SEL保護(hù)器的運(yùn)用實(shí)例

1、 SEL587保護(hù)器在變電站的運(yùn)用鐘亢 摘要：論述了SEL587保護(hù)器在總降壓站的運(yùn)用，對(duì)比分析了SEL和DVP保護(hù)的 優(yōu)缺點(diǎn)，探討了一些改進(jìn)方法。關(guān)鍵詞：SEL保護(hù)器的運(yùn)用，與DVP保護(hù)器的對(duì)比分析The Application of SEL587 Protection Equipment in a Transfer SubstationZHONG Kang (Design and Research Center，Yunnan Copper CO.Ltd.，Kunming, China)Abstract: Through a comparison of the merits and defe

2、cts between SEL and DVP, this article expatiates upon the application of SEL587 protection equipment in a transfer substation and brings forth suggestions on its improved use.Key Words: protection equipment, SEL, DVP, application, comparison SEL系列保護(hù)器是美國(guó)SEL某公司的產(chǎn)品，1996年國(guó)家電科院作型式認(rèn)可，準(zhǔn)入我國(guó)電網(wǎng)。經(jīng)調(diào)研論證后，我某公司于20

3、00年10月簽約使用。運(yùn)用在總降壓站是某公司內(nèi)的首次，現(xiàn)在電爐，硅整流7，8跨和鋅廠總降壓站等35kV級(jí)變配電裝置上都得到了運(yùn)用。DVP600系列保護(hù)器是變電站綜合自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)裝置，為北京德威特某公司的產(chǎn)品，某公司在硫酸四系列，艾薩收塵，空壓機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)等6kV變配電站中也大量使用，同屬微機(jī)型保護(hù)裝置（用作RTU-Remote Terminal Unit遠(yuǎn)程終端設(shè)備）。在供用電系統(tǒng)中保護(hù)裝置是不可或缺的部分，目前某公司內(nèi)部的大部分保護(hù)裝置還是傳統(tǒng)電磁型的，隨著生產(chǎn)發(fā)展，自動(dòng)化裝置不斷增加，管理信息化的需要，數(shù)字式，網(wǎng)絡(luò)化的保護(hù)裝置必將得到廣泛運(yùn)用。因受篇幅所限，本文重點(diǎn)論述了SEL587保護(hù)器在

4、總降壓站的運(yùn)用及設(shè)定，并和DVP600系列作一些對(duì)比分析。一 SEL587的保護(hù)設(shè)定 1 SEL保護(hù)器在總降壓站的使用總降壓站使用的SEL保護(hù)器有SEL587差動(dòng)保護(hù)器(差動(dòng)保護(hù)和電流保護(hù)為主)，SEL351A復(fù)合過(guò)流保護(hù)器（電流保護(hù)和電壓保護(hù)），SEL501-2雙過(guò)流保護(hù)器(用于兩個(gè)分路的電流保護(hù))和SEL2020通訊器（可供15個(gè)SEL保護(hù)器與上位機(jī)通訊）。 整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)由3個(gè)部分組成： 35kV保護(hù)：1個(gè)SEL2020通訊器，3個(gè)SEL587差動(dòng)保護(hù)器，3個(gè)SEL351A復(fù)合過(guò)流保護(hù)器,構(gòu)成三臺(tái)主變的保護(hù)。其中1個(gè)SEL587為主變的主保護(hù)和1個(gè)SEL351A的電流速斷,復(fù)合電壓過(guò)電流為

5、后備保護(hù)，組成1臺(tái)主變的保護(hù)裝置。 6kV段母線分路保護(hù)：1個(gè)SEL2020通訊器；1個(gè)SEL351A復(fù)合過(guò)流保護(hù)器，用于電容柜的電流，電壓和不平衡保護(hù)；9臺(tái)SEL5012雙過(guò)流保護(hù)器，用于18個(gè)分路的電流速斷和過(guò)電流保護(hù)。 6kV段母線分路保護(hù)：1個(gè)SEL2020通訊器，1個(gè)SEL351A復(fù)合過(guò)流保護(hù)器，8臺(tái)SEL5012雙過(guò)流保護(hù)器。用途與6kV段母線分路保護(hù)相同。2 SEL587的設(shè)置： 保護(hù)設(shè)置：SEL587保護(hù)器的保護(hù)設(shè)定主要包括：差動(dòng)速斷，差動(dòng)電流，諧波閉鎖，比率制動(dòng)等項(xiàng)。諧波閉鎖設(shè)定是為了防止變壓器的勵(lì)磁涌流過(guò)大引起差動(dòng)誤動(dòng)， SEL587有二次和五次諧波閉鎖， DVP625只有

