第一章概述

1. 1 产品适用范围

在风力发电站和光伏发电站设计过程中，为降低线路损耗，一般在风机旁或者逆变器旁配置10/35KV箱式升压站。风电厂各风机间距达数百米，离集控室较远；光伏站的每个逆变器离集控室也较远，升压变均处于空旷的野外，自然环境比较恶劣，不方便人工巡视；使得箱变测控成为风电或光伏电站的监控难点。

光伏箱变测控装置能够对箱变进行保护和远程监控，全面实现对风电箱变的“遥信、遥测、遥控、遥调”功能；实现风电或者光伏工程的“少人值班” 的运行管理模式。

1.2 产品概述

传统的风电或光伏电站采用分散设备如PLC、防雷模块、PT、电流变送器、电压变送器等来完成对变压器的保护、测控和信息上传等功能。由于采用了多种辅助设备，使得整个系统接线故障点较多，调试、运行、维护难度相对较大。同时牵涉多个厂家的设备，使得产品在投运、调试和维护中的协调难度也比较大。

ZRR300箱变保护测控装置采用一体化设计，集中了多种保护测控、非电量保护、通讯、就地控制等功能，一台设备即可完成多个设备才能协调完成的任务，在保证产对变压器的保护、测控、信息交换等相同的功能前提下，降低了产品使用难度和运行维护成本。

集中监控

将多种分散装置和仪表的功能集中组合，实时监控变压器的电流、电压、油位及油温等电量和非电量，并通过双光纤组成光纤环网，将数据上传至主站。

增强对变压器的保护功能

集成了传统变压器继电保护的功能，如三段式过流保护、零序保护、过电压及低电压保护等，其保护功能可以投退，方便用户选择使用。

事故记录及存储功能

装置记录变压器的运行状况，对于变压器的保护跳闸事件、遥控事件、开关变位、非电量变位等SOE事件按时间顺序记录，可以根据用户需求进行删减（需口令），方便用户调阅和检查。

就地操作

相对传统的监控方案，本装置配置了显示器和键盘，方便维护巡检人员就地调阅变压器的监控、保护、开关变位、历史记录的等信息。

维护方便

装置采用整体化设计，相对分散装置和仪表组合监控，降低了接线复杂程度，简化了维护手续和成本。

1.3 产品分类及功能简介

类别	主要功能	300 纯测控	300F 带光纤环网	300G 带光纤环网，带通讯管理机功能
遥测	交流测量：三相电流、三相电压、频率、功率因数、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度;	√	√	√
	6路电流、6路电压	√	√	√
	直流测量：共6路标配2路4-20mA（可增至3路，订货时需注明）标配3路热电阻	√	√	√
遥信	40路开入，其中前12路固定为非电量保护信号输入	√	√	√
遥控	9路继电器输出，用于保护输出或普通遥控输出	√	√	√
保护	非电量保护：轻瓦斯、重瓦斯、高温、超高温、变压器油位低、油位高、压力释放阀、高压熔断器A相、B相、C相，非电量1、非电量2 常规保护：三段式电流保护、零序电流保护、过电压保护、欠电压保护	√	√	√
遥控	9路继电器输出，用于保护输出或普通遥控输出	√	√	√
通信	2个自愈型光纤通讯接口，可组光纤环网		√	√
	2路以太网通讯接口	√	√	√
	1个485通讯口（可增至2路，订货时需注明）	√	√	√
规约转换	标配6路RS485接口（可增至10路，订货时需注明） 1路以太网通讯接口			√
记录	记录最近发生的35次事故及操作记录	√	√	√

1.4 产品特点

采用4U半层标准铝合金机箱；
采用32位处理器，16位AD采样，主要元件全部采用进口器件，保证了装置电气设计上的高可靠性，产品通过了严格的型式试验和电磁兼容测试，保证了产品在恶劣环境下的适应能力和可靠性，实现每周波64点采样；
数码管显示，适应极限高低温（-40℃~75℃正常工作）；
采样精度高，测量电流、电压精度为0.5%；
交直流宽范围辅助电源，工作范围为AC或DC85~265V；
40路开关量输入(含非电量输入)，装置自带DC24V驱动；
9路继电器输出；
6路直流量测量，标配3路热电阻输入，标配2路4-20mA输入（可增至3路4-20mA输入,订货时需注明）；
2路以太网，10/100M自适应，支持MODbus和IEC 60870-5-103/104通讯协议；
可配置规约转换模块（标配6路RS485接口,可增至10路RS485接口，1路以太网接口），支持现场多种设备接入和规约转换，方便各种就地设备以光纤方式上传各种信息；
高抗干扰性，通过10项电磁兼容认证，所有指标均为最高等级通过。

