备用电源自投说明书进线保护及备自投

ST200B

微机型备用电源自投装置

珠海思创电

气有限公司 ZHUHAI STRONG ELECTRIC CO.,LTD 目 录 1.装置概述1 1.1应用范围1 1.2功能特点1 2.技术性能指标3 2.1工作环境条件3 2.2电气技术参数3

3.装置原理结构5

3.1软硬件平台5

3.2结构与安装6

4.功能介绍6

4.1备用电源自投6

技术

说

明

书

4.2保护功能8

4.3监测功能8

4.4事件记录9

4.5故障录波10

5.参数设定说明11

5.1系统参数11

5.2定值参数13

6.人机界面使用说明13

6.1信号指示灯14

6.2小键盘14

6.3液晶显示14

附图一、交流回路原理图

附图二、操作回路原理图

附图三、装置端子排图

1.装置概述

1.1应用范围

ST200B是由双处理器构成的基于交流采样原理的数字式备用电源自投保护装置，主要适用于66KV及以下电压等级小电流接地系统。它属于ST2000中低压变电站成套保护测控装置系列中的一员。

1.2功能特点

本装置在软硬件及结构设计上采用了最新技术，保护功能完善，测量精度高，性能可靠，抗干扰能力强，可直接分散安装于开关柜上。该装置主要具备以下一

些特点：

☆硬件采用美国德州仪器公司(TEXAS INSTRUMENTS)的高性能工业级DSP(数字信号处理)芯片+专用微处理器，双CPU结构，综合处理速度是常用16位微处理器的数十倍。

☆整机全部采用贴片工业级芯片，集成度高，工作稳定可靠。

☆采用国际最新铁电存储器存储重要数据，具有容量大、掉电不丢失数据、使用寿命无限、存取速度快等特点。

☆软件采用C++高级语言及嵌入式汇编语言编程，模块化结构，便于升级维护。☆机箱为标准2U机箱，全封闭铝合金双层结构，美观大方。上层为CPU板，采用了四层印刷电路板，下层为交流模块板及操作回路板，上下层板间采用金属隔板隔离，抗干扰性能良好，结构紧凑可靠，安装调试方便。

☆保护配置灵活齐全，各种保护功能均可通过控制字自由投退，具备远方在线修改定值功能。其中发电机保护、变压器主后备保护等具有复杂出口逻辑的装置具有软件可编程输出逻辑功能，大大增加了装置的适应能力。

☆保护和监测的电流回路各自独立，既保证了测量的精度要求，又保证了保护的安全性、可靠性。

☆装置的模拟量输入、开关量输入、电源输入及通讯接口部分采用了变压器隔离、光电隔离、TVS管保护等抗干扰措施，使得装置的抗干扰能力特别强。☆采用全中文简体汉字液晶显示界面，多层菜单、图标方式显示操作，显示信息丰富，薄膜小按键操作方便。显示屏幕采用128*64点阵蓝光高亮液晶模块，人机界面极为友好。

☆装置可记录100次历史事件记录，记录内容详细。

☆具有在线故障录波功能，可记录7次录波数据，每条记录包含各交流通道10周波采样数据及开关输入量状态，装置屏幕可以显示录波数据及实时交流量波形图。

☆装置提供谐波分析功能，可以提供三相电压电流的直到11次的奇次谐波数据。

☆操作回路板设计新颖，采用最新的保持电流自适应设计，无需用户选择断路器跳合闸保持电流。

☆装置具备完善的动静态自检功能，在线监视装置各部分工作状况，装置的两个CPU之间可以相互监视工作状况，当发现装置某部分工作不正常时自动发出告警信号，并闭锁相关保护出口，大大提高了装置工作可靠性。

