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箱式变专用开关柜综合保护测控装置（HZS9000F）
产品研发背景概述
随着风机容量不断增速发展，目前风力发电机组单机容量已经发展至3MW以上，同时配套箱变单台容量在3300KVA以上。如果箱变35KV侧保护还沿用传统负荷开关+熔断器保护方式，已经满足不了保护需求，原因是箱变35KV侧额定电流已接近63A，这时候在国内已经无法选到合适的熔断器，至此箱变35KV侧过负荷时熔断器已不能保护箱变，所以现有箱变35KV侧必须装设断路器保护。而小型化的35KV断路器柜宽度只有500mm宽，在断路器柜保护小室面板上若同时装设箱变测控装置和35KV综自保护装置，则面板正面根本装不下，同时由于采用了多种辅助设备，使得整个系统接线故障点增多，调试、运行、维护难度相对较大。又牵涉多个厂家的设备，为产品在投运、调试和维护中的协调工作增加难度。在这种市场需求的背景下，经过公司研发人员不断创新突破，将这两套装置合并为一套一体化装置，最终研制出适用于大容量风电场对箱变及开关的一体化智能保护监测装置。并为企业节约了大量的资金成本及维护工作。
HZS9000F系列数字式风电箱变专用开关柜综合保护测控装置适用于风力发电机组配套的35kV及以下电压等级的箱式变压器及开关柜的保护及监控。该系列数字式保护与控制系统融为一体，高精度的A/D转换器，大容量的RAM和Flash Memory。针对用户的特点及需求，集中多种保护测控、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，在保证产品对变压器及开关柜的保护、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。一体化装置能够对箱变及开关柜进行保护和远程监控，全面实现对风电箱变及开关柜的“遥信、遥测、遥控、遥调”功能；实现风电工程的“少人值班” 的运行管理模式。保护无电位器调节，实现了傻瓜型保护的概念。全汉化大屏幕液晶显示操作指南，做到了人性化、面向对象的设计，是新一代理想的配电自动化产品。
风电箱变专用开关柜综合保护测控装置主要应用于风力电站箱式变压器开关柜全部信息的远程管理和自动化监控。
装置硬件
■ 后插拔方式，强弱电分离；加强型单元机箱按抗强振动、强干扰设计,可分散安装。
■ 采用32 位高性能嵌入式微机处理器，双CPU协同工作；大容量的RAM 和FlashMemory；数据处理、逻辑运算和信息存储能力强，运行速度快，可靠性高。
■ 采用12 位高精度ADC，测量精度高，计量准确。
■ 可保存跳闸记录、告警记录、操作记录等事件报告。
■ 采用大屏幕液晶，全中文显示，菜单式操作。
主要特点
■ 模块化编程；实时性好，可靠性高。
■ 变压器全方位保护控制。
■ 标准通信规约，方便与微机监控或保护管理机联网通讯。
■ 自愈式环形光纤以太网接口，保证长距离的通信可靠性。
■ -40℃～70℃宽温工作环境，满足风电场恶劣条件。
HZS9000F系列 应用于风力电站箱式变压器低压侧，能够实现全部信息的远程管理和自动化监控。
箱变全方位综合保护装置功能列表
|
序号 |
功能分组 |
功能描述 |
功能选择 |
|
1 |
电气量保护部分 |
电流速断保护 |
未投/告警/跳闸 |
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2 |
定时限过流保护 |
未投/告警/跳闸 |
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3 |
反时限过流保护 |
未投/告警/跳闸 |
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4 |
过负荷保护 |
未投/告警/跳闸 |
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5 |
负序电流保护 |
未投/告警/跳闸 |
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6 |
零序电流保护 |
未投/告警/跳闸 |
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7 |
过电压保护 |
未投/告警/跳闸 |
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8 |
低电压保护 |
未投/告警/跳闸 |
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9 |
零序电压保护 |
未投/告警/跳闸 |
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10 |
非电量保护 |
重瓦斯跳闸保护 |
未投/告警/跳闸 |
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11 |
轻瓦斯告警保护 |
未投/告警/跳闸 |
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12 |
超高温跳闸保护 |
未投/告警/跳闸 |
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13 |
高温告警 |
未投/告警/跳闸 |
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14 |
油位低告警 |
未投/告警/跳闸 |
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15 |
测量控制功能 |
系统三相电压值、三相电流值、有功功率、无功功率、频率、功率因数等模拟量的遥测。 |
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16 |
3路温度传感器（PT100）； 3路4-20mA直流测量输入。 |
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17 |
32路遥信开入量检测，信号电压为AC/DC220V |
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18 |
6路继电器输出，可用于配置成遥控及保护口使用。 |
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19 |
通信功能 |
3路以太网接口，2组单模SC光纤接口；可组成自愈式光纤环网。 |
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20 |
采用IEC60870-5-104通讯规约。 |
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21 |
8路485从机接入口。通讯管理模块可实现MODBUS协议到IEC104协议的转换。注：此模块选配。 |
选配 |
HZS9000F 装置采用了目前继电保护领域全球最为先进的32位CPU硬件平台，装置超强抗干扰能力远远高于国家标准，根本上杜绝了误动拒动的可能。
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■ 配备高速32位CPU微处理器，速度快、可靠性高、资源丰富、扩展余地大。 |
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■ 配备大容量RAM及FLASH，存储处理庞大的数据，可对故障进行录波。 |
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■ 配备最多可达2个100BASE-FX接口，3个10、100BASE-TX接口及8个RS485接口，仅支持Modbus转换为104规约。 |
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■ 配备12位的保护用A/D转换，精度高、速度快，满足各种保护精度要求。 |