6、二次諧波閉鎖，較早的BCH-2等型號(hào)是沒(méi)有諧波閉鎖的。變壓器的勵(lì)磁涌流，雖然在不同的接線和合閘角下，諧波的百分含量有很大變化，經(jīng)統(tǒng)計(jì)資料分析二次諧波是最大的，最小含量約為15，通常 只有在發(fā)電機(jī)變壓器組中才增設(shè)五次諧波閉鎖，我們通過(guò)對(duì)總降壓站的供用電系統(tǒng)諧波實(shí)測(cè)分析，由于整流裝置等諧波源的影響，系統(tǒng)中的奇次諧波含量也較大，SEL587的五次諧波閉鎖正好用上。 定值計(jì)算：由于變壓器的高低壓側(cè)的電流互感器（CT）變比是不一致的， SEL587的差動(dòng)電流和差動(dòng)電流速斷的定值設(shè)定已經(jīng)將這種誤差考慮在內(nèi)了，引入了“電流調(diào)整變比”的概念。（DVP625也有這樣的設(shè)計(jì)考慮允許在低壓側(cè)乘以平衡系數(shù)來(lái)消除這種誤

7、差）1）電流調(diào)整變比（TAP1,TAP2）使用標(biāo)準(zhǔn)方程來(lái)設(shè)置：高壓側(cè): 低壓側(cè): 式中：MVA為變壓器容量，CTR1為高壓側(cè)CT變比；CTR2為低壓側(cè)CT變比；VWDG1, VWDG2高低壓額定電壓（kV），在可調(diào)壓變壓器中選中間值；C1，C2是個(gè)角度補(bǔ)償參數(shù)，主變接線是YnD11,對(duì)應(yīng)設(shè)定是YDAB,CT接線是D11Yn,對(duì)應(yīng)設(shè)定DABY,得到C1，C21計(jì)算TAP1和TAP2應(yīng)滿足下面的條件：(若不滿足,須更換合乎要求變比的CT)-TAP整定值范圍為0.1*In32*In。（In為CT額定二次工作電流5A或1A）-比值 (TAP1和TAP2中,大值為T(mén)APMAX,小值為T(mén)APmin)總降壓

8、站CT的變比選擇為:高壓側(cè)600/5,低壓側(cè)3000/5,二次接線也作了相應(yīng)安排。TAP1(20*1000*1.732)/(1.732*35*120)=4.76TAP2=(20*1000*1)/(1.732*6.3*600)=3.06經(jīng)核算，滿足上述要求。2）設(shè)定差動(dòng)啟動(dòng)電流O87P=0.3（倍率） 高壓側(cè)差動(dòng)啟動(dòng)電流IOP1=0.3*4.76=1.43A低壓側(cè)差動(dòng)啟動(dòng)電流IOP2=0.3*3.06=0.918A;來(lái)躲開(kāi)因電流互感器型式不同，變比誤差和變壓器分接頭等引起的固有不平衡電流，差動(dòng)啟動(dòng)電流還要復(fù)核其值不得小于0.1*In。3）設(shè)定差動(dòng)速斷啟動(dòng)電流U87P=6.3（倍率）高壓側(cè)差動(dòng)速斷

9、啟動(dòng)電流6.3*4.76=29.98A低壓側(cè)差動(dòng)速斷啟動(dòng)電流6.3*3.06=19.3A在變壓器內(nèi)部嚴(yán)重短路時(shí)，因短路電流很大，CT嚴(yán)重飽合，會(huì)使CT的二次側(cè)基波電流很小，高次諧波電流分量很大，受諧波閉鎖和比率制的影響，差動(dòng)保護(hù)可能拒絕動(dòng)作，所以設(shè)置差動(dòng)速斷保護(hù)，廠家推薦U87P=116，在SEL351A中35kV側(cè)電流速斷值設(shè)定為22A，故這里設(shè)定為30A，作為SEL351A的電流速斷的后備保護(hù)，也滿足了不大于32*In的要求。 4）比率制動(dòng)SLP可以設(shè)定為兩段，分別為SLP1和SLP2,好處是可以提高在內(nèi)部故障電流較小時(shí)有較高的靈敏度，在外部故障時(shí)又不誤動(dòng)作，第二段比率制動(dòng)系數(shù)在變壓器容量

