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1、电网高压/超高压保护装置项目可行性研究报告 电网高压/超高压保护装置项目 可行性研究报告 二00九年三月 目 录 1 立项依据2 1.1 项目产品的主要用途2 1.2 项目产品国内外发展状况和市场需求预测3 1.3 项目产品的竞争优势4 2 研究内容6 2.1 主要研究内容6 1) 需求研究6 2) 硬件平台方案研究6 3) 软件平台方案研究6 4) 高压、超高压线路保护配置和算法方案研究6 5) 高压、超高压变压器保护配置和算法方案研究6 2.2 技术方案7 1) 总体结构方案7 2) 硬件方案8 3) 软件方案9 4) 通信方案10 5) 高压线路保护方案11 iPACS-5911输电线路
2、成套保护方案11 iPACS-5911C输电线路光纤成套保护方案18 6) 超高压高压线路保护方案20 7) 超高压变压器保护方案26 3 项目实施方案30 3.1 项目实施原则30 3.2 项目实施计划30 4 项目承担者的资质31 4.1 项目承担者基本情况31 4.2 项目承担者在本行业中的位置32 4.3 项目承担者生产经营情况34 4.4 项目承担者的资信情况35 5 项目投资估算和资金筹措35 5.1 项目投资估算35 5.2 资金使用计划38 6 项目经济效益和社会效益分析38 6.1 经济效益分析38 1) 项目总投资38 2) 资金来源38 3) 项目建设进度38 6.2 财
3、务计算38 1) 产品价格销售收入测算38 2) 产品成本估算39 3) 销售税金测算39 4) 销售利润及所得税测算39 6.3 盈利能力分析39 6.4 社会效益分析40 7 可行性研究结论40 电网高压/超高压保护装置项目可行性研究报告 1 立项依据 1.1 项目产品的主要用途 电力工业关系到国家经济安全和国民经济命脉,电网设备的安全运行关系到电力工业的安全与健康,而继电保护装置是电网设备安全保障的关键。我国电网目前主要电压等级有10kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV中,66kV及以下属于低压系统,110kV及以上高压和超高压系统(目前在
4、试点的1000kV属于特高压,尚未实际运行)是电网的骨干网络。 本公司iPACS-5000系列保护测控装置已有数年运行经验,但主要应用于110kV及以下中低压变电站。本项目的研发的主要产品包括110kV高压、220kV及以上超高压线路成套保护,220kV及以上电压等级的变压器成套保护,应用于电网、电厂及大型工矿企业220kV 及以上电压等级的变电站。本项目的成功实施,将使我公司iPACS-5000系列产品延伸到高压和超高压领域。规划中的主要产品型号如下: z iPACS-5911高压输电线路成套保护装置 iPACS-5911为数字式输电线路成套快速保护装置,包括完整的三段相间和接地距离保护、四
5、段零序方向过流保护和低周保护,可用作110kV输电线路的主保护及后备保护。 z iPACS-5911C高压输电线路光纤成套保护装置 iPACS-5911C为数字式输电线路光纤差动成套快速保护装置,以分相电流差动和零序电流差动为主保护,以完整的三段相间和接地距离保护、四段零序方向过流保护为后备保护,适用于110kV输电线路的主保护及后备保护。 z iPACS-5931超高压输电线路成套保护装置 iPACS-5931为数字式输电线路成套快速保护装置,以分相电流差动保护和零序电流差动保护作为全线速动的主保护,以完整的三段相间和接地距离保护、二段零序方向过流保护作为后备保护,适用于220kV及以上输电
