡中心在本线路上时，装置可以在系统异步运行发生的第一个周期内发出解列命令。根据不同的应用条件，用户还可整定装置的动作时间，控制装置在失步前或失步后动作。装置仅

5、需要安装点的线路电压、线路电流就可以完成系统失稳的判别，不需要远方信号。1.1.2 事故录波当系统发生异步振荡时，装置发出解列启动信号，同时启动事故录波。装置记录被控线路在解列前后的U、I、P、Q、f以及功角的变化曲线、振荡中心的位置、装置跳闸出口信号等内容，便于进行事故分析。用户也可以通过中央管理站软件手动启动录波。1.1.3 实时监测装置可以实时监测电力系统运行参数，包括系统频率、被控线路的正序电压、电流和输送功率等。应用中央管理站软件，这些数据可以传送到中央管理站。1.2 装置的主要特点动作快速，可于系统振荡的第一个异步周期内发出跳闸信号。整定简单，只需要输入线路的参数、保护范围以及动作

6、延时值即可。仅使用就地电气量就可完成全部功能，无需远方信号和其它辅助信号。（4）嵌入式系统和高效DSP相结合，在提高运算速率的同时保证装置稳定运行。全汉化液晶显示，配合面板指示灯，操作调试简单明了。（6）丰富的后台功能，可以通过网络或串口在本地或远方进行参数整定，波形分析、打印等功能。强大的事故录波分析功能，可以进行手动或自动录波。（8）硬件采用模块式可插拔结构，维修调试方便。（9）具有装置故障闭锁和电气量不对称闭锁等多种闭锁条件，保证装置可靠不误动。2装置技术指标2.1 型号及含义PAC-1000/X-A-PrTTl直流电压额定值，IlOV,220V交流电流额定值，1A,5A控制线路数量，1

7、表示一路产品设计序号产品分类代号2.2 规格参数 控制线路数量：1路。线路模拟量输入：三相电压和三相电流。 开关量输入：12路。 开关量输出：12路。 TCP/IP网络接口：1路。 RS232C串行接口：1路。 标准时钟授时信号：1路。 外形尺寸：177mmX482mmX250mmC高X宽X深)。2.3 输入输出信号2.3.1 交流电压信号输入(D输入信号：输电线路的三相电压。(2)额定电压：100/3Vo线性范围：lV-120Vo(4)额定频率：50HzO2.3.2 交流电流信号输入(1)输入信号：输电线路的三相电流。额定电流：1A或5A。线性范围：5A（额定电流值为1A）,25A（额定电流

8、值为5A）。（4）额定频率：50Hzo2.3.3 开关量信号输出（1）跳闸出口信号。告警信号。启动录波信号和遥信信号。（4）其它备用开关量输出信号。2.4 测量精度2.4.1 交流电压、电流在额定频率时电压测量误差应满足表1的规定。表1电压测量误差要求输入电压UnWUVUnUnU2Un测量误差极限2%1%在额定频率时电流测量误差应满足表2的规定。表2电流测量误差要求输入电流lnKlnInI0,0:功角的变化趋势为加速变大dtdt2dp（3） 0：有功的变化趋势为变小dt（4） UecsUosq,同时每相电流均大于/se，且无零流越限的情况达30ms,装置闭锁解列出口信号；该情况持续5s,装置发

9、出“PT断线报警信号。Uoset=V,ISET=0.02*kcr,ZCr为CT变比。交流电压回路三相断线正序电压UYqsE，而且正序电流人/皿的情况持续30ms,装置闭锁解列出口信号；该情况持续5s,装置发出“PT断线报警信号。Gw=。电压回路断线闭锁信号在电压回路恢复正常后，延时100mS返回；电压回路断线报警信号在电压回路恢复正常后，延时5s返回。交流电压回路断线的逻辑框图如下列图。图3.5交流电压回路断线逻辑框图4装置根本结构4.1 装置硬件结构PAC-100O电力系统失步快速解列装置由PC/104嵌入式控制系统、DSP数据采集及控制模块、DIO逻辑模块、人机接口模块共四大模块组成，装置