☆装置具有三级看门狗，外部硬件看门狗、CPU硬件定时器看门狗和软件看门狗，使装置在各重情况下均不会死机。

☆装置具有强大的通信功能，用户可以选择RS485或CAN总线通讯方式。

2.技术性能指标

2.1工作环境条件

2.1.1环境温度：-20°C –60°C

2.1.2相对湿度：5% - 95%

2.1.3大气压力：86 - 106KPA

2.2电气技术参数

2.2.1额定数据: 交流电流：5A或1A

交流电压：100V

频率：50Hz

电源：DC(AC)220V(110V)，允许偏差±20%

2.2.2过载能力：交流电流回路长期运行------2I n

10s-----------10I n

1s------------40I n

交流电压回路 1.5U n连续工作

2.2.3功率消耗：直流回路不大于15W

交流回路不大于0.5VA

2.2.4精确测量范围：保护电流0.1In - 20In

测量电流0.1In - 2In

电压5V - 200V

2.2.5测量精度：保护电流<2%

测量电流<0.2%

保护电压<1%

2.2.6保护整定范围：电流0.1In - 20In 级差0.01A

电压5V - 200V 级差0.1V

时间0s - 100s 级差0.01s

2.2.7保护动作时间：在1.5倍定值下所有保护固有动作时间不大于35ms 2.2.8开入回路：DC(AC)220V，2mA（外部提供电源）

或DC24V，1mA（装置内部提供电源）

2.2.9开出接点：DC24V(线圈)；触点可连续通过DC220V，5A电流2.2.10绝缘电阻：装置所有电路与外壳之间的绝缘电阻在标准实验条件

下，不小于100M 。

2.2.11介质强度：装置所有电路与外壳的介质强度能耐受交流50Hz，电压

2kV，历时1min试验，而无绝缘击穿或闪络现象。

2.2.12电磁兼容特性辐射电磁场干扰试验：符合国标GB/T14598.9的规定。

快速瞬变干扰试验：符合国标GB/T14598.10的规定。

脉冲群干扰试验：符合国标GB/T14598.13的规定。

抗静电放电干扰试验：符合国标GB/T14598.14的规定。

3.装置原理结构

3.1软硬件平台

装置采用本公司新一代保护软硬件通用平台。主芯片采用美国德州仪器公司(TEXAS INSTRUMENTS)的高性能工业级DSP(数字信号处理)芯片

TMS320LF2407A，该芯片处理速度为40MIPS，具有强大的数字信号处理能力；协处理器采用TI的超低功耗微处理器MSP430F149，该芯片为总线不出芯片的16位单片机，具有丰富的片上外设，有很强的控制处理能力。两个芯片通过高速同步串口(SPI)通讯，相互协作，共同完成装置的各项功能。

装置硬件扩展了美国RAMTRON公司最新的大容量铁电存储器(FRAM)，该存储器具有菲易失性、存储速度快、容量大等特点，用于保存保护定值、故障录波数据、历史事件记录等重要数据。

模拟量变换由交流输入板完成。该板采用超小型CT、PT，完成大电流、电压到微处理器可接受的低电压的转换。

装置软件是基于本公司最新的保护软件开发平台开发完成，该平台大部分代码采用C++高级语言编写，对于涉及到硬件最底层功能或特殊保护功能则采用汇编语言编写，这样既保证了软件的可读性，又满足了装置的实时性要求。

保护装置硬件框图如图3.1.1。

当需要维修拆卸电路板时，首先切断装置供电电源，取掉机箱后部可插拔端子，将面框上下四个固定螺钉拆掉，然后在面框右侧背后解掉交流量输入电缆头，即可将装置整体电气部分（交流量输入板除外）一起抽出。

机箱外形尺寸如图3.2.1，安装开孔尺寸如图3.2.2，安装示意图如图3.2.3。

UNIT:mm

图4-1 系统主接线示意图

如图4-1，进线1为主电源，进线2为备用电源。由主电源转为备用电源供电的动作过程由装置自动完成；由备用电源恢复回主电源供电的动作过程由手动方式进行转换。

备自投充电条件：

1、有关软硬压板投入；

2、进线1、进线2均有电压；

3、1DL处于合位，2DL分别处于分位；

4、无闭锁条件。

以上条件均满足，15S后装置完成充电过程。

备自投放电条件：

1、有关软硬压板退出；

2、闭锁接点闭合；

3、两进线处于相同位置；

4、备用进线（2#）无压；

5、装置保护动作；

以上任一条件满足，装置立刻放电。

初始条件是1DL处于合位，2DL处于分位，进线均有压。满足以上条件15S后，装置充好电。当发现进线1失压，装置启动自投逻辑：首先跳开1DL，然后合上2DL，完成自投动作逻辑过程。此时检测相关开关位置应正常转换（1#进线处于分位，2#进线处于合位）成功，装置报告自投成功；否则自投逻辑启动15S之后，装置报告自投失败。