6、线路的主保护及后备保护。 z iPACS-5941高压变压器成套保护装置 iPACS-5941系列变压器成套保护装置采用两种不同的励磁涌流识别原理,真正实现了一台保护实现所有主保护和后备保护,适用于220kV及以下电压等级,需要提供双套主保护、双套后备保护的各种接线方式的变压器。 总之,通过本项目的实施,将改善变电站继电保护性能,提高变电站的安全水平,促进电力工业的安全健康发展。 1.2 项目产品国内外发展状况和市场需求预测 在我国电网中,110kV、220kV 是主力电网,其安全运行关系到电网的安全与健康,继电保护装置是不可或缺的关键设备。 我国110KV高压输电线路有十几万条,220KV高
7、压变压器有1万余台,从90代中期开始推广使用微机成套输电线路保护。目前已经全部实现微机化,第一代微机输电线路保护也到更新换代的时间,据近2年我国各省电力公司变电站建设招标数量统计,新上工程和改造工程每年110KV及以上高压输电线路和变压器微机保护的市场容量超过20亿元。 目前该领域市场竞争厂商不多,主要由南瑞继保、北京四方、国电南自和许继电气等厂商占据,国外知名厂商如ABB、SIEMENS、AREVA,由于其产品与技术与中国电网需求有脱节,且维护成本高,性价比缺乏竞争力等原因,已基本退出国家电网和南方电网市场,主要集中在石化等大型企业系统。*经过不懈努力,已逐步成长为国内电力保护与自动化知名厂
8、商,在电网领域的品牌影响力不断提升,其产品的技术水平和质量获得了广大电力客户的好评,这为我公司进入高压和超高压保护领域奠定了良好的基础。随着市场的推广,预计达产后的首年销售收入可达4000万元,同时为公司在高压电网保护领域积累丰富的运行经验,达产后的5年内可望获得40以上的复合增长率,预计达产后的第5年销售额有望达到2亿,经济效益可观,同时也能进一步提升公司在电网自动化领域的技术水平和品牌影响力。 1.3 项目产品的竞争优势 如前所述,在本项目领域,国外厂商如SIEMENS、ABB、AREVA,由于性价比明显低于国内名牌厂家的产品,无竞争优势。 本项目的主要竞争对手为南瑞继保、北京四方、国电南
9、自和许继电气这四大电力自动化厂商。本项目的主要竞争优势主要体现在产品技术水平上。本项目将应用 新硬软件平台,采用自适应数字二次采样技术实现电气量的二次采样,应用IEC-61850规约可以实现数字式保护和传统保护兼容,实现数字式保护对传统保护原理的统一,满足变电站由传统向数字化变电站换代的需求,是本项目产品的技术创新。同时,在产品性能上也将优于竞争厂商。 本项目拟开发的iPACS高压超高压线路保护装置与目前国内外同类产品比较表 比较内容 *iPACSABB GE SEL 国内其他厂家 网络报文时延监测技术 有 无 无 无 无 自适应数字二次采样技术 有 无 无 无 个别有 时延可配置同步采样技术
10、 有 无 无 无 无 自适应抗饱和法 有 无 无 无 个别有 动态调整闭锁、解除闭锁时间的距离保护振荡闭锁新方法 有 无 无 无 无 IEC61850通信协议支持 有 无 有 有 部分有 本项目iPACS高压超高压变压器保护与目前国内外同类产品比较表 比较内容 * iPACS GE ABB SEL SIEMENS 国内其他厂家 基于谐波原理的TA饱和判别 有 无 无 无 无 个别有 利用比率制动原理的TA异常判别 有 无 无 无 无 个别有 基于励磁阻抗频域特性的励磁涌流判别 有 无 无 无 无 无 IEC61850通信协议支持 有 有 无 有 无 部分有 *公司多年来一直致力于电力自动化产品
11、与系统的研制开发和工程应用,凭借对电力自动化系统需求的深刻理解、先进的产品实现技术和优良的服务,赢得了用户的认可与信任,跻身于国内知名电力自动化厂商行列,是国家科技部电力自动化产业基地重点骨干企业。同时,公司在IT领域亦多有建树,从2002年起连续入选全国软件企业百强,在数字化校园领域一直处于国内领先地位。因此公司在综合技术实力(特别是计算机网络,硬软件和电力监控技术方面)、人才资源、市场运作方面具备优势。本项目将集*在多年在电力自动化保护测控平台技术、计算机技术、网络通信技术和应用系统方面多项的研究成果,达到国内领先、国际先进水平,从而赢得市场竞争优势。 2 研究内容 2.1 主要研究内容
