01_CAT221变压器主保护装置说明书(V3.0)

CAN2000

变电站综合自动化系统

CAT221变压器主保护装置

技术使用说明书

（V3.0）

山东鲁能积成电子股份有限公司

2003年8月

关于CAN2000变电站综合自动化系统的所有技术和使用说明书的版权为山东鲁能积成电子股份有限公司所有。山东鲁能积成电子股份有限公司保留对所有资料的修改和解释权。

目录

1 CAT221变压器主保护装置 (1)

1.1 装置概述 (1)

1.2 CAT221测控 (1)

1.2.1 开关量采集 (1)

1.2.2 脉冲量采集 (2)

1.2.3 控制输出 (2)

1.3 CAT221工作原理 (2)

1.3.1 CT接线及平衡补偿 (2)

1.3.2 保护启动 (3)

1.3.3 差动保护动作特性 (3)

1.3.4 差动速断保护 (4)

1.3.5 比率差动保护 (4)

1.3.6 二次谐波闭锁 (4)

1.3.7 CT断线判别及闭锁 (4)

1.3.8 故障录波 (5)

1.3.9 非电量保护 (6)

1.3.10 频率跟踪 (7)

1.4 CAT221故障录波查看 (7)

1.4.1 故障录波信息 (7)

1.4.2 故障录波数据 (8)

1.5 CAT221定值整定 (9)

1.5.1 定值表 (9)

1.5.2 系统参数及平衡系数 (10)

1.5.3 差动速断保护整定 (11)

1.5.4 比率差动保护整定 (11)

1.5.5 CT断线判别整定 (12)

1.6 CAT221保护调试 (12)

1.6.1 数值校验 (12)

1.6.2 差动速断校验 (13)

1.6.3 比率差动门槛值校验 (13)

1.6.4 比率制动系数校验 (13)

1.6.5 二次谐波制动系数校验 (14)

CAT221 变压器主保护装置背板端子接线图

CAT221 变压器主保护装置原理接线展开图

1. CAT221变压器主保护装置

1.1 装置概述

CAT221型变压器主保护装置适用于110KV及以下电压等级的双绕组电力变压器。为标准4U、19/2英寸机箱，机箱内最多可插7个插件，从左至右依次为PTCT、模拟量、测控CPU、保护CPU、电源、控制输出、非电量重动等7块板。

本装置采用双CPU工作方式，两个CPU插件的数据采集回路完全独立，通过串行通信交换信息，通信故障不影响保护动作行为。测控CPU主要完成人机界面、网络通讯、开关量采集、主变中性点接地刀控制等功能；保护CPU主要完成保护功能，保护的整定、调试、工况查看以及保护动作和自诊断信息显示，均通过串行通信由测控CPU完成。测控CPU 除有关显示灯外，带有128×64点阵汉字液晶显示屏，以16×16点阵汉字和16×8点阵字符显示详细信息，操作界面友好简捷。装置充分发挥微机保护的优越性，具有丰富的辅助功能：

✧在线查看全部输入交流量和开关量，以及整定值、历史记录；

✧交流量精度调整以软件方式完成，其调试和开入/开出量试验均由装置通过显示界

面和键盘操作完成，维护方便；

✧完善的事故分析功能（故障录波、保护动作事件记录）；

✧实时时钟具备万年历功能，能接收监控系统的校时且掉电不停计时。

本装置中变压器非电量保护和差动保护从电源到跳闸出口完全独立，非电量保护仅通过测控CPU进行信号采集，与保护CPU无关。

本装置主要具有以下功能：

✧差动电流速断保护

✧二次谐波制动的比率差动保护

✧CT断线判别及闭锁

✧差流越限报警

✧故障录波

✧非电量保护跳闸

✧非电量信号采集

✧主变中性点接地刀遥控

1.2CAT221测控

1.2.1 开关量采集

装置提供16路开关量采集功能。其中0-5路开关量由装置内部获得，不需外部引入；0路固定为本体重瓦斯信号，1路固定为调压重瓦斯信号，2路固定为压力释放信号，3路固定为冷控失电全跳主变信号，4、5路备用。其它10路开关量需经外部端子引入，作为主变本体信号的遥信使用，遥信06、07、08、09固定为本体轻瓦斯、调压轻瓦斯、温度高、油位低。

1.2.2 脉冲量采集

装置提供两路脉冲量输入接口，可以采集一个断路器的有功电度和无功电度。 1.2.3 控制输出

装置提供一路遥控分合控制功能，可用于主变中性点接地刀闸的遥控。

1.3 CAT221工作原理

1.3.1 CT 接线及平衡补偿

为简化现场接线，本装置要求变压器各侧电流互感器均按Y 形接线，并要求各侧CT 均按同极性接入，即各侧电流均以指向变压器为正方向。如下图所示：

*

***

变压器各侧电流存在的相位差由软件自动校正，即装置内部对变压器Y 形侧的电流进

行相位校正。对于变压器Y 侧校正方法如下：

其中：a I •

、b I •

、c I •

为变压器Y 侧CT 二次电流，'

a I •、'

b I •、'

c I •为校正后各相电流。 各侧电流的平衡系数调整通过软件由装置自动完成，不需外接中间电流互感器。装置

通过变压器容量、变压器各侧额定电压、各侧CT 变比及变压器联接组别的整定，装置自动进行各侧平衡系数的计算，通过软件进行Y/△转换及平衡系数调整。平衡补偿均以高压侧电流为基准。平衡系数的内部算法如下：

21/e e l I I K =

式中： l K 为低压侧平衡系数， 1e I 、1e I 分别为变压器高、低压侧二次额定电流。 1.3.2 保护启动

差动保护采用突变量启动和辅助启动两种方式。若保护启动，则进入故障处理程序进行故障计算判别，同时开放出口继电器正电源。

突变量启动的判据为：

ε>------T t T t T t t i i i i 2

式中：t i 为变压器各侧任一相电流的瞬时值,T t i -为前一周波瞬时值，T t i 2-为前两周波瞬时值。

为保证变压器保护在无明显突变量的情况下能可靠启动，装置还采用辅助启动作为突变量启动的补充，其判据为：

),m in(dzsd dzcd k d I I K I >

式中：d I 为任一相差动电流，k K 为数值小于1的可靠系数，),min(dzsd dzcd I I 为差动门槛定值和差动速断定值中的小值。 1.3.3 差动保护动作特性

本装置差动保护由差动电流速断保护和比率差动保护组成，动作特性见下图。图中阴影区为动作区，Idzsd 以上为差动速断保护动作区，其它为比率差动保护动作区。两个保护使用一组出口接点。

I d I r

I d zc d

I d zg

K b 1动作区

I d zs d

差动保护动作特性

K b 2