当由于外部原因发生装置自投失败，必须由运行人员检查外接设备工作状态后，装置才能恢复正常工作。

4.2保护功能

4.2．1三元件二段相间过流保护

装置取样Ia、Ib、Ic实现两元件三段相间过流保护功能：速断、限时速断和过流。速断保护为无延时跳闸，二段、三段保护跳闸时间可以分别整定。三段保护可分别用软压板投退。三段相间过流保护动作后备自投自动放电。

4.2．2 零序过流保护

对于接地电流比较大的场合，装置提供零序过流保护。零序电流由专门的零序CT提供。零序过流保护带一段定时限，可以选择跳闸或告警。

4.3监测功能

4.3.1交流量监测

装置具有专门的测量电流回路输入，用于实现高精度的电量监测功能。装置通过交流采样计算可以提供电压、电流、三相有功、三相无功、三相视在功率、三相功率因数、四相限电度、频率等电气量。装置的功率采用两表法测量，因此必须正确接入测量电流的A相和C相，接入电压的相序也必须正确。本装置接入了两段母线电压，在计算功率时，优先采用1段电压，当1段无压时，则采用2段母线电压。上述电气量可以在装置的液晶屏幕上察看，也可以通过通讯总线上传。电压、保护电流及电度量显示方式为二次值，测量电流、功率则直接显示一次值。

借助于DSP的高性能数据处理能力，装置提供了两段母线电压(Uab1、Ubc1、Uab2、Ubc2)、母联保护电流(Ia、Ic)的谐波分析功能。可以提供每路交

流量3、5、7、9、11次谐波的幅值大小，并可以柱状图形式直观显示各次谐波与基波的百分比值。

4.3.2非电量监测

装置共具有14路非电量输入回路。输入回路可以选用多种供电方式：DC(或AC)220V（或110V），这几种方式需在外部输入端子提供相应电压；DC24V，在这种方式下，非电量输入回路的电源由装置内部DC/DC提供，外部端子只需接入无源接点即可。采用何种供电方式由用户在订货时提供。

装置已在硬件和软件上充分考虑了非电量采集的去抖措施，没有特殊要求时装置可以分辨到10ms的脉冲宽度，分辨精度为2ms。

一般情况下，装置的前四路和最后四路非电量已作内部定义，前四路定义为：备自投投入硬压板，闭锁备自投，#1进线跳闸位置，#2进线跳闸位置。后四路非电量输入定义为：跳闸位置，合闸位置，手动跳闸，手动合闸，在采用装置内部操作回路时这四路已由内部连线接入，因此这四路非电量端子不能再作其他用途。当保护装置采用外部的操作回路时，应当在这四路端子上接入相应的信号以保证装置动作逻辑的正确性。

当需要采集转发外部脉冲电度表的脉冲计数时，为了适应电度表的输出需要，非电量输入应当选用DC24V供电方式。装置可以接入4路无源脉冲量，位于非电量输入的第7~10号端子，分别定义为反向有功电度、容性无供电度、正向有功电度、感性无功电度。

4.4事件记录

装置可以记录共100条历史事件记录。记录包括备自投动作、备自投失败、过流保护动作、PT断线信号、非电量输入变位、控制回路断线、装置故障等各

种类型事件，每条记录包含了事件发生的时标（精确到毫秒）、事件发生时的各种交流输入量值、各路非电量状态等信息。

事件记录按照发生时间的先后顺序存储，当事件超过100条时，装置自动依次用最新的记录覆盖最旧的记录。在装置的液晶屏幕上可以察看各条事件记录内容，也可以通过通讯总线上传记录。

