新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)AM5SE-IS防孤島保護裝置

1 裝置介紹

1.1 概述

  AM5SE 系列微機保護測控裝置（以下簡稱裝置）集保護、控制、測量、通訊和監(jiān)視功能于一體，資源豐富、配置完善、維護方便、性能穩(wěn)定，適用于 35kV 及以下電壓等級電力系統(tǒng)的保護和測控，實現(xiàn)進線、主變、配電變、電動機、電容器、母聯(lián)、PT 等保護。應用領域覆蓋電力、水利、交通、石油、化工、煤炭、冶金等行業(yè)。

  裝置硬件設計采用可靠性配置，軟件配以專門的保護算法，抗干擾性能強，可靠性高，保護實現(xiàn)方式靈活，能與 Acrel-2000Z 電力監(jiān)控系統(tǒng)配套使用，為電力系統(tǒng)的安全可靠運行提供保障。

1.2 特點

高性能的硬件平臺

  裝置采用主頻為168MHz的處理器，16位同步采樣 A/D，每周波48點高速采樣、實時并行計算；配置512K字節(jié) Flash、（192+4）K字節(jié)Sram、外置4M字節(jié) NorFlash、外置512K 字節(jié) Sram，硬件資源充足，可靠性高。

統(tǒng)一的硬件設計和完善的保護功能

  裝置硬件包括電源模塊、CPU 模塊、開入開出模塊、控制回路模塊、模擬量采集、通訊模塊等采用模塊化設計，通用性強。在同一硬件平臺上針對不同對象進行保護功能設計，實現(xiàn) 35kV 及以下電壓等級的電力系統(tǒng)保護，適用于進線、饋線、主變（一般容量 2000kVA以上）、配電變壓器（一般容量 2000kVA 以下）、高壓電動機、高壓電容器、母聯(lián)、PT 等設備的保護和自動控制功能。

豐富的接口資源

  12 路（可擴展到 14 路）交流電壓/電流通道，測量三相電流、兩路零序電流、三相電壓、零序電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電能、無功電能。保護電流的測量不僅反映基波，還可以通過邏輯可編程軟件增加測量 2~10 次諧波，具有帶諧波制動的保護功能。

  獨立操作回路，可自適應 0.25~5A 開關跳合閘電流；

  2 路 4～20mA 直流模擬量變送輸出，可通過邏輯可編程軟件自定義變送量；

  20 路有源開關量輸入通道、10 路獨立無源開關量輸出通道；

  2 路 RS485 串行通訊接口，支持 IEC60870-5-103、Modbus-RTU 規(guī)約；

  2 路以太網(wǎng)接口，支持 TCP IEC60870-5-103、TCP Modbus-RTU 規(guī)約；

  GPS 對時功能，支持 IRIG-B 對時方式；

  1 個 UBS 接口，可通過 U 盤升級裝置程序，也可導出裝置的定值、故障錄波數(shù)據(jù)，方便故障分析；

  1 個 RS232 接口，可通過 USB 轉(zhuǎn) 232 數(shù)據(jù)線升級裝置程序，還可上傳裝置定值、動作事件信息和故障錄波數(shù)據(jù)，方便現(xiàn)場事故分析。

人性化

  裝置采用全漢化大屏幕液晶顯示，人機界面清晰易懂。

  靈活、舒適的按鈕設計，菜單式操作簡單、便捷。

  保護功能的出口可通過跳閘矩陣進行設置，方便用戶選擇要動作的繼電器。

  配備計算機界面的調(diào)試與分析軟件，調(diào)試及維護簡單方便。

透明化

  實時記錄交流量、開入量、開出量和所有保護模塊的狀態(tài)。

  裝置記錄內(nèi)部各元件動作行為、動作時間和錄波數(shù)據(jù)，共可記錄 16 條故障錄波，每條

  錄波可觸發(fā) 12 次錄波，每次錄波可錄故障前 8 個周波、故障后 4 個周波波形，共計 46s。

  每個采樣點錄波至少包含 12 個模擬量、10 個開關量波形。

可靠性設計

  裝置采用全圖形編程技術設計每個保護功能，以提高程序的可靠性及正確性。

  軟硬件具有持續(xù)完善的自檢功能，抗干擾性能好，裝置通過多項電磁兼容檢測認證，電快速瞬變脈沖群、靜電放電、浪涌抗干擾性能均達到 IV 級標準。

1.3 裝置選型表

1.4 裝置功能對照表

注：√表示具備此功能，■表示可選功能， 空白表示無此功能。

2 技術參數(shù) 

