发电机保护装置说明书.doc

PDS-7000厂站自动化系统PDS-770系列数字式发电机保护装置技术说明书（版本号：V2.00）南京南自机电自动化有限公司二五年六月一、概述1.产品型号及适用范围PDS770系列数字式发电机保护是以32位微处理器为核心的数字式发电机保护装置。它适用于125MW及以下容量的发电机或发电机变压器组保护，能满足不同容量、电压等级的发电机或发电机变压器组保护功能的需要。产品型号及适用范围见下表产品型号适用范围PDS-771A数字式发电机保护装置125MW及以下容量的发电机组保护PDS-772A数字式发电机变压器保护装置125MW及以下容量的发电机变压器保护2产品特点PDS7000厂站自动化系统是我公司在第一代变电站自动化系统WBX35基础上自行开发、拥有完全知识产权的第二代产品。WBX35系统自1999年通过部级鉴定并投入系统运行以来，已累计投运近5000套微机保护装置，几百个变电站使用了WBX35变电站综自系统。产品广泛应用在电力系统及其他工业领域。该系统的微机保护装置运行稳定可靠，得到了用户的好评。为适应新的市场需求，保持公司的产品在技术上的先进性，增强产品的市场竞争力，在总结已投运系统的成功经验及广泛听取用户意见和建议的基础上，开发出了适用于变电站和发电厂的第二代保护及自动装置硬件、软件平台，并在平台的基础上开发出了PDS700系列保护和自动装置。本分册所介绍的PDS-770系列数字式发电机保护装置即是该系列保护和自动装置中的发电机和发电机变压器组保护装置部分。PDS700系列保护和自动装置相比第一代产品，采用了较多的新技术、新工艺，添加了许多新功能，使之具有更高的可靠性、更广的适用性、更好的使用性及更优的性价比。具有以下的特点：1统一硬件平台。采用功能强大的32位微处理器，并在此基础上构成了第二代保护的通用硬件平台。PDS710、PDS720、PDS730、PDS740、PDS770、PDS790系列保护和自动装置均采用该通用平台设计。该硬件平台的特点：1）大资源，配置了大容量的存贮器，包括随机存储器RAM，闪烁存储器FLASH RAM，电可擦存储器EEPRM等。为实现强大的功能奠定了基础。2）采用了在系统可编程器件(CPLD)，节省了大量的外围电路，提高了灵活性。3）接口丰富，保留了适用于现场控制总线的CANBUS接口，并采取双网络配置，提高了通讯的可靠性。并提供了先进的Ethernet以太网接口，提高了通讯的速率。同时，还提供了常规的RS232C及RS485接口，可用于调试或接入外部设备。2统一的软件平台。在统一硬件平台的基础上，采用了适用于嵌入式系统的多任务操作系统。该系统功能强大，性能可靠稳定，采用高级语言进行编程，大大缩短了开发周期。3友好的用户界面。装置面板上装有320X240的大分辨率的LCD，可显示多达300个汉字，所有菜单、操作、提示均完全汉化，可实现无说明书操作和调试。4强化信息提供、记录和分析功能。装置具有大容量的存储资源，多样的通讯接口，可以为综自系统提供内容丰富的信息，同时可记录多达8次的故障录波数据，通过以太网传输数据，通讯速度和可靠性大大提高。另提供录波分析软件包，可将从保护装置接收的录波数据保存、显示、并进行分析计算。5、自动化的测试手段由于采用通用的硬件、软件平台，专门开发了自动检测的测试程序，在单板生产过程中进行自动测试，并将测试结果存档，消除了人工测试的“盲点”，保证了产品质量的一致性。3.保护配置和性能3.1.保护配置保护配置和型号见下表：(打“”表示具有该功能；)主要保护功能PDS-771A数字式发电机保护装置PDS-772A数字式发电机变压器保护装置发电机纵向差动保护发电机横差保护发变组纵向差动保护发电机绕组定子过负荷发电机定子绕组接地发电机励磁回路接地保护发电机失磁保护发电机频率异常保护发电机功率异常保护发电机电压异常保护发电机纵向零序电压保护发电机复合电压过流保护发电机负序过流发电机负序过负荷励磁回路过负荷变压器复合电压过流变压器零序电流变压器零序电压变压器间隙发电机非电量保护变压器非电量保护3.2.保护性能1. PDS770系列数字式发电机保护采用多微处理器结构，将发电机（发变组）的全套保护分布于三个独立的中央处理模件，使中央处理模件负担的保护功能相互分散，提高了各保护功能间的独立性和可靠性。