10、硬件原理结构如下列图。其中PC/104嵌入式控制系统模块是基于PC/104总线的嵌入式硬件平台，是整个装置的核心。其功能包括装置的出口逻辑判别，接收DSP数据采集控制模块的测量电气数据、装置启动信号、告警信号，开关量输入信号扫描，输出开关量信号，接收GPS分脉冲对时信号，与中央管理站通讯，与人机接口模块的通讯等功能。DSP数据采集及控制模块包括主备两套DSP数据采集处理电路及相关接口电路。每套DSP数据采集电路由信号前置处理电路、/信号转换电路及DSP信号处理器组成，负责电压、电流信号的采集，快速解列核心算法的计算等功能。Dio逻辑模块提供了开入、开出信号接入PC/104控制系统总线的接口逻辑

11、。人机接口提供了装置人机交互的界面。由单片机处理用户的键盘操作，接收PC/104数据并显示在液晶显示屏上。主系统电路DSPDSP/前处理开关信号输入开关信号输出后备系统电路前处理线路PT、CT二次信号图4.1装置硬件原理结构4.2 装置插件及原理PAC-100O电力系统失步快速解列装置插件示意图如下列图，包括：PWR插件：为整个装置提供电源。Al插件：将来自PlCT的二次电压、电流信号变换成装置内部所需要的电压信号，每个Al插件负责一条线路的信号变换。每套装置最多可以接入二条线路。CPU插件：采集数据并进行处理，完成核心判据的计算。(4) Dl插件：接入开关量输入信号。(5) Do插件：提供开

12、关量输出信号。图4.2装置插件布置后视图1.1.1 电源插件装置输入的直流电源经过电源滤波器和DC/DC变换器后,变换为两组+5V、一组+12V电源和一组+24V电源。其中一组+5V给CPU插件供电，另外一组+5V给人机接口子模块供电，+12V为DI、DO提供工作电源，+24V电源为Dl插件提供输入电源。电源插件结构如下：+5V1主CPU工作电源直流电源 电源滤波器直流电源变换+5V2内部工作电源+ 12V DIDo工作电源 24V DI输入工作电源 图4.3电源插件结构图1.1.2 CPU插件线路PT、CT的二次电压、电流信号通过隔离变换等前置处理后送入/信号变换电路，DSP对离散的电流、电

13、压信号进行处理后作失步解列判据运算，并实时地将线路的运行参数和失步解列判据运算结果送给PC/104控制系统，PC/104控制系统根据DSP的运算结果、整定值及相关的闭锁条件决定是否发出解列信号并启动事故录波。图4.4CPU插件原理示意图1.1.3 DI插件开关量输入信号经隔离变换处理后被DQ逻辑电路采样并送往PC/104控制系统。1.1.4 DO插件出口跳闸、告警及其他开关量输出信号从PC/104控制系统发出，由DlO逻辑译码后经过隔离变换，最后通过继电器输出接点信号。1.1.5 AI插件Al插件将线路的PT、CT信号变换为满足装置需要的输入信号。送入DSP数据采集控制模块，经过前置处理、模数

14、变换转化为DSP可以处理的数字信号。1.1.6 人机接口子系统装置的人机接口子系统主要负责整定值的输入、装置工作状态的设置、装置实时监测参数的显示。人机接口子系统通过RS232串行接口与PC/104控制系统连接。4.3 装置面板布局装置机箱采用19英寸4U标准机箱,装置前面板如下列图,前面板包含LCD显示器、信号灯以及操作按钮。送行状态1 A长V CniWMM图图4.5装置前面板示意图通过主机面板上的128X64的点阵液晶显示屏显示时间，测量值，定值，动作内容等信息。通过面板上的六个功能键实现菜单的选择，定值的修改等功能，通过装置上的复归按钮实现装置的动作复归。面板上的四个指示灯指示装置的状态