2.1 額定參數(shù) 

2.1.1 工作電源 

額定電壓：AC/DC 220V 或 AC/DC 110V 

范 圍：額定電壓×（1±20%） 

功 耗：≤15 VA 2.1.2 輸入激勵電壓 

額 定 值：線電壓 AC 100V 或相電壓100 / 3 V 

測量范圍：0.1V～120V 

準 確 度：0.5 級 

功率損耗：每相功率損耗不大于 0.5VA 

過載能力：1.5 倍額定電壓，連續(xù)工作； 2 倍熱過載，允許 10s。 

注：AM5SE-IS 防孤島保護裝置、AM5SE-FE 頻率電壓緊急控制裝置、AM5SE-FA 故障 解列和 AM5SE-K 公共測控裝置額定電壓為線電壓 AC380V 或相電壓 220V 測量范圍：0.1V～456V

2.1.3 輸入激勵電流（保護電流）

額 定 值：AC 5A 或 1A

測量范圍：0.04In～20In

準 確 度：0.5 級

功率損耗：每相功率損耗不大于 0.5VA

過載能力：2 倍額定電流，連續(xù)工作；

40 倍額定電流，允許 1s。

2.1.4 輸入激勵電流（測量電流）

額 定 值：AC 5A 或 1A

測量范圍：0.04In～1.2In

準 確 度：0.5 級

功率損耗：每相功率損耗不大于 0.5VA

過載能力：1.5 倍額定電流，連續(xù)工作；

4 倍額定電流，允許 1s。

2.1.5 頻率

額定頻率：50Hz 或 60Hz

頻率范圍：40～70Hz

準 確 度：±0.1Hz

2.1.6 功率

準 確 度：0.5 級

2.1.7 開關量輸入

額定電壓：AC/DC 220V 或 AC/DC 110V

電壓范圍：額定電壓×（1±20%）

功率消耗：每通道功率消耗≤1W（DC220V）

2.1.8 開關量輸出

機械壽命：≥10000 次

接通容量：≥1000W, L/R = 40ms

導通電流：連續(xù)≥5A，短時（200ms）≥30A

斷開容量：≥30W, L/R = 40ms2.2 主要技術性能

電壓元件：整定值容許誤差應不大于±3%；過壓返回系數(shù) 0.95，欠壓返回系數(shù) 1.05；

電流元件：整定值容許誤差應不大于±3%；過流返回系數(shù) 0.95，欠流返回系數(shù) 1.05；

頻率元件：整定值容許誤差應不大于±0.02 Hz；

比較元件：過量比較元件返回系數(shù)為 0.95，欠量比較元件返回系數(shù) 1.05；

反時限元件：反時限動作時間誤差為±5%或±40ms；返回系數(shù)：0.95；

時間元件：延時時間 2s 內(nèi)誤差≤40ms；延時時間大于 2s，誤差≤（2%）整定值±40ms；

差動保護：

動作時間：差動速斷 ＜25ms （1.5 倍整定值）

比例差動 ＜35ms （2 倍整定值，無涌流制動）

電流定值誤差不大于±3%。

比率差動制動系數(shù)一折段固定 0.5，二折段固定 0.7。

2.3 正常工作環(huán)境條件

環(huán)境溫度： -10℃～＋55℃；

裝置的貯存、運輸允許的環(huán)境溫度為-25℃～＋70℃；

相對濕度：5％～95％（產(chǎn)品內(nèi)部不凝露，不結(jié)冰）；

海拔高度：≤2500m；

防護等級：IP20。

2.4 絕緣性能

絕緣電阻：>100MΩ, 500Vdc

介質(zhì)強度：回路和地之間，獨立回路之間：工頻耐壓 2kV

沖擊電壓：±5kV(1.2/50μs, 0.5J)