2. PDS770系列数字式发电机保护采用对发电机频率自适应的频率跟踪技术，保证装置在发电机频率40Hz60Hz范围内准确采样、计算，使装置具有很好的频率适应性,从而确保装置的精度和可靠性。3. PDS770系列数字式发电机保护的差动保护采用相电流突变量启动元件和差电流起动元件方式，能有效防止采样回路受干扰造成的保护误判断，提高了保护的可靠性。差动保护电流回路TA饱和判别及比率制动差动保护自适应功能，可以有效防止区外故障时电流互感器饱和（特别暂态饱和）可能造成的差动保护误动作。其匝间保护引入相电流制动方法，提高了匝间保护的灵敏度和可靠性。4. PDS770系列数字式发电机保护其跳闸出口采用可修改跳闸矩阵方式，便于现场根据运行方式修改。各个保护功能元件均采用硬压板和软件控制字相结合的方式，便于现场根据运行方式投退保护功能。5.完善的事件记录功能，可保存最多2000余条保护动作/告警记录，还可记录超过5000条事件顺序记录SOE信息，且掉电不丢失。6. 完整的故障波形记录功能，装置可保存多达8次的故障录波数据，包括故障时的保护定值、保护动作事件及录波数据等，可通过公司提供的录波分析软件进行事故分析。7. 操作记录的可追溯，任何对装置进行的操作，如：定值修改、定值区切换、压板投退、遥控操作等，均有详尽的操作记录可追溯。8. 分等级的密码管理功能，不同等级的密码的操作权限不同，防止误操作。9. 正常运行情况下的波形监视功能，可选择在任何时刻观察装置的模拟量波形，特别适用于某些特殊装置的投运试验。10. 特设有“安全模式”，在保护装置出现任何异常情况，如：模拟量通道损坏等；使保护装置切换到该模式，可有效防止保护装置的误动作。11. 强大的数据传输功能，不仅有现场控制总线CANBUS，适用于综自场合；同时具有先进的Ethernet网络接口，并采用了国际最新的IEC61850规约，适用于录波等大容量数据的传输。12. 硬件设计上采用“背插式”全封闭结构，强、弱电完全分开，大大提高了装置的抗干扰能力，达到国内同类产品的最高水平，适用于各种恶劣场合。13. 主要电路板采用SMT(表面贴装)技术，全部采用四层印制版，减少了电路体积，减少发热，提高了集成度，元器件（除阻容元件外）全部采用进口器件，保证了装置的整体可靠性。二、技术参数1机械参数：装置机箱为标准6U，19英寸。装置外形结构及装置开孔尺寸如图所示。PDS770系列数字式发电机保护装置外形结构图PDS770系列数字式发电机保护装置开孔尺寸图2技术参数2.1 额定电气参数1）直流电源：DC220V/DC110V (订货时注明规格)；允许电源偏差：15，20；2）交流电压：100/(额定电压Un）；3）交流电流：5A/1A(额定电流In）(订货时注明规格）；4）额定频率：50Hz/60Hz (订货时注明规格）；5）交流过载能力： 电流回路：2In-连续工作；10In-允许10s；40In-允许1s； 电压回路：1.2Un-连续工作；6）功耗： 交流电流：0.5VA/相； 交流电压：0.5VA/相； 直 流：正常运行时30W；跳闸时50W; 2.2. 主要技术指标2.2.1. 发电机差动保护采用比率制动特性区分区内、外故障；具有TA断线判别功能，可选择TA断线闭锁（报警）差动保护功能；具有TA饱和时差动保护自适应功能。保护定值范围：差动速断定值 0.5A99.9A( In=5A)0.1A20A( In=1A)差动保护启动值 0.5A99.9A( In=5A)0.1A20A( In=1A)比率差动制动系数 1070差流越限报警定值 0.1Ie1Ie保护动作时间（包括出口继电器动作时间）：差动速断 20 ms (1.5倍整定值)；比率差动 25 ms (2倍整定值)；保护定值误差：电流定值误差5%比率制动系数定值误差5%2.2.2. 发变组差动保护采用谐波制动原理躲避励磁涌流，采用比率制动特性区分区内、外故障；具有TA断线判别功能，可选择TA断线闭锁（报警）差动保护功能；具有TA饱和时差动保护自适应功能。