15、。4.4 装置后视图PAC-100O电力系统失步快速解列装置后面板如图4.2所示，接线端子的具体定义如下：4.4.1 电源模块接线端子端子号名称功能描述1220V+直流电源正输入端2220V-直流电源负输入端3424V+开入用24V电源正输出端524V-开入用24V电源负输出端67GZ电源故障告警8GZ电源故障告警图4.7电源端子排4.4.2 开关量输入端子端子号名称功能描述32d、32b、32zEARTH接大地30dKONG空端子28dDIN12备用26dDINll备用24dDINIO备用22dDIN09备用20dDIN08备用18dDIN07备用16dDIN06GPS对时脉冲输入14dDI

16、N05手动复归12dDIN04备用IOdDIN03备用08dDIN02线路2失步解列功能投入06dDINOl线路1失步解列功能投入04dKONG空端子02dKONG空端子2b、4b、6b、8b、10b、12bDIN-开关量输入负电源端图4.8开入端子排4.4.3 开关量输出端子端子号名称功能描述DIl_32zDH_2zEARTH接大地DIl_30d、DIl_32dDOl信号复归DI1.26dDI1.28dDO2录波启动DIl_22d、DI1.24dD03装置动作DIlOd、DIl_12dD04装置闭锁DIl_6dDIl_8dD05PT/CT断线DIl_2d、DII.4dD06装置异常DI2_3

17、0d、DI2.32dD07线路1跳闸DI2_26d、DI2.28dD08线路2跳闸DI2_22d、DI2_24dD09备用DI20d、DI2_12dDOIO备用DI2_6dDI2_8dDOll备用Dl2_2d、DI2_4dDOI2备用4.4.4 通讯接口通讯接口的布置参见图4.2o5装置整定5.1整定值及整定说明表5.1装置整定值一览表序号定值名称定值范围单位整定步长1PT变比0000999912CT变比0000999913线路正序电阻*4线路正序电抗5线路长度km6I区范围1-100线路全长百分比17I区延时19异步周期18II区范围1200线路全长百分比19II区延时19异步周期1PT变比

18、由用户根据线路的实际参数设定。假设一次电压为500/gkV,二次电压为VJkV,此时PT变比为（5003kV）3kV）=5000o无单位。CT变比的计算方法和PT变比相同。无单位。电阻指输电线路的每公里正序电阻值。为线路的一次有名值。（4）电抗指输电线路的每公里正序电抗值。为线路的一次有名值。线路长度指被保护线路的物理总长度。（6）第I区域和第II区域是根据振荡中心落在被控线路上的位置而划分的，第II区域的保护范围不小于第I区域；参照图。第I区域和第II区域出口延时时间配合整定，第I区域的动作延时不大于第Il区域，单位是“异步周期。反向区外区域Il正向区外-ET图5.1线路被保护区域说明5.2

19、 其他可设定参数5.2.1 密码管理本装置采用密码管理，密码为四位数字（0000-9999Jo在修改密码时，需要先输入原始密码，再输入新密码，再重复输入新密码，确认后，修改密码生效。在状态切换时也需要输入密码及操作票号码。*装置的默认密码为r,装置投运前用户可以根据实际情况自行设定密码。5.2.2 时钟装置的时钟格式为年一月一日时：分：秒。在运行状态下，可以查看装置运行的当前时钟。在调试状态下，可以修改时钟。可以通过接收标准时钟源输出的分脉冲对时信号进行对时。5.2.3 网络设置通过中央管理站或前面板可以查看和设定本装置的IP地址及子网掩码。在运行状态只能查看，调试状态下可以修改。假设要使计算

20、机通过网络和装置通讯,需要将计算机和装置网络设在同一个网段上。*装置的默认IP地址为，子网掩码为5.2.4 压板状态装置压板分为运行压板和出口压板，投入相应线路的运行压板，该线路的解列功能投入，退出相应线路的运行压板，该线路的解列功能退出；投入相应回路的出口压板，相应回路可以出口跳闸，退出相应回路的出口压板，相应回路不能出口跳闸。在运行状态下，可以查看当前装置的线路运行压板投退状态。5.3 整定修改只有在“调试状态下，才可以进行参数的整定，“运行状态只能查看参数，详细的整定条目如下列图：名称XXXXPT变比XXXXCT变比XXXX电阻电抗XXX.XXXC长度kmI区范围XXX%I区时限X11区

