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

1 裝置介紹

1.1 概述

  AM5SE 系列微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置（以下簡(jiǎn)稱裝置）集保護(hù)、控制、測(cè)量、通訊和監(jiān)視功能于一體，資源豐富、配置完善、維護(hù)方便、性能穩(wěn)定，適用于 35kV 及以下電壓等級(jí)電力系統(tǒng)的保護(hù)和測(cè)控，實(shí)現(xiàn)進(jìn)線、主變、配電變、電動(dòng)機(jī)、電容器、母聯(lián)、PT 等保護(hù)。應(yīng)用領(lǐng)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(shè)計(jì)采用可靠性配置，軟件配以專門的保護(hù)算法，抗干擾性能強(qiáng)，可靠性高，保護(hù)實(shí)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(yùn)行提供保障。

1.2 特點(diǎn)

高性能的硬件平臺(tái)

  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(diǎn)高速采樣、實(shí)時(shí)并行計(jì)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(shè)計(jì)和完善的保護(hù)功能

  裝置硬件包括電源模塊、CPU 模塊、開(kāi)入開(kāi)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(shè)計(jì)，通用性強(qiáng)。在同一硬件平臺(tái)上針對(duì)不同對(duì)象進(jìn)行保護(hù)功能設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn) 35kV 及以下電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)保護(hù)，適用于進(jìn)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(dòng)機(jī)、高壓電容器、母聯(lián)、PT 等設(shè)備的保護(hù)和自動(dòng)控制功能。

豐富的接口資源

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

  獨(dú)立操作回路，可自適應(yīng) 0.25~5A 開(kāi)關(guān)跳合閘電流；

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

  20 路有源開(kāi)關(guān)量輸入通道、10 路獨(dú)立無(wú)源開(kāi)關(guān)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(duì)時(shí)功能，支持 IRIG-B 對(duì)時(shí)方式；

  1 個(gè) UBS 接口，可通過(guò) U 盤(pán)升級(jí)裝置程序，也可導(dǎo)出裝置的定值、故障錄波數(shù)據(jù)，方便故障分析；

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

人性化

  裝置采用全漢化大屏幕液晶顯示，人機(jī)界面清晰易懂。

  靈活、舒適的按鈕設(shè)計(jì)，菜單式操作簡(jiǎn)單、便捷。

  保護(hù)功能的出口可通過(guò)跳閘矩陣進(jìn)行設(shè)置，方便用戶選擇要?jiǎng)幼鞯睦^電器。

  配備計(jì)算機(jī)界面的調(diào)試與分析軟件，調(diào)試及維護(hù)簡(jiǎn)單方便。

透明化

  實(shí)時(shí)記錄交流量、開(kāi)入量、開(kāi)出量和所有保護(hù)模塊的狀態(tài)。

  裝置記錄內(nèi)部各元件動(dòng)作行為、動(dòng)作時(shí)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(gè)周波、故障后 4 個(gè)周波波形，共計(jì) 46s。

  每個(gè)采樣點(diǎn)錄波至少包含 12 個(gè)模擬量、10 個(gè)開(kāi)關(guān)量波形。

可靠性設(shè)計(jì)

  裝置采用全圖形編程技術(shù)設(shè)計(jì)每個(gè)保護(hù)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(guò)多項(xiàng)電磁兼容檢測(cè)認(rèn)證，電快速瞬變脈沖群、靜電放電、浪涌抗干擾性能均達(dá)到 IV 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 裝置選型表

1.4 裝置功能對(duì)照表

注：√表示具備此功能，■表示可選功能， 空白表示無(wú)此功能。

2 技術(shù)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(lì)電壓 

額 定 值：線電壓 AC 100V 或相電壓100 / 3 V 

測(cè)量范圍：0.1V～120V 

準(zhǔn) 確 度：0.5 級(jí) 

功率損耗：每相功率損耗不大于 0.5VA 

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

注：AM5SE-IS 防孤島保護(hù)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(cè)控裝置額定電壓為線電壓 AC380V 或相電壓 220V 測(cè)量范圍：0.1V～456V

2.1.3 輸入激勵(lì)電流（保護(hù)電流）

額 定 值：AC 5A 或 1A

測(cè)量范圍：0.04In～20In

準(zhǔn) 確 度：0.5 級(jí)

功率損耗：每相功率損耗不大于 0.5VA

過(guò)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(lì)電流（測(cè)量電流）

額 定 值：AC 5A 或 1A

測(cè)量范圍：0.04In～1.2In

準(zhǔn) 確 度：0.5 級(jí)

功率損耗：每相功率損耗不大于 0.5VA

過(guò)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(zhǔn) 確 度：±0.1Hz

2.1.6 功率

準(zhǔn) 確 度：0.5 級(jí)

2.1.7 開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)量輸出

機(jī)械壽命：≥10000 次

接通容量：≥1000W, L/R = 40ms

導(dǎo)通電流：連續(xù)≥5A，短時(shí)（200ms）≥30A

斷開(kāi)容量：≥30W, L/R = 40ms2.2 主要技術(shù)性能

電壓元件：整定值容許誤差應(yīng)不大于±3%；過(guò)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(yīng)不大于±3%；過(guò)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(yīng)不大于±0.02 Hz；