保护定值范围：差动速断定值 0.5A99.9A( In=5A)0.1A20A( In=1A)差动保护启动值 0.5A99.9A( In=5A)0.1A20A( In=1A)比率差动制动系数 1070二次谐波制动系数: 10%70%差流越限报警定值 0.1Ie1Ie保护动作时间（包括出口继电器动作时间）：差动速断 25 ms (1.5倍整定值)；比率差动 30 ms (2倍整定值)；保护定值误差：电流定值误差5%比率制动系数定值误差5%2.2.3.发电机横差保护：具有相电流制动特性，提高了保护的灵敏度和可靠性；利用频率跟踪技术结合完善的模拟及数字滤波器，确保三次谐波滤过比大于100；励磁回路一点接地保护动作后可延时动作；具有横差保护TA断线报警功能。保护定值范围：横差保护电流定值: 0.1A50A相电流制动系数: 0.12.0保护动作时间（包括出口继电器动作时间）：发电机横差保护： 50 ms (1.5倍定值) 保护定值误差：电流定值误差2.5%或0.01In2.2.4. 纵向零序电压保护：利用频率跟踪技术结合完善的模拟及数字滤波器，确保三次谐波滤过比大于100；具有专用电压互感器一、二次侧断线闭锁（报警）功能。保护定值范围：匝间保护零序电压定值: 0.5V50V保护动作时间（包括出口继电器动作时间）：纵向零序电压保护： 50 ms (1.5倍定值) 保护定值误差：电压定值误差2.5%或0.05V2.2.5. 发电机定子接地保护：由基波零序电压保护85%95%发电机定子接地故障，三次谐波零序电压比值保护发电机中心点附近的定子接地故障，二者相结合完成100%定子接地保护。利用频率跟踪技术结合完善的模拟及数字滤波器，确保三次谐波滤过比大于100；具有相关TV一、二次侧断线闭锁（报警）功能。保护定值范围：零序电压定值: 0.5V40V保护定值误差：零序电压定值误差2.5%或0.05V保护固有动作时间（包括出口继电器动作时间）：50ms；2.2.6. 发电机励磁回路接地保护 采用“乒乓”式原理测量接地电阻保护定值范围： 发电机励磁回路接地电阻： 120k两点接地偏移位置定值:1%10%保护定值误差：接地电阻定值误差10%定值或0.5 k2.2.7. 复合电压过电流保护 复合电压元件可投退，对于自并励发电机可投入电流记忆功能。保护定值范围：负序电压定值: 0V100V 低电压定值: 0V100V 电流定值: 0.5A99.9A 延时定值: 0.110S保护定值误差：电压定值误差2.5%或0.05V 电流定值误差2.5%或0.01In固有动作时间50ms2.2.8. 发电机失磁保护 四段式发电机失磁保护。由检测定子侧阻抗的定子侧判据；检测母线电压的低电压判据；检测励磁电压的转子侧判据；检测有功功率的减出力判据组成。保护定值范围：阻抗定值-99.99 99.99无功功率反向定值: 0 999Var 转子低电压定值: 5200V转子空载电压定值: 5200V母线低电压定值: 50100V减出力有功功率定值: 0 999W保护定值误差： 阻抗定值误差: 2.5% 或 0.1 转子电压定值误差: 2.5% 或 0.1Un 功率定值误差: 1%或 0.2Sn 母线电压定值误差: 2.5% 或 0.05V固有动作时间50ms2.2.9. 发电机定子过负荷保护 两段式定时限定子过负荷保护及反时限定子过负荷保护保护定值范围：定时限电流定值: 0.599.9A 定时限延时定值: 0.110s反时限起动电流定值: 0.5A10A定子绕组热容量: 1100散热效应系数: 0.12.0保护定值误差：定时限电流定值误差: 2.5% 或 0.01In 反时限电流定值误差: 2.5% 或 0.01In 定时限固有动作时间50ms2.2.10.发电机负序过负荷保护 两段式定时限负序过负荷保护及反时限负序过负荷保护保护定值范围：定时限负序电流定值: 0.299.9 A 定时限延时定值: 0.110s反时限起动负序电流定值: 0.2A10A转子发热常数: 1100发电机长期允许负序电流: 0.2A10A保护定值误差：定时限负序电流定值误差: 5% 或 0.02In 反时限负序电流定值误差: 5% 或 0.02In 定时限固有动作时间50ms2.2.11励磁绕组过负荷保护 两段式定时限励磁绕组过负荷保护及反时限励磁绕组过负荷保护保护定值范围：定时限电流定值: 0.599.9 A 定时限延时定值: 0.110s 反时限起动电流定值： 0.5A10A 热容量系数： 1100 散热效应系数： 0.12.0保护定值误差： 定时限电流定值误差: 2.5% 或 0.01In 反时限电流定值误差: 2.5% 或 0.01In 定时限固有动作时间50ms2.2.12. 