21、范围XXX%11区时限X图5.2整定用f、I选择修改工程，编辑修改位的值，一、一选定修改位。一区范围限制在0100%的区域内，二区范围限制在0200%的区域内，一区和二区时限分别限定在19个异步周期数，如果用户输入数值超过这个限定，系统会有相应的提示，提示用户定值超过限值。定值修改例子：例如用户需要修改“PT变比定值工程，那么首先需要将装置切换到“调试状态，然后选定“整定菜单，系统提示要求输入密码和操作票后，如下列图。正确输入操作票和密码后，出现如下列图内容。此时的光标焦点在“PT变比上,按下“f键向右移动光标,到达需要修改的首位上,如下列图。然后按“t、“1键修改当前数值位，当前位修改完毕后

22、，采用一、一继续其它位的修改，本定值全部修改完毕后按下“一键将光标热点回到“PT变比上，最后按下回车键即可确认本定值的修改，同时液晶显示指示到定值的下一屏，如下列图。当前密码：XXXX操作票号：XXXX名称XXXXPT变比XXXXCT变比XXXX5.4输入密码后进入的整定内容5.3整定时的密码和操作票名称XXXXPT变比XXXXCT变比XXXX5.6确认后进入下一屏定值5.5修改PT变比的首位6装置操作6.1 指示灯面板上的LED灯指示装置的运行状态，四个LED灯依次为运行灯、调试灯、跳闸灯、告警灯。运行灯：绿色，点亮表示装置处在“运行状态。调试灯：黄色，点亮表示装置处在“调试状态。跳闸灯：红

23、色，在装置跳闸出口时点亮，按下复归按钮后熄灭。告警灯：黄色，在PT、CT断线或装置异常时点亮，异常消失后自动熄灭。6.2 键盘定义说明本装置一共设置了六个按键：一、f、tI、，Esc按键的位置如图4.5所示,各键的定义及说明如下：一、一光标左右移动；t、I在菜单状态下注，上下移动选择菜单条目；在编辑状态下，增大或减小光标指示位的数值；口为确认键，确认本菜单项的选择或者当前编辑修改的数据有效；Esc为退出键，退出当前一级菜单。注：如果当前光标热点（:液晶反显提示在菜单条目上，那么为菜单状态，可以进行菜单的选择。如果光标热点落在某个可以编辑的数据位上，那么为编辑状态，可以修改光标指示位的数值。6.

24、3 菜单图及图是运行及调试状态的装置菜单，用t、I选中某条菜单后，回车键确认就可以进入该菜单内容。图6.1运行主菜单图6.2调试主菜单按ESC键,6.3.1 显示电气量显示某条线路的实时测量值，如下列图，按t、I键进行翻页。退回到主菜单。路率压流线频电电名称XX.XXHzXXXXXkVXXXXXA有功：XXX.XXMW无功：XXX.XXMvar图6.3线路的电气测量值6.3.2 显示分相测量值在调试状态下，.选择“分相测量值，选择某一条线路后，可以查看该线路电压、电流的单相有效值。按下ESe键，退回到主菜单。图显示分相测量值6.3.3 修改网络设置选择“修改网络设置菜单，用一、一键选择需要修改

25、的IP地址位或子网掩码位，用t、I键修改当前位IP地址或子网掩码，到达末尾后,按下回车键确认。如果IP地址超过合法范围，会提示IP地址越限，按下任意键，重新输入IP地址。如果子网掩码错误，系统提示子网掩码不为O或255,按下任意键，可以重新输入子网掩码。*在“运行”状态只能查看IP地址和子网掩码，而不能修改,6.3.4 动作报告在运行状态，通过前面板可以查看最后一次的装置动作报告，格式如下:秒-”心 月X中/ 匚 ： 一 X荡率压流功功 年X振频电电有无：XXX. X kmXX. XX HzXXX.XX kVXXX.XXAXXX.XX MWXXX.XX Mvar6.4 装置自检本装置有完备的自