12、1) 需求研究 主要研究考虑高压超高压保护的现状和发展趋势,相关国家和行业标准,竞争对手技术与性能特点,确定本项目差异化方向, 后编制需求分析报告和本项目产品功能性能规格书。 2) 硬件平台方案研究 根据需求分析报告和本项目产品功能性能规格书的要求,设计满足上述报告成本和功能性能要求的硬件平台技术方案,包括技术方案、机械结构、主要器件选择等。 3) 软件平台方案研究 根据需求分析报告和本项目产品功能性能规格书的要求,设计满足上述报告成本和功能性能要求的软件平台技术方案,包括软件架构、操作系统选择、编程工具选择、功能模块划分等。 4) 高压、超高压线路保护配置和算法方案研究 研究我国高压、超高压
13、线路保护的需求,并根据该需求确定本项目线路保护的保护配置方案,以及对应的各保护原理设计保护算法,设计线路保护的各个功能模块,制定各个保护功能的技术要求。在上述工作的基础上,设计保护软件方案,包括逻辑图与流程图。 5) 高压、超高压变压器保护配置和算法方案研究 研究我国高压、超高压变压器保护的需求,并根据该需求确定本项目变压器保护的保护配置方案,以及对应的各保护原理设计保护算法。设计变压器保护的各个功能模块,制定各个保护功能的技术要求。在上述工作的基础上,设计保护软件方案,包括逻辑图与流程图。 2.2 技术方案 1) 总体结构方案 通过对在高压超高压继电保护需求和技术条件研究,以及市场同类产品研
14、究,研究本项目的总体方案及原则: 1) 机箱设计方案 采用标准6U19英寸工业机箱,后插式结构,提高抗干扰能力,便于调试与维护。 2) 采用双CPU架构 为提高性能和可靠性,所有保护装置采用双CPU设计。人机界面通信管理CPU采用32位ARM,并基于VxWorks嵌入式工业实时多任务操作系统,以提高管理性能以及兼容性与扩展性;保护CPU采用32位高性能DSP,提高计算速度,以提高保护的快速性和精度。同时,由于通信与管理和保护计算分开,使得保护DSP 和人机界面,通讯接口等没有直接联系,外部干扰对保护/测量计算的影响减到了 小。 3) 采用可编程逻辑器件 采用大规模可编程逻辑器件代替传统的分立器
15、件,简化了系统硬件,使传统器件的功能集中于一个芯片中,大大减少了电路板面积和焊点数量,极大的缩短了总线长度,提高了抗干扰性能和电路可靠性。 4) 采用大容量总线存储器 采用大容量SPI 总线存储器存储保护定值与参数,具有写保护功能,严格的操作时序和校验(如果不按时序读写,将无法写入),避免不会由于软件故障、外部干扰等造成定值丢失或错误。 5) 装置抗干扰设计 装置结构采用全密封设计;印刷电路板设计选用静电放电保护(ESD)的芯片以及快速瞬变电压抑制器件,采用表面安装技术(SMT)及多层印制板,全部选用工业级芯片,以满足装置体积、可靠性,以及电磁兼容能力等要求。 6) 通信及联网方案 根据变电站
16、自动化系统发展方向,选择工业以太网作为装置通信网络。为满足通信可靠性要求,采用双网冗余配置。光纤接口/电接口可选。通信协议除支持IEC103/104外,支持IEC61850,以兼容未来数字化变电站的需要。 2) 硬件方案 组成装置的插件有:电源插件(DC)、交流插件(AC)、CPU 插件(CPU)、单模光纤插件(CHL)、24V光耦插件(OPT)、跳闸出口插件(OUT)、操作回路插件(SWI)、电压切换插件(YQ)、显示面板(LCD)。 电压、电流信号经TV、TA转换成电压小信号,经两路独立的低通滤波、AD转换,分别提供给起动DSP和保护DSP。保护DSP进行保护相关的所有计算、逻辑判别和出口
17、跳闸。启动DSP判断保护启动后,只是开放出口正电源,同时完成事件记录、录波等功能。 两片DSP之间直接通过高速串口实时进行采样数据交换。交换采样数据主要有两个用途:首先将对方的采用数据和本DSP的采样数据进行实时比较,以监视采样回路是否异常;其次,为了达到既简化保护程序,又尽量实现录波数据的可靠性,通过高速串口,将保护DSP的采样数据传给启动DSP,由启动DSP管理录波数据。 ARM负责调试、通信、打印、显示等功能。后台调试软件通过网络或串口同ARM通信,对两片DSP的所有调试命令,包括数据区的读写,程序下载,均通过ARM转发完成。 外部开入经光隔、CPLD,按不同的功能经不同的延时,分别提供