发电机电压保护两段过电压保护，一段低电压保护。保护定值范围：过电压定值: 100V170V低电压定值: 10V100V延时定值: 0.110s 保护定值误差： 电压定值误差: 2.5% 或 0.05V固有动作时间50ms2.2.13发电机功率保护包括两段式逆功率保护、程序逆功率保护、低功率及过功率保护。保护定值范围：逆功率定值: 0999W功率定值: 0999W程序逆功率定值: 0999W逆功率保护延时定值: 0.1600s 功率保护延时定值: 0.1600分钟 程序逆功率延时定值: 0.110s 保护定值误差：功率定值误差: 10% 或 0.2%Pn固有动作时间50ms 2.2.14发电机频率保护包括两段式低频率率保护和一段式过频率保护。保护定值范围：低频段定值: 4550Hz过频段定值: 5055Hz 频率保护延时(不累计) 0.1600s保护定值误差：频率定值误差: 0.05Hz固有动作时间50ms2.2.15变压器零序保护包括两段式零序过流保护。保护定值范围：零序电流定值: 0.599.9 A 保护延时 0.199.99s保护定值误差：电流定值误差: 2.5% 或 0.01In固有动作时间50ms2.2.16变压器零序间隙保护包括间隙电流过流保护和零序电压保护。保护定值范围：间隙电流定值: 0.599.9 A 零序电压定值: 0.1220 V 保护延时 0.199.99s保护定值误差：电流定值误差: 2.5% 或 0.01In电压定值误差: 2.5% 或0.05V固有动作时间50ms2.3 绝缘性能2.3.1 绝缘电阻装置的带电部分和非带电部分及外壳之间以及电气上无联系的各电路之间用开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻值，正常试验大气条件下各等级的各回路绝缘电阻不小于20M。2.3.2 介质强度在正常试验大气条件下，装置能承受频率为50Hz 、电压2000V(对开关量输入回路，试验电压为500V)， 历时1Min 的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象。试验过程中，任一被试回路施加电压时其余回路等电位互联接地。2.3.3 冲击电压在正常试验大气条件下，装置的电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地以及回路之间能承受1.2/50s 的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压5kV。2.3.4 耐湿热性能装置能承受GB/T 7261 第20 章规定的湿热试验。最高试验温度+40， 最大湿度95%，试验时间为48 小时，每一周期历时24h 的交变湿热试验，在试验结束前2 小时内根据2.4.1的要求测量各导电电路对外露非带电金属部分及外壳之间电气上不联系的各回路之间的绝缘电阻，不小于1.5M。介质耐压强度不低于2.4.2 规定的介质强度试验电压幅值的75。2.4 电磁兼容性能2.4.1.静电放电抗扰度通过GB/T14598.14-1998规定的严酷等级为IV级的静电放电抗扰度试验。2.4.2.射频电磁场辐射抗扰度通过GB/T14598.9-2002规定的严酷等级为III级的射频电磁场辐射抗扰度试验。2.4.3.快速瞬变脉冲群抗扰度通过GB/T14598.10-1996规定的严酷等级为IV级的快速瞬变脉冲群抗扰度试验。2.4.4.脉冲群抗扰度通过GB/T14598.13-1998规定频率为100kHz和1MHz严酷等级为III级的脉冲群抗扰度试验。2.5 机械性能2.5.1 振动装置能承受GB/T 7261 中16.3 规定的严酷等级为I 级的振动能力试验。