26、检功能，在装置异常状态下，可以及时闭锁装置并发出告警信号。告警信号有DSP错误、A/D错误、主备不一致、PT断线、CT断线共五种。如果异常消失，那么装置将在2s内熄灭告警指示灯，同时显示切换到正常的电气量测量状态。6.5 装置出口如果装置保护的线路发生异步振荡，且满足跳闸出口条件，那么装置发出跳闸出口信号。具体判据请参见装置原理一节。如果装置出口，液晶屏显示“装置出口及动作报告，屏体上的信号继电器动作指示灯（红色）点亮，装置跳闸灯亮。只有在用户按下信号复归按钮后，继电器动作指示灯、装置跳闸灯熄灭。液晶屏显示切换到运行主菜单。注：装置出口后，现场运行人员的具体操作以现场规程为准。7运行维护装置在

27、现场投入系统运行后，应按照继电保护及平安自动装置运行的有关规定，编制本站装置的运行管理规程，做好装置的运行管理和维护工作。7.1 装置正常运行状态装置处在运行状态，装置运行指示灯点亮，其它指示灯熄灭。液晶显示屏显示的电压、电流、功率、频率测量结果正确。继电器运行正常，没有节点抖动等异常现象。（4）装置的运行压板投入，出口压板投入。面板各信号灯的含义及点亮、熄灭条件如表所示。表7.1面板LED灯一览表序号显示名称颜色点亮条件关闭条件1运行灯绿色装置正常运行装置故障或在试验状态2调试灯黄色装置在调试状态装置在运行状态3跳闸灯红色装置跳闸按屏上复归按钮4告警灯黄色装置故障或回路异常故障或异常消失7.

28、2 装置出现异常告警时的检查当装置出现异常信号时，应及时到装置安装处检查装置，查明是那一局部异常，并尽快排除。如果是PT回路断线引起的异常，应尽快查清断线原因，使PT回路恢复正常。如果是装置不正常，在一时无法查清原因时，应先将装置出口压板退出，通知继电保护维护人员进行处理。8调试大纲8.1调试本卷须知使用的测试仪器必须与屏体可靠接地。未经过制造者同意，不要拆开内部单元设备。试验前应检查屏体及装置内单元设备在运输过程中是否有明显的损伤和螺丝松动。（4）在装置运行过程中严禁带电拔出或插入插件！在没有对CT回路作特殊保护的情况下，禁止插拔变换器插件！注意CT信号不要开路，PT信号不要短路。（6）装置

29、试验前应该将出口压板退出。试验前请详细阅读本使用说明书。8.2 调试工具继电保护测试仪。（2）便携式电脑和PAC-IoOo软件。万用表。（4）厂家提供的用于波形回放的波形数据。8.3 调试工程及方法8.3.1 外观检查检查外形结构上是否有破损、变形、变色等。8.3.2 AI回路检查在调试状态下，通过相应的输入端子参加三相额定电压和三相额定电流信号，在“分相测量值内观察装置显示值是否正常，最大相对误差应Wl%。在调试状态下，通过相应的输入端子参加三相对称电压和三相对称电流信号，在“显示电气量内观察装置显示值是否正常，测量误差应满足2.4.1节的要求。8.3.3 DI回路检查在运行状态下，分别将线

30、路失步解列投入压板放在投入或退出位置，在“压板状态“中观察状态显示是否正确。装置动作后，按下屏体上的复位按钮，动作信息应能正确复位。在GPS对时输入接点上输入GPS对时信号，装置应能正确对时。8.3.4 DO回路检查开关量输出回路包括直流消失、PT/CT断线、线路一跳闸和线路二跳闸。当有开关量输出时，在液晶屏、面板指示灯上均有提示，可以在相应端子上用万用表测量确认。8.3.5 失步解列和录波功能用继电保护测试仪回放厂家提供的波形，当装置判断满足失步解列条件时会发出跳闸命令，同时启动本身的录波功能。9订货说明订货时请说明以下条款： 产品型号、订货数量。 交流电压、电流额定值。 直流电压额定值。 供货时间、地点、方式。 组屏要求及屏体尺寸颜色。 其他特殊要求请用户在合同条款中单独注明。中国电力科学研究院系统平安控制公司:北京清河小营东路15号邮政编码：100085业务联系：010-82812818010-82812819技术支持：010-82812826010-82812817传真：010-62914768网址：E-mail:shichb