18、给保护DSP和启动DSP。ARM如果需要开入,通过DSP得到。24V出口电源由启动DSP直接控制,除此之外的所有出口继电器全部通过CPLD输出。 对于数字化变电站,交流信号直接通过光纤网络口输入到启动DSP和保护DSP。 3) 软件方案 鉴于硬件采用ARM+DSP的双CPU,管理及通信采用32位ARM,选用VxWorks工业实时多任务操作系统,以保证系统的通用性、扩展性和可靠性,同时降低软件编程难度,提供软件可维护性。保护CPU采用ADI高性能DSP,采用ADI提供的配套开发工具软件平台,以保证计算速度和调试的方便性。上述两者均采用C语言编程。保护CPU(DSP)软件框架流程如下: 管理CPU
19、(ARM)软件框架流程如下: 初始化与保护DSP通信与后台系统通讯(IEC103规约)按键处理、液晶显示结束开始 4) 通信方案 根据变电站自动化系统发展方向,选择工业以太网作为装置通信网络。为满足通信可靠性要求,采用双网冗余配置。光纤接口/电接口可选。通信协议除支持IEC103/104 外,支持IEC61850,以兼容数字化变电站的需要。 5) 高压线路保护方案 根据国家标准,110kV 高压线路保护通常采用单套配置,因此,本项目中高压线路保护采用主保护与后备保护分体方案,即设计独立的光纤差动成套保护装置iPACS-5911C和以距离保护为主的输电线路成套保护装置 iPACS-5911,以满
20、足用户的不同需要。其中 iPACS-5911包括完整的三段相间和接地距离保护、四段零序方向过流保护和低周保护,同时配有三相一次重合闸功能、过负荷告警功能跳合闸操作回路以及交流电压切换回路,用于无特殊要求的110kV高压输电线路;PACS-5911C以分相电流差动保护和零序电流差动保护作为全线速动的主保护,以完整的三段相间和接地距离保护、四段零序方向过流保护和低周保护作为后备保护,同时配有三相一次重合闸功能、过负荷告警功能、跳合闸操作回路以及交流电压切换回路,可用作110kV输电线路的主保护及后备保护。 iPACS-5911输电线路成套保护方案 一、 起动元件 起动元件分为总启动元件和保护启动元
21、件。总启动元件用于开放保护跳闸出口继电器的正电源,保护起动元件用于启动故障处理程序。 两个启动元件的启动判据基本相同,包括:反应相间工频变化量的过流继电器、反应全电流的零序过流继电器、重合闸启动继电器、低周起动继电器。低周启动继电器可经控制字选择投退。 1) 电流变化量起动 反应工频变化量的起动元件采用浮动门坎,正常运行及系统振荡时变化量的不平衡输出均自动构成自适应式的门坎,浮动门坎始终略高于不平衡输出,在正常运行时由于不平衡分量很小,而装置有很高的灵敏度。 2) 零序过流元件起动 当外接和自产零序电流均大于整定值,且无交流电流断线时,零序起动元件动作并展宽秒,去开放出口继电器正电源。 3)
22、低周元件起动 当低周保护投入,系统频率低于整定值,且无低电压闭锁和滑差闭锁时,低周起动元件动作并展宽秒,去开放出口继电器正电源。 4) 重合闸起动 当满足重合闸条件则展宽10分钟,在此时间内,若有重合闸动作则开放出口继电器正电源500ms。 二、 距离保护 距离继电器包括三段阶段式相间、接地距离继电器、两个作为远后备的四边形相间、接地距离继电器。距离继电器包括三段阶段式相间、接地距离继电器。 当正序电压高于10%Un时,距离继电器采用正序电压作为极化电压;当正序电压下降至10%Un以下时,距离继电器采用正序电压记忆量作为极化电压。 距离保护逻辑方框图如下: 三、 零序过流保护 1. 本装置设置