2.5.2 冲击装置能承受GB/T 7261 中17.5 规定的严酷等级为I 级的冲击能力试验。2.5.3 碰撞装置能承受GB/T 7261 第18 章规定的严酷等级为I 级的碰撞试验。2.6 环境2.6.1 温度正常工作温度：050；极限工作温度：-1055；贮存、运输温度：4070；2.6.3 相对湿度5952.6.3 大气压力66kPa110kPa；三、装置硬件在机械结构设计上，PDS770系列数字式发电机保护装置机械结构均采用前母板，背插式结构，每块插件自带出线端子。采用背插式结构的优点有以下几点：1、分插件自带出线端子，前母板上只有保护内部使用的弱电回路，强、弱电完全分开，可大大减少外部电磁干扰在弱电侧的耦合，增强装置的抗干扰能力，提高其可靠性和安全性。2、可使母板连线按总线方式布置，使装置在功能配置上具有很强的灵活性，可以根据用户的需要更换或增加部分模件扩充或更改装置的功能。3、便于插件按模块化设计。本装置由以下模件构成：交流模件、直流及非电量模件、保护CPU模件、开入模件、出口模件、信号模件、电源模件， 人机对话模件位于整面板背部。3.1交流模件交流模件的功能是利用电流互感器、电压互感器将外部CT、PT输入的大电流、电压信号转换为A/D回路接受的弱电信号，并起隔离和抗电磁干扰的作用。该插件为通用化设计，适用于PDS770系列数字式发电机保护的各种保护装置。为防止交流回路的高次谐波对A/D采样产生“混叠”，每路交流输入均设有低通滤波回路，以滤除高次谐波。同时，插件上设有硬件测频电路，交流信号经转换后为方波，由保护CPU插件测量方波的周期。为防止系统操作等产生的过电压经交流输入回路后对A/D回路产生破坏，在每路互感器的输出端并有稳压管，以防止损坏后一级回路。3.2. 直流及非电量模件直流及非电量模件将发电机励磁回路的直流量输入装置。发电机励磁回路接地保护的“乒乓式”切换回路设在该模件，它可以将励磁回路的励磁电压和励磁回路接地保护所用的测量直流电压经过隔离并变换为保护CPU模件可测量的小电压信号。此外该模件上还设置了四路非电量输入回路，将发电机的热工、断水、励磁回路故障等非电量变为弱电信号送给保护CPU模件记录，同时启动装置面板的相关非电量信号灯和信号插件的非电量保护动作信号，非电量保护出口采用强电直接出口方式。3.3.保护CPU模件保护CPU模件的功能方框图如图1.3.：图1.3.CPU插件功能方框图该模件作为整套装置的核心插件，完成所有保护功能，并承担通讯的功能，采取这样的方案的优点有：1. 采用了32位的微处理器，其强大的处理能力使保护CPU能够同时处理保护功能和通讯功能。2. 摈弃了传统的由MMI转发保护信息的作法，克服了通讯“瓶颈”，消除了通讯隐患。大大提高了通讯的可靠性和通讯的实时性。3. 简化了MMI插件的功能，MMI插件仅作为“人机界面”，提高了硬件的可靠性。4. 保护CPU插件自带硬件时钟和GPS对时接口，保证保护动作时间的精确。该CPU在硬件设计上充分考虑了可靠性和通用性，所有引出插件的信号线均采取了隔离措施，保证整套装置具有良好的电磁兼容性，经测试整套装置能顺利通过GB/T 17626.4-1998电快速瞬变脉冲群抗扰度标准的IV级试验。CPU模件在I/O回路的设计上采用了CPLD芯片，在线可修改I/O逻辑，大大提高了设计的灵活性，同时在CPLD中设计了在微处理器失效时，防止保护误动的逻辑。当微处理器失效时，CPLD快速检测后，断开所有出口回路的电源，保证保护不会误动。也实现了微处理器和CPLD的互相检测，互相闭锁。在通讯接口上，既保留了有大量现场实际使用经验的现场总线网络CANBUS，采用双网切换方式，保证通讯的高度可靠和灵活性。又具有Ethernet接口，适用于传输大数据量的信息，如：保护故障录波数据等。在构成变电站综自系统时，可形成由CANBUS和Ethernet构成的双网形式，可大大提高站内通讯的可靠性和实时性。在CPU模件与MMI模件的通讯方式上，也采用了快速的CAN-BUS网络，摈弃了传统的UART串行通讯方式，通讯方式为“平衡式”，通讯速率高达500kBps,保护信息的反映速度大大提高，通讯可靠性也提高了。