第二章主要参数和技术指标

2.1 技术参数

技术要求	功能要求	应用参数
辅助工作电源	电源输入	AC/DC85~265V
	频率	50Hz
	功耗	正常运行≤10W；装置动作≤15W
电流输入	额定值In	5A(1A)
	测量范围	0～1.2In
	测量误差	≤±0.5％
	功耗	≤0.5VA/相
电压输入	额定值Un	100V/270V/690V；
	测量范围	0～1.2Un
	测量误差	≤±0.5％
	功耗	≤0.5VA/相
其他测量精度	频率	≤±0.01Hz
	功率因数	≤±1.0%
	有功功率/无功功率	≤±1%
开关量输入	通道数	40路
	输入方式	无源接点（自带24V驱动）
	隔离方式	光电隔离，隔离电压2500V
接点输出	通道数	9路
	工作电压	AC250V，8A
	输入方式	空接点
	隔离方式	光电隔离，隔离电压2500V
通讯接口	通讯接口	2路光口、2路以太网、2路485口，最多可配置10路485规约转换模块
	隔离类型	光电隔离
	波特率	RS485：1200bps～9600bps 光口：155M、1310nm、ST接口、单模≥20Km 以太网：10M/100M自适应
	通讯规约	Modbus/IEC 60870-5-103/104等

2.2.正常工作大气参数

工作环境条件	无爆炸危险、无导电尘埃、无腐蚀性的场所。
工作环境温度	-40℃~+75℃，不宜存储在碱性、酸性或易爆气体环境中。
工作环境湿度	在最高温度为75℃时相对湿度不超过50%；在较低温度下可以有较高的相对湿度，如在环境温度为20℃时，环境最高湿度可达90%；因气温变化偶尔产生的凝露，应采取特殊措施。
大气压力	80kPa~110kPa
防护等级	IP50

2.3.绝缘性能

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20MΩ。

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历时1分钟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。。通信回路有防雷电路，不得进行任何交流或直流耐压测试，否则将损坏防雷器件！

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1.2/50µs的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压5kV。