23、了四个带延时段的零序方向过流保护,各段零序可由用户选择经或不经方向元件控制。在TV断线时,零序段可由用户选择是否退出;四段零序过流保护均不经方向元件控制。 2. 所有零序电流保护都受起动过流元件控制,因此各零序电流保护定值应大于零序起动电流定值。纵联零序反方向的电流定值固定取零序起动过流定值,而纵联零序正方向的电流定值取零序方向比较过流定值。 3. 当 小相电压小于0.8Un时,零序加速延时为100ms,当 小相电压大于0.8Un时,加速时间延时为200ms,其过流定值用零序过流加速段定值。 4. TV断线时,本装置自动投入两段相过流元件,两个元件延时段可分别整定。 距离保护逻辑方框图如下:
24、图3.5.1 过流保护方框图 四、 不对称相继速动 带负荷的线路发生不对称故障,采用不对称故障时相继速动。不对称故障相继速动保护方框图如下: 三相均有流020=100&000段距离元件030不对称故障速动动作不对称速动投入&00任一相无流123 五、 双回线相继速动 双回线相继速动保护方框图如下 收FXJ信号150=100&000段距离元件800双回线速动动作12 六、 低周保护 当三相均有流,系统频率低于整定值,且无低电压闭锁和滑差闭锁时,经整定延时,低周保护动作。其中,低电压以相间电压为判据,任意两相的相间电压低于定值时闭锁低周保护。 投低周保护低频率元件&000频率滑差闭锁元件低电压闭锁
25、元件投低周滑差闭锁低周保护时间三相均有流低周保护动作 图3.8.1 低周保护方框图七、 跳闸逻辑 图3.9.1 跳闸逻辑方框图 1. 采用三相跳闸方式,任何故障跳三相。 2. 严重故障如手合或合闸于故障线路跳闸时闭锁重合闸,低周保护动作时闭锁重合闸。 八、 重合闸逻辑 本装置重合闸为三相一次重合闸方式,并由独立的重合闸起动元件来起动。重合闸逻辑方框图如下: iPACS-5911C输电线路光纤成套保护方案 一、 起动元件 起动元件分为总启动元件和保护启动元件。总启动元件用于开放保护跳闸出口继电器的正电源,保护起动元件用于启动故障处理程序。 两个启动元件的启动判据基本相同,包括:反应相间工频变化量
26、的过流继电器、反应全电流的零序过流继电器和负序过流继电器、重合闸启动继电器、低周起动继电器。低周启动继电器可经控制字选择投退。 1) 电流变化量起动 反应工频变化量的起动元件采用浮动门坎,正常运行及系统振荡时变化量的不平衡输出均自动构成自适应式的门坎,浮动门坎始终略高于不平衡输出,在正常运行时由于不平衡分量很小,而装置有很高的灵敏度。 2) 零序过流元件起动 当外接和自产零序电流均大于整定值,且无交流电流断线时,零序起动元件动作并展宽秒,去开放出口继电器正电源。 3) 差流低压起动 三相差流均大于“差动电流起动定值”且三相相间电压均小于 65额定电压,开放出口继电器正电源秒。 4) 远跳直接起
27、动 当本侧收到对侧的远跳信号且定值中“远跳直接起动”置“1”时,开放出口继电器正电源500ms。 5) 低周元件起动 当低周保护投入,系统频率低于整定值,且无低电压闭锁和滑差闭锁时,低周起动元件动作并展宽秒,去开放出口继电器正电源。 6) 重合闸起动 当满足重合闸条件则展宽10分钟,在此时间内,若有重合闸动作则开放出口继电器正电源500ms。 二、 电流差动保护 电流差动保护由分相电流差动速动继电器、分相电流差动继电器和零序电流差动继电器构成。差动保护方框图如下: 3.4.1 差动保护方框图 其他与PACS-5911相同。 6) 超高压高压线路保护方案 根据国家标准,220kV 及以上的超高压
28、线路保护通常采用双套冗余配置,因此,本项目中超高压线路保护采用主保护与后备保护一体化方案。 一、 起动元件 起动元件分为总起动元件和保护起动元件。总起动元件用于开放保护跳闸出口继电器的正电源,保护起动元件用于启动故障处理程序。 两个起动元件的起动判据基本相同,包括:电流变化量起动元件、零序过流起动元件、差流低压起动元件、远跳直接起动元件和开关位置不对应起动元件。 1) 电流变化量起动 反应电流变化量的起动元件采用浮动门坎,正常运行及系统振荡时变化量的不平衡输出均自动构成自适应式的门坎,浮动门坎始终略高于不平衡输出,在正常运行时由于不平衡分量很小,而装置有很高的灵敏度。 2) 零序过流起动 当外