比較元件：過(guò)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(shí)限元件：反時(shí)限動(dòng)作時(shí)間誤差為±5%或±40ms；返回系數(shù)：0.95；

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

差動(dòng)保護(hù)：

動(dòng)作時(shí)間：差動(dòng)速斷 ＜25ms （1.5 倍整定值）

比例差動(dòng) ＜35ms （2 倍整定值，無(wú)涌流制動(dòng)）

電流定值誤差不大于±3%。

比率差動(dòng)制動(dòng)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(yùn)輸允許的環(huán)境溫度為-25℃～＋70℃；

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

海拔高度：≤2500m；

防護(hù)等級(jí)：IP20。

2.4 絕緣性能

絕緣電阻：>100MΩ, 500Vdc

介質(zhì)強(qiáng)度：回路和地之間，獨(dú)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(shuō)明

3.1 前面板說(shuō)明

裝置的人機(jī)交互主要在面板上進(jìn)行，包括四個(gè)部分：液晶顯示、LED 燈指示、按鍵和RS232（DB9）維護(hù)口。

液晶顯示屏采用 256*160 點(diǎn)陣，可以顯示測(cè)量電流、電壓、功率等電參量實(shí)時(shí)值，遙信量，事件記錄，裝置參數(shù)，定值參數(shù)，時(shí)間，裝置版本號(hào)信息等。

LED 燈用來(lái)指示裝置的運(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)動(dòng)作等信息，具體指示內(nèi)容可根據(jù)用戶需要進(jìn)行任意配置，圖 3.1 中為出廠默認(rèn)配置。

3.2 按鍵說(shuō)明

按鍵包括上、下、左、右、確認(rèn)鍵、返回鍵及功能鍵，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。

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

  AM5SE-IS 防孤島保護(hù)裝置主要適用于 35kV、10kV 及低壓 380V 光伏發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電等新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生孤島現(xiàn)象時(shí)，可以快速切除并網(wǎng)點(diǎn)，使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離，保證整個(gè)電站和相關(guān)維護(hù)人員的生命安全。

4.1 功能簡(jiǎn)介

保護(hù)功能

● 三段式過(guò)流保護(hù)（可經(jīng)低電壓閉鎖、可帶方向閉鎖）

● 反時(shí)限過(guò)流保護(hù)（可經(jīng)低電壓閉鎖）

● 兩段式零序 I0 過(guò)流（可帶方向閉鎖）/I0 反時(shí)限過(guò)流保護(hù)

● 兩段式低電壓跳閘

● 兩段式低電壓告警

● 兩段式過(guò)電壓保護(hù)（跳閘/告警）

● 零序過(guò)壓保護(hù)（跳閘/告警）

● 兩段式逆功率保護(hù)

● 兩段式功率恢復(fù)保護(hù)

● 兩段式低功率保護(hù)

● 兩段式頻率保護(hù)（低頻減載/高頻保護(hù)）

● 頻率突變跳閘

● 有壓自動(dòng)合閘

● PT 斷線告警

● 控制回路斷線告警

● FC 回路配合的過(guò)流閉鎖功能

● 非電量保護(hù)（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(dú)立操作回路，可適應(yīng) 0.25A-5A 開(kāi)關(guān)跳合閘電流

● 20 路有源開(kāi)關(guān)量輸入

● 10 路無(wú)源繼電器輸出

● I, U, P, Q, PF, Fr, Ep, Eq 等電參量測(cè)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(hù)動(dòng)作時(shí)觸發(fā)錄波，可錄故障前 8 周波、故障后 4 周波 

● IRIG-B 格式對(duì)時(shí) 

4.2 保護(hù)原理 

4.2.1 兩段式頻率保護(hù) 

（1）低頻減載 裝置通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)頻率，根據(jù)系統(tǒng)頻率的變化按用戶設(shè)定的頻率定值，當(dāng)系統(tǒng)頻率低于 定值時(shí)，自動(dòng)切除負(fù)荷。為保證裝置可靠動(dòng)作，系統(tǒng)正常時(shí)對(duì)低頻減載功能進(jìn)行閉鎖，當(dāng)系 統(tǒng)頻率下降到一定程度時(shí)才解除閉鎖。為防止系統(tǒng)發(fā)生負(fù)荷反饋引起裝置誤動(dòng)，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(shí)零序電壓 3U0 低于 8V，或 PT 斷線 時(shí)，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(shí)，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(shí)，閉鎖低頻減載出口。 

（2）高頻保護(hù) 裝置通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)頻率，根據(jù)系統(tǒng)頻率的變化按用戶設(shè)定的頻率定值，當(dāng)系統(tǒng)頻率高于 定值時(shí)，自動(dòng)切除負(fù)荷。保護(hù)邏輯見(jiàn)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(kāi)入開(kāi)出接線、控制回路接線、通訊接線和輔助電源接線等