EP系列自供电微机保护装置

1．概述
EP系统是一个能执行保护功能的全范围数字保护装置。根据模式也可以带就地控制、远方控制、电气参数测量、自动化等功能，满足当前和未来对变电和配电站自动化、控制及保护的需要。

本设备用于环网系统柜，集成于断路器和熔断器保护柜中使用。相对于传统系统，本系统为集成式开关柜设计，带来以下优点：

·避免电子设备使用额外的控制箱。

·在安装开关柜时可减少中间连接环节，只需连接高压电缆。

·*配置直流屏及外部供电设备。

·允许工厂安装、调整和测试整个保护设备，在安装前每个单元进行一次完整的单元检查，在交货之前可对集成于开关柜中的设备进行最后的系统试验。

·同一模式宽范围对功率等级实现保护。

EP保护、测量和控制系统设计满足系统各自部分的国际标准及指导方针的要求：IEC 60255，IEC 61000-4，IEC 60298，IEC 60068，IEC 60044。

1.1特点概述

所有EP系统保护装置，均具有一个微处理器来处理来自电流互感器的信号。微处理器经过去除瞬态变量的影响来处理电流测量值，同时计算执行保护功能必须的测量值，从而确定来自设备参数瞬态值的电气测量参数有效值。

保护装置根据模式选择，有常规的带系统就地显示、设置和操作按键的EPS-L，EPS-W ，EPS-S(根据安装尺寸选择)。有适用于户外低温环境，利用拨码控制的EPS-B。两种类型均预留就地和远程通讯端口，用户需求时需订货说明。

保护装置使用具有高变比的电流传感元件测量电流，因此可用同一设备宽范围地保护功率定值。这些电流互感器或电流传感元件，在各自功率范围内具有同样的精确等级。该系统配备事件记录器用来储存保护功能执行的最后一次的脱扣信息。另外，操作的全部次数以及各种系统设置也被记录。                                                                         

1.2系统部分

EP系统包括以下部分：电子继电器，电流互感器，供电用电路和电源（依据模式）和脱扣装置（包括单稳态脱扣装置和双稳态脱扣装置）。

1.2.1 保护装置

保护装置按照模式可分为两种类型。

一种为带显示类型，如EPS-L，EPS-S，EPH-W，此类型保护装置配备一个显示器和一个小键盘，用来显示和修改保护、测量和控制设置。本保护装置在“SET”按键设有密码，保证设置一旦确定就不被进一步改变，除非密码被解开。当发生分闸故障时，分闸原因，故障电流，分闸时间及事件发生的日期和时间一同记录在显示器上。系统错误如断路器故障、温控器连接错误，也会持久在保护装置显示，直到它们被重新设置。

一种为不带显示类型，如EPS-B。此类型适用于户外低温环境，所有保护功能的参数值均由DIP开关组来设定，同时配备LED指示灯来监测装置是否工作正常。当装置由外部电源或自供电源互感器供电时，LED指示灯点亮。在这种情况下，系统准备执行保护功能。    

两种类型的保护装置均预留正面RS-232通讯接口，侧面RS-485接口。标准类型产品均只带RS-232接口，用户若需RS-485接口时，订货时需注明。所有型号的标准通讯协议为MODBUS，但其他协议也可实现。

1.2.2 电流互感器

电流互感器为高压上使用的电流互感器，用户可在以下两种互感器选择一种使用：一种为我司特制互感器具有保护和供电功能；另外一种可根据用户自己选择标准的5A或1A互感器。

用户订货时需提供互感器的型号，电流比，准确级和额定负载。

1.2.3自供电电路和电源

自供电电路处理来自供电用电流互感器的信号，并把该信号转变成DC信号以便安全地给设备供电。当一次电流在15A到630A范围内时，互感器能持续给电路提供电源。另外，当发生至20kA的短路时，回路装备有从互感器吸收**出能量的保护功能。

装置同时适用于外部电源，具有AC220V，DC24-48V电源输入和10kV绝缘水平，因此回路能直接连接到变电站的低压柜上以提供输入。同时它也具有保护跳闸回路，以及用以在维护和检查操作时注入电流进行功能试验的连接端子。

1.2.4脱扣装置

双稳态脱扣装置：该能量以12V的振幅、30ms的脉冲形式供给。在故障的情况下，这些脉冲以100ms的间隔重复以确保断路器分闸。

单稳态脱扣装置：包含DC24V，DC48V，DC110V，DC220V脱扣装置。

用户订货时，需根据实际的脱扣线圈来选择型号。 

2．保护功能
2.1过电流保护

保护装置具有一个三相过电流保护单元(3×50-51)和一个接地保护单元(50N-51N)。执行的保护曲线由IEC60255参数规定。

保护装置执行的过电流保护功能如下：

   ·相过流保护功能（51）

   ·零序过流保护功能（51N）

   ·相速断保护（50）

   ·零序速断保护（50N）

相间故障设置的曲线参数有以下意义：

   t(s) ≡脱扣时间

   I≡流经相的实际电流

   In.A≡额定电流设定

   I>≡容许的过载系数

   K≡曲线因数

   I>>≡短路（瞬时）电流因数

   T>>≡短路（瞬时）延迟时间

·NI，VI，和EI曲线的门槛电流值=1.1×In .A× I>

·DT曲线的门槛电流值=1.0×In.A× I>

·瞬时门槛电流值=In.A× I>×I>>

在相接地设置时，参数近似于相间故障设置。每个参数详细如下:

To(s) ≡脱扣时间

Io≡零序电流

In.A≡相额定电流设定

Io>≡容许的涉及相电流的相接地漏电因素

Ko≡曲线因数

Io>>≡短路（瞬时）电流因数

To>>≡短路（瞬时）延迟时间

·NI，VI和EI曲线的门槛电流值=1.1× In.A × Io>

·DT曲线的门槛电流值=1.0×In.A ×Io>

·瞬时门槛电流值=In.A× Io>×Io>> 

2.2温度保护（外部脱扣）

设备具有一个数字式无源接点输入以跳闸断路器。

当无源接点接通至少200ms时，断路器才脱扣。这样就能避免了因为外部干扰而引发的脱扣。此项功能主要用在变压器的过热保护。

脱扣输入与一个测量电力变压器油温的温控器触点连接。当达到较高设置点时，相应触点闭合，从而使断路器脱扣。相比传统的线圈，具有*连接到低压电源的优点。传统的线圈易导致控制回路过电压的发生。

这种脱扣输入也能连接到输出接点，用于远方终端控制、报警和辅助保护装置的跳闸。

2.3 零序保护

零序保护是过电流保护的一种特殊形式。它主要用于具有中性点绝缘或补偿的电力系统，系统中相接地故障电流值取决于系统电缆的电容和故障发生点。总的来说，短电缆运行的中压用户设备只需确定一个保护装置脱扣的较小零序电流门槛值，**此值，保护装置脱扣。

用覆盖三相的环形铁芯电流互感器探测相接地电流，不取决于各相电流的测量，防止了各测量互感器的误差。作为规则，在任何接地电流设置小于额定相电流的10%的情况下，必须使用此项保护（例如 400A额定相电流而相接地故障小于40A）。

但是，在长电缆运行（线路的一般运行情况）时，故障必须根据电流方向（有方向的）来辨别。如果不考虑零序电流的方向，电容电流可能引发非故障线路的跳闸。

提供的曲线有NI（一般反时限曲线），VI（甚反时限曲线），EI（较反时限曲线）和DT（定时限）。参数设置同相接地故障过电流功能（2.1 过电流）设置一样，但需把Io>系数Ig用安培直接设置的值替代。因此，这个独立于相间故障电流设置的参数，能调整到非常低的接地电流值。

·NI，VI和EI曲线门槛电流值=1.1 × Ig

·DT曲线门槛电流值=Ig

·瞬时门槛电流值=Ig × Io>>

3．测量功能
3.1 电流

EP系统测量所得的电流值对应于每一相电流有效值：I1，I2和I3。半个波中使用八个采样点及五个连续半波的计算平均值。系统每秒更新测量数据。从5A到电流互感器较大额定功率范围120%的测量精度均为1级。零序电流的测量方式和相电流相同。

·电流测量：I1，I2，I3和Io

4. 应用
4.1变压器保护

配电变压器要求不同的保护功能。这些功能主要取决于额定功率和设备的可靠性水平。一般来说，保护额定容量50kVA～2000kVA的配电变压器，

应有以下保护功能：

·50≡相过流保护

保护一次回路中的相间短路或二次侧端头相间短路。当保护柜中没有断路器时，保护功能由熔断器执行。

·51≡速断保护

保护损坏变压器的过载越限或一次线圈的匝间短路。

·50N≡零序过流

保护相接地故障或相对二次线圈短路。

·51N≡零序速断

保护一次对地或对二次线圈的小接地电流故障。

·49T≡温度保护

保护变压器*的油过热。

上述保护系统功能如下：

环网 系统

系统

柜型

额定功率

EPR

负荷开关熔断器组合柜

50kVA…2000kVA

 

环网 系统

系统

柜型

额定功率

EPS

断路器柜

50kVA…2000kVA

4.2总线保护

用户电力设备需要总线保护，发生故障时，将系统从正在运行的网络中隔离。这样，已运行的线路就不会跳闸，也不会影响其它用户的电力供给。同样当发生故障时，将用户设备从有故障的电力网络隔离开，从而保护用户设备。