29、接和自产零序电流均大于整定值,且无CT断线时,零序起动元件动作并展宽秒,去开放出口继电器正电源。 3) 差流低压起动 三相差流均大于“差动电流起动定值”且三相相间电压均小于 65额定电压,开放出口继电器正电源秒。 4) 远跳直接起动 当本侧收到对侧的远跳信号且定值中“远跳直接起动”置“1”时,开放出口继电器正电源500ms。 5) 开关位置不对应起动 当开关位置不对应时启动 二、 快速距离保护 动作方程为: UOP UZ 对相间故障: UOP =U IZKZD = AB, BC,CA 对接地故障: UOP =U (I + K 3I0)ZKZD = A,B,C ZKZD :快速距离保护定值,一般
30、取0.80.85倍线路阻抗; UZ : 动作门坎,取故障前工作电压的记忆量。 “快速距离保护”控制字控制保护投退。 三、 电流差动保护 电流差动保护由分相电流差动速动继电器、分相电流差动继电器和零序电流差动继电器构成。相关差动保护逻辑框图如下: 差动保护逻辑框图 图中三个相差动元件包括分相电流差动速动元件和分相电流差动元件。 四、 距离保护 距离继电器包括三段阶段式相间、接地距离继电器。 当正序电压高于10%Un时,距离继电器采用正序电压作为极化电压;当正序电压下降至10%Un以下时,距离继电器采用正序电压记忆量作为极化电压。 用于短线路时,距离继电器需要具备更强的测量过渡电阻的能力,为此可以
31、通过设置将 、段阻抗特性向第象限偏移;接地距离继电器由零序电抗继电器把关,可以确保区外接地故障时一定不会超越,区内故障不会拒动。 用于长距离重负荷线路时,可引入负荷限制距离继电器,防止重负荷时距离继电器误动。 系统振荡闭锁分距离保护。 距离保护逻辑框图如下: 保护起动时,如果按躲过 大负荷电流整定的振荡闭锁过流元件尚未动作或动作不到10ms,则开放振荡闭锁160ms,另外不对称故障开放元件、对称故障开放元件任一元件开放则开放振荡闭锁;用户可选择“投振荡闭锁”去闭锁、段距离保护,否则距离保护、段不经振荡闭锁而直接开放; 受振闭控制的段距离继电器在合闸过程中加速跳闸;三相重合或手合时,段距离继电器
32、加速跳闸。 五、 过流保护 设置了带延时段的、零序方向过流保护,段零序可由用户选择经或不经方向元件控制。所有零序电流保护都受起动过流元件控制,因此各零序电流保护定值应大于零序起动电流定值。手合或三重时,零序加速延时为100ms,单相重合时加速时间延时为60ms。过流保护逻辑框图如下: 六、 选相元件 采用工作电压变化量选相元件、差动选相元件和I0与I2A 比相的选相元件进行选相。 七、 非全相运行 非全相运行流程包括非全相状态和合闸于故障保护,跳闸固定动作或跳闸位置继电器TWJ 动作且无流,经30ms延时置非全相状态。 八、 跳闸逻辑 图3.10.1 跳闸逻辑方框图九、 重合闸逻辑 7) 超高
33、压变压器保护方案 一、 起动元件 装置的起动DSP设有不同的起动元件,各起动元件动作时开放出口正电源。同时保护DSP 也有独立的起动元件,保护DSP只有在相应的起动元件起动后,才进入相应的故障处理程序,这样使得装置具有很高的可靠性。 差流起动 三相差动电流 大值大于差动电流起动整定值时起动。该起动元件用来开放比例差动保护和差动速断保护。 相电流起动 当三相电流 大值大于整定值时起动。该起动元件用来开放相应侧的过流保护。 零序电流起动 当零序电流大于整定值时起动。该起动元件用来开放相应侧的零序过流保护。 零序电压起动 当开口三角零序电压大于整定值时起动。该起动元件用来开放相应侧的零序过压保护。
34、间隙零序电流起动 当间隙零序电流大于整定值时起动。该起动元件用来开放相应侧的间隙零序过流保护。 二、 比例差动保护 三、 励磁涌流判别 采用两种励磁涌流,满足用户不同需要。 1) 二次谐波原理判别励磁涌流 采用三相差动电流中二次谐波的含量来识别励磁涌流,判别方程如下: I2nd K2xb *I1st 其中I2nd 为每相差动电流中的二次谐波,I1st 为对应相的差流基波,K2xb为二次谐波谐波制动系数整定值。 2) 波形识别原理判别励磁涌流 故障时,差流基本上是工频正弦波。而励磁涌流时,有大量的谐波分量存在,波形发生畸变,间断不对称。利用算法识别出这种畸变,即可识别出励磁涌流。 四、 差动速断