PDS770系列数字式发电机保护配备三块保护CPU模件，其保护功能划分如下：PDS771A数字式发电机保护装置：CPU1（发电机纵差保护；发电机横差保护；定、反时限定子过负荷保护；定、反时限转子表层负序过负荷保护；定、反时限励磁过负荷保护）、CPU2（发电机复合电压过流保护；发电机纵向零序电压匝间保护；发电机定子接地基波零序电压保护、发电机定子接地三次谐波电压保护；逆功率保护；程序跳闸逆功率保护；发电机失磁保护）、CPU3（发电机励磁回路一点接地保护；发电机励磁回路两点接地保护；发电机电压保护；频率异常保护；发电机纵差保护启动；发电机横差保护启动）。注：对于发电机纵差保护、发电机横差保护动作需要CPU1动作的同时CPU3启动，从而提高装置可靠性。PDS772A数字式发电机变压器保护装置：CPU1（发变组差动、发电机定子过负荷、发电机负序过负荷、发电机横差、发电机定子接地、发电机非电量事件开入、CPU2（ 发电机纵向零压、发电机失磁、发电机逆功率保护、发电机频率保护、发电机电压保护、发电机复合电压过流、发电机转子接地保护）、CPU3（变压器复合电压过流、变压器过负荷、变压器零序电流、变压器零序电压、变压器间隙、风扇启动、调压闭锁、变压器非电量事件开入）3.4. 开入模件开入模件将各个保护所需的投退压板状态经过隔离后通过开入方式送入保护CPU模件。每块开入模件可以输入24路开入量。这些开入量分为四组，其中两组开入量各具有八路开关量输入回路，另外两组开入量各具有四路开关量输入回路，各组开入输入回路的公共端相互独立。3.5.出口模件该插件主要作为CPU模件的输出回路的执行单元，插件上不包含断路器的操作回路。，可以选配PDS-755系列操作继电器箱装置来实现断路器操作功能。出口模件上设有组跳闸出口继电器，分别用于跳机端开关、跳灭磁开关、减出力、减励磁、程序跳闸、停机、跳高厂变、启动失灵和跳闸备用。出口模件还设有出口回路的启动继电器，启动继电器平时断开保证出口继电器的线圈两端与电源断开，只有装置判断保护需要出口动作时闭合开放出口继电器电源回路。除以上出口回路外，还提供保护装置的状态信号回路，包括装置闭锁和装置告警信号。对于装置的一般性故障（不会影响保护动作行为）装置发告警信号，对于严重故障装置闭锁出口的启动回路，并发装置闭锁信号。这两种信号装置提供两组接点可用于远动信号或中央信号，另外可以驱动装置面板的装置闭锁和装置告警信号灯。3.6.信号模件信号模件上设由16路保护的信号回路，用于反映发电机各种电气量的保护的信号输出。它对于每种保护提供中央信号和远动信号两组节点输出，另外提供一组节点用于驱动装置面板的信号灯。信号模件向中央信号和装置面板提供磁保持信号，它们在保护工作电源消失仍然保持，在故障经运行人员处理后可手动复归；向远动信号提供的接点是瞬动接点，不经过保持。3.7.电源模件POWER该模件为通用插件，适用于PDS-770系列数字式发电机保护装置，电气原理图见附图。电源模块提供保护装置所需的所有电源，该模块提供了如下电源：1、5V主电源，提供保护CPU模件和MMI模件的数字回路的电源。2、+12V,-12V电源，用于交流输入及A/D转换回路。3、5V辅助电源，提供开关量输入的二级隔离用的电源。4、24V(1)电源，提供装置内部继电器，开入回路的驱动电源。5、24V(2)电源，提供外部开关量输入的电源。所有电源回路均为“浮地”方式。同时，该模块提供一组失电告警接点输出至端子。除外部的16路输入外，还有8路装置内部使用的开关量输入回路，可作为保护装置内部某些信号的监视等，如：CPU模件的跳闸信号等，可引至该回路，作为故障录波中的开关量来采集。3.8.MMI模件MMI模件的功能在本系统中，就起“人机界面”的作用，大大简化了传统保护装置中MMI的设计，不再承担通讯的功能。该模件不仅在硬件上有很强的通用性，同时在软件上也采取了透明化的设计，对不同的保护装置，由保护CPU模件在上电后将配置信息(保护动作/告警信息、遥信定义、测量量定义、出口定义及保护定值定义等)上传至MMI保存。MMI根据接收报文的代码从配置信息中将含义“翻译”出来。避免了以前保护CPU功能改变后，MMI软件也必须作修改的弊端。