在此类保护中，所有能在一次变电站中检测到的故障必须在变电站中被检测到，这样故障能在线路跳闸前被清除。

·50≡过流保护                                            

·51≡速断保护

·50N≡零序过流

·51N≡零序速断

4.3 线路保护

线路保护是指当线路发生故障时将该线路从电网中隔离，而不影响其他线路。一般来说，它处理所有发生在主变电站或变电站和终端用户间的故障。发生在电力系统这些区域的故障类型主要与线路的性质、电缆或架空线路及中性点接地类型有关。在架空线电力系统中，绝大多数的故障是暂时现象，因此多数线路发生重合闸。另一方面，这些架空线路在接地电阻非常大而零序电流非常小的地方可能发生相接地故障。在这些情况下，必须使用零序中性电流检测。这里不包括非暂时故障的地下电缆。此外，电缆有带接地电容的缺点，接地电容意味单相接地故障含有容性电流。

l        50≡过流保护

l        51≡速断保护

l        50N≡零序过流保护

l        51N≡零序速断保护

5．电流互感器
EP系统可适用于标准的5A或1A电流互感器(穿芯式，浇注式，开启式均可)。用户订货时，提供电流互感器的型号，电流比，准确级和额定负载即可。

6．技术数据
6.1额定值

输入电源：AC              220VAC±30%

                    DC              24VDC…60DC±30%

自供电源：I>5A（双稳态线圈）  

                      >15A（单稳态线圈）

负载：0.7Ω

绝缘试验              2kVAC；50Hz;1min

电压脉冲：普通        5kV;1.2/50μs;0.5J

/微调模式             1kV;1.2/50μs;0.5J

6.3 电磁兼容性

IEC60255-11      中断                  200ms

                 波动                  12%

IEC60255-22-2    静电放电              8kV

（IEC61000-4-2，IV级）

IEC60255-22-3    电磁辐射场            10V/m

（IEC6100-4-3，III级）

IEC60255-22-4    快速瞬时干扰          2kV

              （IEC61000-4-4）

IEC61000-4-5     浪涌试验              4kV；2kV

IEC61000-4-6     无线电感应频率        150kHz…80MHz

                 信号（EN50082-2）

IEC61000-4-8       磁场                 30A/m；50Hz

（EN50082-2）

EN50081-2/55011    辐射发射             150kHz…30MHz

           一类，A级

6.4气候试验

IEC60068-2-1    缓慢温度变化　低温   　-10oC；120min

                                        -25oC;960min

IEC60068-2-2    缓慢温度变化  干燥   　+60oC；120min

                              高温      +70oC;960min

IEC60068-2-3    湿热循环                +40oC；92%；5760min

6.5机械试验

IEC60255-21-1  振动试验（正弦曲线）    10-150Hz；1g反应                 

振动试验 （正弦曲线）   10-150Hz；2g强度

IEC60255-21-2      冲击试验 反应           11ms;5g

冲击试验 强度           11ms;15g

撞击试验 强度           16ms;10g

7．EP 保护，测量和控制模式

7.1模式及功能的描述

EPR保护装置安装在负荷开关熔断器开关组合保护柜内。所有的保护功能由电子系统执行，但变压器一次侧的大电流相间短路例外。

EPS保护装置设计用于进线保护及变压器保护，它安装在断路器保护柜上，所有保护功能都有它来实现。

单个装置能保护环网系统柜中50kVA到2000kVA的额定容量变压器。

EP保护，测量和控制系统模式

EP

基本保护

 

单相电流传感器

OP

接地（零序）电流传感器

OP

数字输入

2

数字输出

2

电源24VDC…125VDC/220VAC

是

自供电

OP

通讯

 

MODBUS-RTU协议

是

RS232设置接口

OP

RS485远程控制接口

OP

EPSOFT 设置和监控编程

OP

保护

 

相过流和速断（50-51）

是

零序过流和零序速断（50N-51N）

是

温度保护（49T）

是

指示

 

脱扣原因指示

是

校验（测试）

 

电流输入测试模块

是

测试输出接点

是

测量

 

电流

是

OP-可选

 7.2选择和订货数据

 例如：对于带有自供电源EP保护装置，有曲线保护，速断保护功能的真空断路器柜，分闸线圈为DC24V，带232通讯口和卧式柜门安装，该订货数据是：EPS-S10A124.

 7.3试验和维护

EP保护，测量和控制系统为运行时可以进行必要的操作试验和维护试验而设计。在几个试验等级之间存在差别，使不中断设备运行和进入开关柜的高压电缆室成为可能。

· 一次电流试验。这种情况即在设备完全退出运行时进行试验，因为它包括了操作负荷开关和出线电缆接地。这时，输入电流流经高压电流互感器，以校验在预置的时间内保护装置分闸负荷开关。另外，查看显示的脱扣信息和储存的所有事件记录。

执行该检查的步骤如下：

-         分闸开关柜中负荷开关，然后将出线电缆接地

-         进入电缆室，然后将试验电缆穿过电流互感器

-         连接试验电缆到试验电流输入设备

-         分闸接地开关，操作至合闸位置，将弹簧储能，取下操作手柄，开关柜准备分闸

-         接入试验电流，检查脱扣时间是否正确。查看出现的脱扣是否正确显示

所有的电流互感器必须做脱扣试验以检查完整系统的运行。