第三章装置外观及安装

3.1 产品外观示意图

4.1 保护功能

1）三段式过电流保护

每段各设一个软压板进行保护功能的投退，且每段保护各有一个动作电流及动作时

间定值，各段保护相互独立。

2）三段式零序过电流保护

当零序电流大于设定电流时，经延时跳闸或告警。

3）过负荷保护

当过负荷保护软压板及控制字投入时，任意一相电流大于过负荷电流定值时，经延

时告警。

4）非电量保护

该保护功能为标准配置。提供重瓦斯、轻瓦斯、超温、温度高、油位低、油位高、压

力释放阀、高压熔断器 A、B、C 相保护的直跳接口。并通过控制字选择延时跳闸/告警，

同时采集遥信。

5）过电压保护

投入过电压保护压板和控制字，当线电压大于设定值时，经延时跳闸或告警。

6）低电压保护

投入低电压保护压板和控制字，低电压设最小动作门槛，当三相线电压小于 57V 时，

低电压保护不再动作，经延时跳闸或告警。

7）PT 断线

任意两相线电压之差>40V；Umin<0.1Un，I 有电流(>0.2In)；以上判据满足时，判为

TV 断线，延时 10s 告警，报告“TV 断线告警”。

8）箱变高低压侧二次电流值 I 计算和 CT 变比平衡

此装置差动保护的原理是把主变低压侧的电流值转换成高压侧的值，来达到 CT 变比

的平衡从而实现差动保护。

箱变两侧在保护装置内部和外部进行 Y/Δ转换，对应分为 Y 侧和Δ侧两种。记主变容

量为 S，高压侧额定一次电压值为 Un1，额定一次电流值为 CT11，额定二次电流值为 CT21；

低压侧额定一次电压值为 Un2，额定一次电流值为 CT12，额定二次电流值为 CT22。装置

内部对各侧额定二次电流值计算

9）差动电流(差流)和制动电流的计算

装置输入两侧侧电流，两侧侧电流方向均指向变压器。高压侧的电流为 IH，低压侧

电流转换成高压侧电流后记为 IL。由两侧电流的相量和按相构成两相差流 Id，作为差动

速断和比率差动继电器的动作量，见(3)式。由两侧电流的幅值和的二分之一按相构成制

动电流 IR，作为比率差动继电器的制动量，见(4)式。

按 2.1 节对主变各侧的定义，差流及制动电流计算如下：

10）差动速断保护

差动速断保护为反应差流的过电流继电器，用以保证在变压器内部发生严重故障时快

速动作跳闸。差动速断保护差流定值按躲过变压器的励磁涌流、最严重外部故障时的不平

衡电流及电流互感器饱和等整定。

任一相差流大于差流起动定值时，装置起动。装置起动后，任一相差流大于 Icdsd 时，

差动速断保护动作。保护的动作条件见逻辑图 4.1.1。

11）比率差动保护

比率差动保护可有效区分主变内外部故障，内部故障时动作，外部故障时闭锁。本装

置采用三段折线的比率差动特性，按相设置，动作方程见(7)、(8)和(9)式，动作区见下图。

该特性能可靠躲过外部故障时的不平衡电流，IR>3IeH 时比率差动制动系数取 1，以提高

抗差动 CT 饱和能力。图中的 Ie 为高压侧的额定电流 IeH。

各相比率差动保护满足动作方程后，经涌流闭锁、CT 故障闭锁，对构成该相差流的

各侧各相电流进行分相涌流制动后出口。保护的动作条件见逻辑图 7.2。

差流起动定值 Idqd 一般取变压器额定电流的 30%。比率差动制动系数 Kblcd 一般取

0.5。式中的 Ie 为高压侧的额定电流 IeH。

12）CT 断线检测

差动 CT 二次回路故障，包括回路单纯断线和端子排接触不良、爬电、相间和相对地

击穿等多种，通称 CT 断线。CT 回路发生单纯断线时，故障支路电流降为 0。而发生其他

类型故障时，故障支路电流不一定降为 0，有时还可能上升。保护的动作条件见逻辑图

4.1.2

CT 断线是一种故障情况。装置检出 CT 断线后，予以报警，其控制定值 CTDX 的取

值含义为： 0：退出， 1：检测 CT 断线并闭锁差动保护， 2：检测 CT 断线但不闭锁差动保护

CT 断线判别条件为：

1）三相 CT 断线不判断；

2）各侧电流最大值不大于 1.2Ie；

3）各侧电流最大值 Imax>0.1In；（In=5A 或 1A）；

4）仅一侧(Imin/Imax)<0.85；（In=5A 或 1A）。

13）差流越限报警13

满足下述任一条件，延时 5S 报警，提示差动回路异常。恢复正常后，延时 5S 返回。

差流报警门槛定值 Idbj 按避开有载调压变压器分接头不在中间位置时产生的最大差流，或

运行时因其他原因产生的最大差流整定。保护的动作条件见逻辑图 4.1.2。

1）任一相差流大于差流起动定值 Idqd。

2）任一相差流大于 Idbj，且大于各侧最大相电流的 1/4。、

14）电弧光保护功能

电弧光保护以电流单元为基础分组，弧光探头可以整定关联到任意一组电流信号上。

当弧光单元把光信号从弧光传感器传输到主控单元时，并且同时电流启动元件动作，电弧

光保护动作；装置可选择弧光信号动作单判据作为动作逻辑判断

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光伏箱变测控装置的工作原理

第一章概述

1. 1 产品适用范围

1.2 产品概述

1.3 产品分类及功能简介

1.4 产品特点

第二章主要参数和技术指标

2.1 技术参数

2.2.正常工作大气参数

2.3.绝缘性能

第三章装置外观及安装

3.1 产品外观示意图

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