10、較大時(shí)有明顯作用。如下圖： 從圖中可看到IRS1是第一折線率的極限，定義第二拐點(diǎn)，當(dāng)設(shè)定SLP2=OFF時(shí)，IRS1是沒(méi)有意義的。第一拐點(diǎn)不通過(guò)參數(shù)定義，是由O87P和SLP1確定的。說(shuō)明書(shū)中提供的測(cè)試制動(dòng)系數(shù)與動(dòng)作電流的計(jì)算公式： 式中A,B為不同CT接法的調(diào)整系數(shù)，在變壓器為YnD11接法，CT二次為/Y接法時(shí)A=B=1,利用上述兩個(gè)公式，根據(jù)原理可以推導(dǎo)出下列計(jì)算式：IRS0=(1+P)-SLP1(1-P)/100/SLP1(1+P)/100-(1-P)*O87P其中P=TAP1/TAP2，得到的IRS0是TAP的倍率。考慮到變壓器的勵(lì)磁電流，分接頭位置，CT和繼電器的測(cè)量誤差，經(jīng)綜合計(jì)

11、算為36.18,廠家推薦0.4為拐點(diǎn)，我們整定為0.45。第一拐點(diǎn)IRS0與TAP和O87P相關(guān)連，沒(méi)有通過(guò)設(shè)定，這樣當(dāng)拐點(diǎn)為給的整定值時(shí)，需與TAP聯(lián)合考慮O87P的設(shè)定，計(jì)算起來(lái)不方便。5）二次諧波閉鎖（PCT2）:設(shè)定PCT2=0.15 ，對(duì)照資料分析是可靠的。我某公司的諧波主要來(lái)自整流系統(tǒng)，經(jīng)測(cè)量，高奇次諧波的比率高些，二次諧波比率小，這個(gè)設(shè)定，可以完全避開(kāi)系統(tǒng)諧波。 五次諧波閉鎖（PCT5）:設(shè)定PCT5=0.5， 針對(duì)我某公司供用電系統(tǒng)也是有益的。 諧波閉鎖設(shè)定不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致送電故障。2電爐降壓變壓器的SEL587保護(hù)器由于有關(guān)人員在設(shè)定時(shí)失誤，導(dǎo)致變壓器送不上電。6）其他保護(hù)設(shè)定：

12、SEL587除了提供差動(dòng)保護(hù)外，還提供了完備的電流保護(hù)：變壓器高壓側(cè)相過(guò)流保護(hù)，負(fù)序過(guò)流保護(hù)，零序過(guò)流保護(hù)；變壓器低壓側(cè)相過(guò)流保護(hù)，負(fù)序過(guò)流保護(hù)，零序過(guò)流保護(hù)。有定時(shí)限和反時(shí)限元件，多種反時(shí)限曲線可供選擇?？偨祲赫镜闹髯儽Ｗo(hù)，包括有電壓元素在內(nèi)的復(fù)合過(guò)流保護(hù)和非電量保護(hù)，SEL587不提供電壓保護(hù)，我們采用了SEL351A來(lái)實(shí)現(xiàn)，SEL587中的電流保護(hù)就沒(méi)采用，這部分保護(hù)已經(jīng)關(guān)閉。 二 SEL587的邏輯設(shè)定邏輯設(shè)定：SEL587保護(hù)器提供邏輯控制方程，包括：邏輯變量，跳閘邏輯方程，事件報(bào)告觸發(fā)條件邏輯方程，輸出接點(diǎn)邏輯方程。其他的SEL保護(hù)器也提供相似的邏輯方程編輯功能，極大的發(fā)揮了保護(hù)元

13、件使用的靈活性，使用戶能方便的使用和組織各種保護(hù)元件。SEL587有4個(gè)輸出接點(diǎn)，使用是這樣的：OUT1用在35kV開(kāi)關(guān)柜，OUT2用在6kV開(kāi)關(guān)柜，OUT3空，OUT4用于DCS系統(tǒng)作保護(hù)動(dòng)作信號(hào)及報(bào)警用。輸出接點(diǎn)邏輯方程：OUT1=TRP1, OUT2=TRP1, OUT3=TRP1, OUT4=TRP1, 其中TRP1為跳閘邏輯：MTU1=!2HB1*87R+!2HB2*87R+!2HB3*87R+87U是差動(dòng)及差動(dòng)速斷。OUT3為空，所以O(shè)UT3=TRP1是沒(méi)什么意義的；OUT4的使用目的：總降壓的保護(hù)系統(tǒng)的事故報(bào)警是通過(guò)DCS來(lái)實(shí)現(xiàn)的：SEL保護(hù)器D20S板D20M板D20K板D20