35、保护 当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作跳开变压器各侧开关。 五、 后备保护 1) 复合电压闭锁方向过流 过流保护主要作为变压器相间故障的后备保护,通过整定控制字可选择各段过流是否经过复合电压闭锁,是否经过方向闭锁,是否投入。 方向元件: 方向元件采用正序电压极化,并带有记忆,近处三相短路时方向元件无死区。 复合电压元件: 复合电压闭锁开放条件是指满足故障时相间电压低或负序电压高。高中侧复压元件默认可经变压器所有投入运行的各侧的复压元件开放,低压侧复压元件仅仅可根据本侧复压元件开放。 2) 零压闭锁零序方向过流保护 零序过流保护,主要作为变压器中性点接地运行时接地故障的后备保护。 方
36、向元件所采用的零序电流和零序电压使用自产零序电压和自产零序电流。 3) 间隙零序过流过压保护 装置设有一段三时限间隙零序过流保护和一段三时限零序过压保护,来作为变压器中性点经间隙接地运行时的接地故障后备保护。零序过压和间隙零序过流元件独立启动和动作。 4) TV断线异常判别 装置对接入装置的各侧电压均设有TV断线判别功能,其判据如下: (1)、正序电压小于30V,且任一相电流大于0.03In; (2)、负序电压大于8V。 满足上述任一条件,且无保护元件起动,延时10秒报该侧TV断线异常,并发出报警信号,待电压恢复正常后延时1秒自动恢复正常,解除报警。在TV断线异常报警期间,装置将根据前述相关的
37、既定原则和相应控制字的整定情况确定复压方向过流元件和零序过压元件的动作逻辑变化。当某侧投x侧电压压板退出时,该侧TV断线异常判别功能自动解除。 5) TA异常判别 装置设有TA异常判别功能,其判据为:当负序电流I2大于0.06In后延时10秒报该侧TA 异常,同时发出报警信号,待电流恢复正常后延时1秒自动恢复正常。 6) 过负荷报警 本保护反应变压器的负荷情况,监测变压器各侧三相电流,延时进行过负荷报警判别。 7) 过负荷启动冷却器 本保护反应变压器的负荷情况,监测变压器高压侧三相电流,过负荷时起动冷却器输出两付常开接点。 8) 过负荷闭锁调压 本保护反应变压器的负荷情况,仅监测变压器高压侧三
38、相电流,过负荷时输出出一付常开接点、一付常闭接点闭锁调压。 9) 零序过压报警变压器低压侧(低压侧和低二侧)设置有零序过压报警功能,监测低压侧零序电压状况。 10) 复压动作输出 装置设有专门一副复压动作接点,用于输出装置复压判别总的动作结果。当变压器任意一侧的复压元件动作后,该副接点即闭合输出,供其他装置进行使用。 3 项目实施方案 3.1 项目实施原则 本项目技术复杂、实施周期长、时效动态性强,因此要有正确的开发指导思想、可行性研究、总体设计和系统实施,并用强有力的项目管理把它们有机地组成为一体。 总体原则是技术领先、系统策划、分步实施。 技术领先:旨在达到国内同类产品的 高水平。 系统策
39、划:鉴于本项目属于电网保护高端产品,技术要求极高,项目总体规划是否系统科学、技术路线选择是否先进正确都会影响项目成败,因此,需在仔细研究的前提下做好项目的策划,包括总体方案研究、技术路线选择、项目阶段划分等。 分步实施:根据系统规划,以及公司技术与研发人员准备情况,按阶段分步实施。 3.2 项目实施计划 z 2008.52008.10 第一阶段(规划阶段) 完成高压超高压保护需求研究,制定出本项目功能性能要求、总体方案和技术路线。 z 2008.102009.8 第二阶段(硬软件平台设计阶段): 1) 设计开发满足高压超高压保护需求硬件平台; 2) 设计开发满足高压超高压保护需求软件平台; 3