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■ 配备大屏幕液晶显示器，全汉化操作、显示，不需说明书即能完成操作。 |
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■ 配备完善的LED灯光指示，装置状态及故障信息有液晶报告和LED灯光两种明确指示，运行人员一目了然。 |
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■ 完善的自检功能，装置无故障指示，即可正常运行，长期免校验。 |
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■ 装置采用背插式结构，实现了强弱电分离，内置完善的抗干扰组件，大大提高了装置的抗干扰性能，所有强电回路可以直接接入装置。 |
|
■ 装置采用全封闭结构，低功耗SMT工艺，适用于电力系统及化工、煤矿等特殊行业。 |
|
■ 装置体积小，重量轻、功耗低，非常方便安装于高压开关柜上。 |
|
■ 装置内部芯片全部采用无铅工艺，响应国家环保要求。 |
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系统部分 |
额定数据 |
装置电源 |
220V /110V（交直流通用） |
|
交流电流 |
5A或1A |
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|
交流电压 |
690V或100V |
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|
频率 |
50Hz |
||
|
消耗 功率 |
直流回路 |
<10W |
|
|
交流电压回路 |
< 0.2VA |
||
|
交流电流回路 |
< 0.2VA |
||
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精确工作范围 |
电流 |
0.075 ～ 5A |
|
|
电压 |
5 ～828.0V或0.5 ～120.0V |
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|
频 率 |
45 ～55Hz |
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|
df/dt |
0.5～10Hz/s |
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|
时 间 |
0.00～20.00s |
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|
误差 定值 |
电流电压 |
< 3% |
|
|
频 率 |
< 0.1Hz |
||
|
时 间 |
< 1% 整定时间±10ms |
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|
接点容量 |
信号回路接点载流容量 |
400VA |
|
|
信号回路接点断弧容量 |
60VA |
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|
遥信 |
扫描间隔 |
1 ms |
|
|
|
|
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防抖动 |
1～255 ms |
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遥控 |
接点容量（接通） |
5A/250VAC，5A/30VDC |
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通讯部分 |
电口参数 |
以太网端口 |
10/100Base-TX，支持自动协商功能 |
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接口标准 |
符合IEEE802.3 标准 |
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|
传输距离 |
<100 米 |
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光口参数 |
发光功率 |
>-13dbm(SM) >-20dbm(MM) |
|
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收光灵敏度 |
<-28dbm(SM) <-35dbm(MM) |
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波长 |
1310nm(SM) 1310 nm(MM) |
||
|
传输距离 |
20～80Km(SM) <5Km(MM) |
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|
连接器类型 |
SC |
||
|
传输速率 |
125Mbps |
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|
试验项目 |
参照标准 |
等级 |
|
静电放电干扰 |
GB/T 17626.2IEC 61000-4-2 |
Ⅳ |
|
射频电磁场辐射干扰 |
GB/T 17626.3IEC 61000-4-3 |
Ⅲ |
|
电快速瞬变脉冲群干扰 |
GB/T 17626.4IEC 61000-4-4 |
Ⅳ |
|
浪涌干扰 |
GB/T 17626.5IEC 61000-4-5 |
Ⅳ |
|
射频传导干扰 |
GB/T 17626.6IEC 61000-4-6 |
Ⅲ |
|
工频磁场干扰 |
GB/T 17626.8IEC 61000-4-82 |
Ⅳ |
|
振荡波干扰 |
GB/T 17626.12IEC 61000-4-12 |
Ⅲ |
|
电磁发射限值 |
GB/T 14598.16IEC 60255-25 |
符合 |
■ 环境温度：工作：-40℃～+70℃。
贮存：-40℃～+80℃, 相对湿度不大于80%，周围空气中不含有酸性、碱性或其它腐蚀性及爆炸性气体的防雨、防雪的室内；在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆转的变化，温度恢复后，装置应能正常工作。
■ 相对湿度：最湿月的月平均最大相对湿度为90%，同时该月的月平均最低温度为25℃且表面无凝露。最高温度为+40℃时,平均最大相对湿度不超过50%。
■ 大气压力：（80～110)kPa（相对海拔高度2km以下）。
备注：以实物为准
外部电流及电压经隔离互感器隔离变换后输入，经低通滤波器输入至模数变换器，CPU采样后对数字进行处理，计算各种遥测量。
IA、IB、IC为用电流输入。UA、UA、UC为电压输入，与IA、IB、IC一起计算形成P、Q、COSj等遥测量。
各种保护动作信号及断路器位置遥信、开入遥信等。共32路开入量，开入电压AC/DC220V
远方控制跳/合闸。共6路开出量。
装置内部通过计算得到的P和Q累积计算出±Kwh、±Kvarh电度量
DC1+、DC1-,DC2+、DC2-，DC3+、DC3-为三路PT100输入。
DC4+、DC4-,DC5+、DC5-，DC6+、DC6-为三路4-20mA直流遥测量输入。
装置设有重瓦斯跳闸、轻瓦斯告警、超高温跳闸、高温告警保护、油位低告警、压力异常告警保护。当非电量跳闸或告警以后如果非电量故障状态一直存在，则跳闸信号或告警信号一直保持，直到非电量故障状态解除，按复归键可以复归掉跳闸或告警信号。
保护装置的硬件发生故障（开出故障、A/D 故障等），装置的LCD 可以显示故障信息，处理完故障后，重新上电后，就可以把告警灯复归掉。
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