采用了高分辨率的LCD，分辨率高达320240，整屏可显示最多300个汉字(1616)，信息量较之以往大大丰富，界面非常友好，所有信息和操作提示均为汉化，完全不需要翻看说明书就可对装置进行调试。除常规的操作功能外，在面板上还可对保护CPU上记录的录波数据以波形显示，令人耳目一新。在操作权限上，采取了两级密码管理，普通密码出厂时设置为“2222”，可操作一些允许的操作，对某些核心的操作，一般不建议现场修改，为防止误操作，设置有超级用户密码，必须密码正确后方可操作，在超级用户下，可修改普通密码，所有操作不再另需密码。由于采用了数字电位器，LCD背光和对比度均可通过软件来调节，大大方便了用户的使用，同时也保留了手动调节LCD对比度的回路。MMI模件上设有装置“运行”、“装置闭锁”、“装置告警”指示灯。“运行”指示灯在装置正常运行时长时点亮。“装置闭锁”、“装置告警”指示灯用于指示对应的装置不正常运行状态。装置面板右侧设由24个保护动作、告警指示灯，在相应保护动作后点亮。这些信号在故障经运行人员处理后可手动复归。MMI模件的原理框图如图图1.4.：图1.4.MMI模件原理框图四、软件原理4.1.保护程序结构本装置采用嵌入式实时多任务操作系统，与保护功能相关的模块包括：1) 保护计算任务：主要功能是保护装置模拟量的实时计算，包括：各通道的有效值，角度，直流偏移等，及各交流量所需要的的基波、二次谐波值、三次谐波等，由输入各交直流量计算出的有功功率、无功功率、频率、阻抗等。2) 采样中断程序：主要功能是完成所有保护模拟量的实时采样，及开关量扫描、实时时钟的刷新等。3) 保护事件处理任务及录波处理任务当保护启动或保护动作后，触发保护事件处理任务或录波处理任务，该任务主要功能是将保护事件报文送往不同的通讯口，如：送MMI显示，送CAN网络至监控系统等，同时将事件报文或录波数据写入Flash RAM保存。4) 保护判断处理程序软件定时激活该程序，该程序是所有保护继电器元件的模块，完成所有保护功能。在保护元件动作后，触发保护事件处理任务或录波处理任务。4.2.保护原理说明4.2.1.发电机差动保护发电机差动保护是发电机差动保护区内相间短路的主保护，其输入电流取自发电机机端和中心点侧电流互感器。PDS770数字式发电机保护的发电机差动保护由差动电流速断保护、比率制动差动保护、TA断线闭锁（报警）及TA饱和元件组成。差动电流速断保护不须经过比率制动，也不经过TA断线闭锁（报警）及TA饱和元件，能在发电机差动保护区内发生严重故障时快速切除发电机。PDS770数字式发电机保护采用比率制动原理区分发电机区内和区外故障。其差动电流和制动电流按下式选取：对输入的机端电流和中心点侧电流差动电流为：制动电流为：其差动保护判别公式如下：为差动启动定值、为制动电流定值(拐点)、为比率差动制动系数PDS770数字式发电机保护差动保护启动定值远远小于发电机额定电流值，TA断线后差动保护可能误动作，因此装置设置TA断线闭锁（报警）元件。CT断线后本装置将发出报警信号（是否需要闭锁差动由控制字决定）；为防止CT断线误闭锁差动保护，在任意相电流大于额定值时解除对差动保护的闭锁。由于发电机区外故障时电流互感器饱和（特别是暂态饱和）可能造成比率差动保护误动作。PDS770数字式发电机保护依据电流互感器饱和需要至少/4周波的特点，设置了TA饱和动态判别元件，并在判出TA饱和时自适应调整比率差动曲线。防止TA饱和造成的比率差动保护误动作。保护示意框图如下：4.2.2.发变组差动保护发变组差动保护是发电机变压器组差动保护区内相间短路的主保护，其输入电流取自发电机中心点侧、变压器高压侧和厂用变压器侧（如有）电流互感器。PDS770数字式发电机保护的发电机差动保护由差动电流速断保护、二次谐波制动元件、比率制动差动元件、TA断线闭锁（报警）及TA饱和元件组成。差动电流速断保护不须经过比率制动，也不经过TA断线闭锁（报警）及TA饱和元件，能在发变组差动保护区内发生严重故障时快速切除发电机。PDS770数字式发电机保护具有软件调节发电机变压器组各侧的电流互感器二次额定电流幅值和相位的功能，输入的各侧电流均按全星形接线接入，按照母线指向被保护设备为正极性接入。