40、) 设计高压超高压保护的保护配置方案和各种继电保护算法软件。 z 2009.82010.6 第三阶段(保护装置开发阶段) 在上述软硬件平台基础上完成本项目4个型号的保护装置样机,并完成相关功能、性能测试,确认达到第一阶段明确的设计要求。 z 2010.62010.12 第四阶段(测试与试运行阶段) 1) 在国家相关检测机构进行型式试验和动态模拟试验; 2) 与电网公司安排试运行工程; 3) 产品鉴定; z 2010.62010.12 第五阶段(完善与量产准备阶段) 1) 完善整改,产品定型,提供量产所需所有技术文件 2) 开发配套检测试验设备与工具。 3) 宣传推广,量产 4 项目承担者的资质
41、 4.1 项目承担者基本情况 (以下简称“公司”)源于东南大学,创立于1995年,于2000 年整体变更设立为股份有限公司,于2006年12月在深圳证券交易所首发上市,股票简称:*,股票代码:002090。目前,公司注册资本10,200万元,员工总数超过600人,位于南京市江宁经济开发区。 公司基于对信息技术和电力、教育行业背景的深刻理解,以不断创新的高品质产品及服务创造 大客户价值为核心使命,坚持走自主创业、自我超越的“*之路”。在电力自动化、企业级IT服务、高校信息化等领域,形成了具有自主知识产权、切合客户需求的系列软硬件产品和解决方案,在行业内保持着科技领先,已成为国内知名的高科技企业。
42、目前所服务的客户包括全国500多家电力企业、200多家高等院校为主的大型客户群体。 公司建有“电力自动化研发中心”、“软件工程研发中心”和*省发改委认定的“*省数据管理与信息集成技术工程研究中心”、*省科技厅认定的“*省电力电动化嵌入式软硬件工程技术研发中心”,并与东南大学合作成立了“东大-*电力自动化研究中心”。公司内直接从事研发工作的专业人员达150余人,工程技术人员300余人。2006年,经国家人事部批准设立了企业博士后科研工作站;同年,公司通过CMMI L3正式评估,标志着*的软件开发能力和项目管理已经达到国内领先水平。公司已经获得国家有关部门认证的以下重要资质: 国家电力自动化产业基
43、地骨干企业 国家规划布局内重点软件企业(2003年至今) 国家火炬计划重点高新技术企业 中国软件产业 大规模前100家企业(2002年至今) 计算机信息系统集成一级资质 国家信息安全服务资质企业(安全工程类一级) *省高新技术企业 *省软件企业 *省首批20家重点民营科技企业 南京市十佳科技创新型企业 南京市纳税信用A级企业 4.2 项目承担者在本行业中的位置 在电力自动化领域,2001年公司自主研发的国内第一套微机型发电厂厂用电快速切换装置成功推向市场,由于在切换原理和实现方法上取得重要突破,使得该产品迅速取代进口产品,在国产600MW、300MW等大中型机组上获得市场和技术优势;2002年
44、,公司又在国内率先推出发电厂电气监控管理系统,并在山东莱城电厂、贵州纳雍电厂等大型发电厂成功投运,标志着公司在发电厂厂用电气自动化领域已站在了国内同行的前列;公司经过多年的产品线完善和提升,市场份额稳步提升,确立了公司在火电厂自动化领域的领先地位。与此同时,公司不断开拓电力自动化的其它市场,2003年,公司借助于发电厂电气自动化系统的技术积累,高起点地推出了适用于110kV 及以下的变电站综合自动化装置及系统,在*、河南、天津等多个省市电力公司得到应用,从而成为变电站自动化领域的有力挑战者。上述产品的研发成功有力地推动了公司的发展壮大,也为公司全面拓展电力自动化领域打下了良好的基础。目前,公司
45、已形成发电厂电气自动化、变电站综合自动化、调度自动化、水利水电自动化、用配电自动化、电力行业 IT系统集成及运维服务六个主要的业务方向,客户已遍及全国除台、港、澳以外所有的省、直辖市、自治区,及印度、伊朗、巴基斯坦、越南等国。 公司拥有较强的科研实力和较高的科研水平,近年来的科研成果及获奖主要有: 序号 产品名称 科研成果及获奖情况 授予单位 1 调度实时信息接入及其应用系统 2000年度科学技术进步二等奖 *省电力公司 2 *电网自动发电控制实时辅助调节系统 2000年度科学技术进步三等奖 *省电力公司 3 *电网调度生产管理信息系统 2002年度科技进步三等奖 2001年度*省优秀软件产品奖