14、KI板電笛。報(bào)警系統(tǒng)是DCS的一部分，沒(méi)有獨(dú)立出來(lái)。這里OUT4還有個(gè)用途是用來(lái)區(qū)分SEL587是差動(dòng)動(dòng)作還是差動(dòng)速斷動(dòng)作，差動(dòng)動(dòng)作和差動(dòng)速斷動(dòng)作信號(hào)從SEL587D20S板D20M板，差動(dòng)速斷動(dòng)作信號(hào)SEL587SEL2020D20M板兩路信號(hào)比較來(lái)區(qū)分?？偨祲赫維EL501-2的用法也是類(lèi)似的。這樣做不是一種簡(jiǎn)潔的方法。一種改進(jìn)的做法：用OUT4=TRP1直接送到一個(gè)獨(dú)立報(bào)警裝置作報(bào)警，與SEL587的信號(hào)指示燈結(jié)合判斷故障類(lèi)型，OUT4報(bào)警，這是硬件判斷；DCS上位機(jī)的信息可以用SEL587的TARGET命令做個(gè)自動(dòng)報(bào)文，通過(guò)串口送到上位機(jī)作，SEL587SEL2020D20M這是軟件判

15、斷；這樣做的好處是，保護(hù)系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)完全獨(dú)立，在DCS的上位機(jī)或下位機(jī)有故障，進(jìn)行維護(hù)時(shí)，并不中斷報(bào)警。 三 SEL587的其他運(yùn)用 總降壓站的SEL587主要用途是保護(hù)，其實(shí)還有一些功能在總降壓中沒(méi)有用到，如：合閘，跳閘，信號(hào)，測(cè)量，記錄功能，是靠上位機(jī)（DCS）實(shí)現(xiàn)。 合閘功能：SEL587的合閘功能是通過(guò)串口命令來(lái)實(shí)現(xiàn)的，串口命令CLOSE n 可以控制繼電器字位CC1,CC2?？捎肧ELOGIC邏輯編程整定OUT14的某個(gè)輸出接點(diǎn)等于CC1或CC2，即可在上位機(jī)通過(guò)串口命令CLOSE實(shí)現(xiàn)遙控合閘。跳閘功能：SEL587的合閘功能是通過(guò)SELOGIC邏輯編程MTU13來(lái)置位繼電器字位

16、TRP13來(lái)控制OUT14的某個(gè)輸出接點(diǎn)，這在保護(hù)跳閘的設(shè)定中已經(jīng)用到。信號(hào)功能:包括現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)和串口信號(hào)，SEL587的面板提供差動(dòng)，瞬時(shí)定時(shí)限，反時(shí)限及相指向的信號(hào)指示燈，串口信號(hào)可以通過(guò)串口命令TARGET編輯將繼電器字位信息送到上位機(jī)，保護(hù)元件，信號(hào)元件，指示元件都可以通過(guò)TARGET用串口傳送。測(cè)量功能：SEL587前面板正常顯示變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的一次電流量數(shù)值，可以通過(guò)選擇面板命令METER顯示不同的測(cè)量參數(shù)，METER是串口命令，上位機(jī)也可以用它來(lái)取測(cè)量數(shù)據(jù)。記錄功能：保護(hù)器存儲(chǔ)最后20次事件摘要和最后10次完整報(bào)告?？墒褂们懊姘錖CD顯示以及<EVENTS>按鈕或

17、串行口HISTORY命令來(lái)查看事件摘要。查看完整事件報(bào)告需要使用串行口的EVENT命令。完整事件報(bào)告提供非常詳細(xì)的事故數(shù)據(jù)，對(duì)事故分析有很好的作用。1#主變?cè)诟脑旖Y(jié)束試投時(shí)，SEL587差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，通過(guò)對(duì)事件報(bào)告的數(shù)據(jù)的分析，判斷是二次相序不對(duì)，通過(guò)檢查，發(fā)現(xiàn)35KV側(cè)二次接時(shí)，有一相的極性弄反了，及時(shí)找出問(wèn)題來(lái)解決了。四 與DVP600系列的比較北京德威特某公司開(kāi)發(fā)的DVP600系列保護(hù)監(jiān)控裝置，是針對(duì)電網(wǎng)和企業(yè)供用電系統(tǒng)相關(guān)電氣設(shè)備的保護(hù)和監(jiān)控，分別對(duì)應(yīng)不同電壓等級(jí)和對(duì)保護(hù)裝置的不同要求，有相應(yīng)的規(guī)格種類(lèi)。與SEL587相類(lèi)似的有DVP625。主要比較如下：1 DVP625保護(hù)器只提供差