4.5故障录波

装置可以存储7条故障录波信息。每条信息包含了录波的时标（精确到毫秒）、10个录波通道数据。

故障录波由保护动作信号触发，记录的数据包括触发前5周波、触发后5周波，共约200ms的数据。录波的时标对应的是录波触发时刻的时间。对于ST200B 备自投装置，10个录波通道分别对应于母线电压Uab1、Ubc1、Uab2、Ubc2、母联保护电流Ia、Ic、备用、备用、备用、非电量状态。对于交流量，录波数据格式为每周波记录24点，每条录波信息的每个通道包含240点数据；对于非电量，每点数据包括了14路非电量输入的状态，共记录240点数据。

录波信息按照触发时间的先后顺序存储，当超过7条录波信息需要存储时，装置自动依次用最新的信息覆盖最旧的信息。

在装置的液晶屏幕上可以察看各条故障录波信息内容（不包括非电量输入状态），也可以通过通讯总线上传录波数据。由于显示屏幕精度所限，液晶屏幕上的波形显示做了插值处理，所显示的幅值刻度仅做定性分析使用。

作为故障录波中的一项特别功能，装置可以实时动态显示当前各录波通道的交流量波形，并可以调节显示幅值比例。类似于示波器的这项功能方便了现场交流量调试工作。图4.5.1直观的说明了故障录波数据在装置屏幕上显示格式。

5.1系统参数

装置在正式投运前，应正确输入系统参数以保证装置正常运行。

5.1.1保护口令

保护口令是保护装置的操作授权，进入“系统设定”、“定值设定”、“通道校准”、“开出传动”菜单均需要输入正确的保护口令。保护装置出厂设置的默认口令是0000，保护口令的设置范围为0000~9999。修改保护口令后应牢记修改后的值，否则将无法进入上述菜单进行操作。

5.1.2通讯地址

当装置采用RS485总线通讯方式时，必须输入正确的通信地址。通讯地址是总线通讯的装置标识。为保证通讯正常，总线上连接的所有装置的通讯地址必须保证唯一，它的设定范围是0000~0254。

5.1.3波特率

波特率是装置通讯速率参数，可以选择的通讯波特率有：1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps。同一总线上装置的通讯波特率设置必须保持一致。

5.1.4 CT变比

CT变比指测量电流互感器的一次二次比值。变比的二次值装置已默认为5A(或1A)，这里只需要用户输入变比的一次值。

5.1.5 PT变比

PT变比指电压互感器的一次二次比值。变比的二次值装置已默认为100V，这里只需要用户输入变比的一次值。

5.1.6事件显示

用于选择事件记录的显示方式，可以选择“自动弹出”或“人工查询”。选择前者时，当装置显示运行监视菜单，发生事件时，记录会自动弹出；选择后者则不会。

5.1.7滚屏延时

可以设定运行监视菜单的自动滚屏延时时间。设定的范围为0000~9999s，当设定为0s时，装置退出自动滚屏显示模式，需要用户手动翻看。

5.1.8时间、日期设定

这里设定的是装置的系统时钟。显示方式为：年--月--日；时:分:秒。装置投运前，应正确输入该时钟。系统时钟设定后，一般不需要校准，装置失电时，时钟可以照常运走。

5.2定值参数

6.人机界面使用说明

装置的人机界面分为三个部分，一为信号指示灯；二为轻触小键盘；三为大

屏幕汉字液晶显示。三部分分工合作，互为补充。

图6.1.1面板布置图

6.1信号指示灯

装置面板右上方具有四个指示灯，分别指示为“运行”、“动作”、“告警”、“通讯”。正常运行时，“运行”灯点亮为绿色，表示保护装置工作正常；当备自投或保护动作时，“动作”灯点亮为红色；装置有告警信号时，“告警”灯点亮为红色；“动作”、“告警”灯具有自保持功能，一旦该灯点亮，除非按下“复归”键，否则该信号灯保持常亮；“通讯”灯指示装置通讯状况，当装置发送或接收数据时，该灯保持闪烁。