用于各侧电流幅值调节的平衡系数为，为第一侧的CT二次额定电流，第n侧的CT二次额定电流，相关计算均由装置根据整定的系统参数自动计算。对于发变组各侧电流相位调节，装置根据整定的不同接线自动完成星角转换。PDS770数字式发电机保护采用比率制动原理区分变压器区内和区外故障。其差动电流和制动电流按下式选取：对输入的各侧电流 分别取自主变高压侧、发电机中性点侧和厂用变侧差动电流为：制动电流为：其差动保护判别公式如下：为差动启动定值、为制动电流定值(拐点)、为比率差动制动系数变压器空载合闸于系统及变压器区外故障切除电压恢复等情况下，将产生励磁涌流，它对于差动保护呈现差流的性质。励磁涌流具有含有大量非周期分量和谐波，波形出现间断等特点。PDS770数字式发电机保护装置采用二次谐波制动原理区分励磁涌流与故障电流。三相电流中任意一相满足（：差流中的二次谐波有效值，：差流中的基波有效值，：整定的二次谐波制动系数）则闭锁比率差动保护。PDS770数字式发电机保护差动保护启动定值远远小于发电机额定电流值，TA断线后差动保护可能误动作，因此装置设置TA断线闭锁（报警）元件。CT断线后本装置将发出报警信号（是否需要闭锁差动由控制字决定）；为防止CT断线误闭锁差动保护，在任意相电流大于额定值时解除对差动保护的闭锁。由于发电机区外故障时电流互感器饱和（特别是暂态饱和）可能造成比率差动保护误动作。PDS770数字式发电机保护依据电流互感器饱和需要至少/4周波的特点，设置了TA饱和动态判别元件，并在判出TA饱和时自适应调整比率差动曲线。防止TA饱和造成的比率差动保护误动作。4.2.3.发电机横差保护对于定子绕组为星形接线，每相有并联分支且中性点有分支引出端子的发电机，设置发电机横差保护作为发电机匝间短路、相间短路和分支开焊故障的主保护。它反映发电机两个中心点连线的电流。为提高发电机横差保护灵敏度，PDS770数字式发电机保护的横差保护采用相电流制动原理。由于装置采用了频率跟踪和数字滤波技术，从而保证横差保护的三次谐波滤过比大于100。横差保护的判别式如下： Imax Ie Imax Ie其中Ihc :横差电流；Imax:中心点侧三相中最大一相电流；Ie :发电机额定电流; Idz_hc :横差整定值；khc :横差保护相电流制动系数。保护示意框图如下：为了防止发电机转子一点接地后瞬时两点接地时横差保护误动作，本装置的横差保护在发电机转子一点接地后可延时动作。PDS770数字式发电机保护设置相应的横差TA断线检测报警，防止横差保护的电流互感器断线引起的保护拒动。4.2.3.发电机纵向零序电压保护对于无法装设横差保护的发电机，PDS770数字式发电机保护可设置纵向零序电压保护作为发电机匝间短路的主保护。它反映发电机机端和中性点间的专用纵向零序电压互感器的电压。为提高发电机纵向零序电压保护灵敏度，PDS770数字式发电机保护的纵向零序电压保护采用相电流制动原理。由于装置采用了频率跟踪和数字滤波技术，从而保证发电机纵向零序电压保护的三次谐波滤过比大于100。纵向零序电压保护由经相电流制动的灵敏段和不经制动的高定值不灵敏段组成，其判别式如下：灵敏段 Imax Igfh或IbIgfh或IcIgfh。装置延时发过负荷信号。4.2.18. 风扇启动装置配置按电流启动风扇功能，用于在变压器在带较大负载时启动冷却风扇。其判别公式为：IaIfl或IbIfl或IcIfl。装置延时启动冷却风扇。4.2.19 闭锁调压为防止变压器满载时调压造成的过电流对变压器的损伤，装置配置闭锁调压功能。其判别公式为：IaIbsty或IbIbsty或IcIbsty。装置延时闭锁有载调压回路，其输出接点可选择常开接点或常闭接点（出厂默认设置为常开接点）。五、 定值清单及整定说明5.1.PDS-770数字式发电机保护装置定值清单以下定值为PDS-771A和PDS-772A保护装置的定值汇总，上述保护的具体订值清单由其所配制的保护决定。、发电机差动序号定值名称助记符定值范围整定步长单位备注1发电机差动控制字0-FFFF12差动速断定值0.5-99.990.01A3差动启动定值0.01-99.990.01A4制动电流定值(拐点)0.5-99.990.01A5比率差动制动系数0.10-0.700.01tg6差流越限定值0.25-9