18、動(dòng)保護(hù)，不提供其他的電流保護(hù)，德威特某公司用DVP626主變后備保護(hù)監(jiān)控裝置來(lái)提供其他保護(hù)，組成主變的完整保護(hù)。同樣也采用比率制動(dòng)原理提高保護(hù)裝置的靈敏度，但比率制動(dòng)特性只有1段。從保護(hù)功能上來(lái)說(shuō)，SEL系列的保護(hù)器有很大優(yōu)勢(shì)。2 DVP600系列的裝置不提供出口的邏輯設(shè)定，出口接點(diǎn)的接法是內(nèi)部程序固定的，德威特提供圖紙。信號(hào)輸出有兩路，既有接點(diǎn)類(lèi)型的輸出，可用于另外獨(dú)立的信號(hào)報(bào)警裝置，也有通過(guò)串口傳到CAN總線的信息，這是不用設(shè)定編輯的，DVP600系列內(nèi)部的通訊模塊的參數(shù)是固定的。SEL系列的可操控（編程）能力對(duì)于發(fā)揮它的最大功能有很大作用。3 DVP600系列具有的監(jiān)控功能，在合閘，跳閘

19、，信號(hào)和測(cè)量方面功能超過(guò)SEL587，使用方便， DVP625能記錄100次事故記錄，但它的事故記錄相當(dāng)于SEL587事件摘要，沒(méi)有非常詳細(xì)的事故數(shù)據(jù)，對(duì)于事故分析幫助有限。SEL系列在這方面表現(xiàn)不好也許正因?yàn)樗菍?zhuān)業(yè)保護(hù)器的原因，但從發(fā)展的方向看，保持專(zhuān)業(yè)性和綜合功能才是發(fā)展的方向。 五 結(jié)語(yǔ)通過(guò)多次試驗(yàn)和近一年的使用，我們有以下幾點(diǎn)：1 SEL587在保護(hù)功能方面有穩(wěn)定可靠的表現(xiàn)，具有良好操作性，在安裝調(diào)試中沒(méi)有出現(xiàn)本體的誤動(dòng)和其他異常情況。在這方面性能超過(guò)DVP625保護(hù)器，DVP保護(hù)器的動(dòng)作出口是通過(guò)內(nèi)裝的繼電器板輸出，DVP已作防震措施，但由于開(kāi)關(guān)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安裝質(zhì)量問(wèn)題，開(kāi)關(guān)柜在

20、合閘，分閘時(shí)的震動(dòng)引起DVP誤動(dòng)作，這樣的原因已導(dǎo)致事故，現(xiàn)在通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)柜的改造處理已經(jīng)解決了這個(gè)問(wèn)題。數(shù)字保護(hù)器對(duì)配合使用的設(shè)備的精度也有要求，3主變的高低壓側(cè)由于安裝位置與保護(hù)器柜距離長(zhǎng)短差別大，由于線路差別，阻抗對(duì)保護(hù)器的影響必須加以考慮（與CT容量也有關(guān)），所以在放3主變電流線時(shí)放雙線，以減小阻抗。相似的問(wèn)題在硫酸風(fēng)機(jī)上也出現(xiàn)過(guò)。2 在通訊方面：SEL587只支持SEL和LMD(有限多址)規(guī)約，須SEL2020作通訊支持，SEL規(guī)約是SEL某公司的標(biāo)準(zhǔn)通訊規(guī)約，LMD有限多址規(guī)約都不是很通用的規(guī)約，在接入系統(tǒng)時(shí)都不是很方便，直接支持現(xiàn)場(chǎng)總線的一些規(guī)約對(duì)使用者將是很方便的，在小范圍SEL保護(hù)器時(shí)，帶上一個(gè)SEL2020從費(fèi)用上考慮也是不值的。DVP625保護(hù)器支持CAN總線。CAN總線屬于國(guó)際認(rèn)可的現(xiàn)場(chǎng)總線，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，應(yīng)用方便，接入別的系統(tǒng)也簡(jiǎn)單?，F(xiàn)場(chǎng)總線近年得到巨大發(fā)展，具有通用通訊協(xié)議的設(shè)備接入系統(tǒng)更方便。3 SEL587只支持有限的模擬量信號(hào)，測(cè)量信息可以用METER類(lèi)命令來(lái)得到，但這些信息只能作為監(jiān)視用。DVP625還有多組開(kāi)關(guān)量輸入和輸出。在控制方面較方便。它的測(cè)量信息可作為功率表和電度表，無(wú)需另