6.2小键盘

装置面板右下方有“确认”、“上”、“下”、“左”、“右”、“复归”六个键。“复归”键用于复归保护动作、告警信号灯。“确认”、“上”、“下”、“左”、“右”五个键与汉字液晶显示配合使用。“确认”键用于进入子菜单或退出当前菜单；“上”、“下”、“左”、“右”用于移动光标，“上”、“下”键也可以用于修改参数数值。

6.3液晶显示

装置前面板靠左位置装有一块128*64点阵液晶模块，可以显示图形、简体汉字、数值等信息。装置采用多级菜单显示操作方式，菜单目录结构如图6.3.1所示。

图6.3.1菜单结构图

件型号、当前屏显示的内容提示、备自投充电状态、显示的屏号。特别的提示是，通过“左”、“右”键可以切换谐波数据的显示方式（数值显示或柱状图显示）。

6.3.2主菜单 监视，系统设定，定值设定，通道校准，开出传动，事件记录，故障录波。全部采用直观的图标显示。通过“上”、“下”、“左”、

“右”键选择要进入的菜单，按下“确认键”，即进入光标所在项子菜单。屏幕的最下方为滚动条。

6.3.3系统设定菜单

进入系统设定需要输入保护口令。通过“上”、“下”、“左”、“右”键，输入正确的口令，

按下“确认”键即进入系统设定菜单。通过“上”、“下”键选择欲修改的参数，光标所在位置为反显色。选中后，按“左”或“右”键移动光标进入修改状态，通过“上”、“下”键可以进行修改数值。修改完该参数后，通过“左”或“右”键退出修改状态。修改完后，按“确认”键保存参数并退出该菜单，回到主菜单。

6.3.4定值设定菜单 输入正确的口令，

按下“确认”键即进入定值设定菜单。通过“上”、“下”键选择欲修改的定值，光标所在位置为反显色。选中后，按“左”或“右”键移动光标进入修改状态，通过“上”、“下”键可以进行修改。修改完该定值后，通过“左”或“右”键退出修改状态。

当所有修改操作完成后，按一次“确认”键，可以保存修改过的定值并退出修改定值项，回到主菜单。

6.3.5通道校准菜单 为了消除由于硬件不一致而引起的各交流输入通道的差别，特设通道校准，通过软件来调整平衡。进入通道校准需要输入保护口令。通过“上”、“下”、“左”、“右”键，输入正确的口令，按下“确认”键即进入通道校准菜单。

屏幕中每一行的第一栏数字为该通道系数，第二栏数字为调整后该通道的显示值，通过修改通道系数，使得显示值与外加交流量基本一致。通过“上”、“下”、“左”、

“右”键，可以完成通道系数的修改，修改完后，按“确认”键保存系数并退出该菜单，回到主菜单。

6.3.6开出传动菜单

输入正确的口令，按下“确认”键即进入开出传动菜单。可以通过“上”、“下”键选择欲传动的继电器，按“左”、“右”可以闭合所选择的继电器，按“复归”键复归已闭合的继电器，按“确认”键返回主菜单。

6.3.7事件记录菜单

进入事件记录菜单，如图6.3.8所示。通过“上”、“下”键翻看各条记录。对于需要记录动作参数的事件，如过流2段保护动作等，按一次“左”或“右”键即可显示该事件发生时的各交流量。按“确认”键返回主菜单。

6.3.8故障录波菜单

如图6.3.9所示。

、“右”键移动光标选择“上”、“下”键的功能。当光标在屏幕左上角时，“上”、“下”键的功能是放大、缩小显示比例；

当光标在屏幕左下角第一格时，“上”、“下”键的功能是左右平移X 坐标，每按一次坐标平移24个采样点；当光标在屏幕左下角第二格时，“上”、 图

特别说明：

保护装置正常运行时，液晶屏幕显示运行监视菜单，动态刷新各显示量。当

系统参数中“事件显示”设置为“自动弹出”时，当有保护事件发生，屏幕自动切换到事件记录菜单，显示当前最新发生的一条事件。另外，当保护进入“系统设定”、“定值设定”、“通道校准”、“开出传动”菜单时，为了保证操作正常，保护功能将自动退出。退出上述菜单后，保护功能自动重新投入。