2.5 電磁兼容性能

3 裝置操作說明

3.1 前面板說明

裝置的人機交互主要在面板上進行，包括四個部分：液晶顯示、LED 燈指示、按鍵和RS232（DB9）維護口。

液晶顯示屏采用 256*160 點陣，可以顯示測量電流、電壓、功率等電參量實時值，遙信量，事件記錄，裝置參數(shù)，定值參數(shù)，時間，裝置版本號信息等。

LED 燈用來指示裝置的運行狀態(tài)、保護動作等信息，具體指示內(nèi)容可根據(jù)用戶需要進行任意配置，圖 3.1 中為出廠默認配置。

3.2 按鍵說明

按鍵包括上、下、左、右、確認鍵、返回鍵及功能鍵，實現(xiàn)人機交互功能。

4 新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)AM5SE-IS防孤島保護裝置

  AM5SE-IS 防孤島保護裝置主要適用于 35kV、10kV 及低壓 380V 光伏發(fā)電、燃氣發(fā)電等新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)。當發(fā)生孤島現(xiàn)象時，可以快速切除并網(wǎng)點，使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離，保證整個電站和相關維護人員的生命安全。

4.1 功能簡介

保護功能

● 三段式過流保護（可經(jīng)低電壓閉鎖、可帶方向閉鎖）

● 反時限過流保護（可經(jīng)低電壓閉鎖）

● 兩段式零序 I0 過流（可帶方向閉鎖）/I0 反時限過流保護

● 兩段式低電壓跳閘

● 兩段式低電壓告警

● 兩段式過電壓保護（跳閘/告警）

● 零序過壓保護（跳閘/告警）

● 兩段式逆功率保護

● 兩段式功率恢復保護

● 兩段式低功率保護

● 兩段式頻率保護（低頻減載/高頻保護）

● 頻率突變跳閘

● 有壓自動合閘

● PT 斷線告警

● 控制回路斷線告警

● FC 回路配合的過流閉鎖功能

● 非電量保護（跳閘/告警）

● 檢同期

● CT 斷線告警

● 檢修狀態(tài)閉鎖

監(jiān)控功能

● 獨立操作回路，可適應 0.25A-5A 開關跳合閘電流

● 20 路有源開關量輸入

● 10 路無源繼電器輸出

● I, U, P, Q, PF, Fr, Ep, Eq 等電參量測量

● 2 路 4-20mA 變送輸出

通訊功能

● 2 路 RS485 串行通訊接口，支持 Modbus-RTU、IEC60870-5-103 規(guī)約

● 2 路以太網(wǎng)接口，支持 TCP Modbus-RTU 和 TCP IEC60870-5-103 規(guī)約 其他功能 

● 故障錄波功能，保護動作時觸發(fā)錄波，可錄故障前 8 周波、故障后 4 周波 

● IRIG-B 格式對時 

4.2 保護原理 

4.2.1 兩段式頻率保護 

（1）低頻減載 裝置通過檢測系統(tǒng)頻率，根據(jù)系統(tǒng)頻率的變化按用戶設定的頻率定值，當系統(tǒng)頻率低于 定值時，自動切除負荷。為保證裝置可靠動作，系統(tǒng)正常時對低頻減載功能進行閉鎖，當系 統(tǒng)頻率下降到一定程度時才解除閉鎖。為防止系統(tǒng)發(fā)生負荷反饋引起裝置誤動，采用了低電 壓、欠電流和滑差閉鎖。 低電壓閉鎖判據(jù)為：Ua 低于低電壓閉鎖定值，同時零序電壓 3U0 低于 8V，或 PT 斷線 時，閉鎖低頻減載出口。 滑差閉鎖判據(jù)為：df/dt 大于滑差閉鎖定值時，閉鎖低頻減載出口。 欠流閉鎖判據(jù)為：三相電流 Ia、Ib、Ic 均低于欠流閉鎖定值時，閉鎖低頻減載出口。 

（2）高頻保護 裝置通過檢測系統(tǒng)頻率，根據(jù)系統(tǒng)頻率的變化按用戶設定的頻率定值，當系統(tǒng)頻率高于 定值時，自動切除負荷。保護邏輯見圖 11.1。

4.3 接線方式

AM5SE-IS 電氣接線圖如圖 11.10 所示，包括交流輸入量接線、開入開出接線、控制回路接線、通訊接線和輔助電源接線等