GE-UR系列IEC61850微机保护监控装置
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硬件
GE-UR系列IEC61850微机保护监控装置
2009-4-11 | 力通公司

概述
通用型UR系列继电器是一种在世界范围内处于领先地位的保护与控制产品。该系列继电器建立在一种公共的模块式平台上。所有的UR系列产品都具有高性能保护、可扩展I/O选择、集成监视与测量功能为一体等特点,可实现高速度通讯并具有强大的编程和配置能力。UR系列产品是电力系统关键设备保护与管理的基础。UR系列产品既可以作为独立的装置使用,也可以构成整个电力自动化系统的一部分。
UR系列产品通过EnerVistaLaunchPad软件进行管理和配置。这一功能强大的软件包包括在每一台继电器的供货之中,这一软件的使用既能够实现整定值的编程配置,也能够实现对整定值文件进行管理,使用该软件包可以访问最新版本的固件/文件。该软件还可以作为一个进入变电站自动化系统的窗口来使用。
UR系列产品供货时可以有多种配置。它可以以19"水平安装机箱形式供货,也可以以较小尺寸的(3/4)垂直安装机箱形式供货。UR系列继电器由下列模块组成:电源模块,CPU模块,CT/VT模块,数字输入/输出模块,变送器输入/输出模块。所有的硬件模块和软件选项都可以在订货时确定。

(1)设备特性
应用灵活性:多个I/O选择,可编程逻辑(FlexLogic),模块化,可满足用户的特殊要求需要更少数量的外部装置配合—多功能装置集成了保护和控制功能,可编程按钮和状态显示LED,以及通讯接口模块化结构—通用硬件的应用减少备件的库存,即插即用的模块降低了维护成本并使维护过程简化公共平台—缩短培训时间并降低设计成本。
使用高速度通讯降低配线和安装成本—继电器之间可交换的输入和输出取得继电器间的交互高效率且是以灵活方式获取信息—多种通讯方式以及多种通讯规约的选择减少系统事件分析时间和成本—事件顺序报告、录波、数据记录、IRIG-B时间同步。

(2)、设备作用
 所有发电、输电和配电保护以及电动机保护;
 发电机、变压器、母线、馈线和电动机的差动及相间以及断路器的保护、监视、测量与控制;
 电力系统变电站以及工厂自动化;
 数字式故障记录以及事件顺序记录;
 通过数据和趋势分析实现有计划的维护;

(3)、保护与控制
 完备的保护与控制能力(见特性表);
 配备多达96个数字输入和64个数字输出;
 固态(可控硅)输出模块可实现快速跳闸;
 配备多个模拟量变送器I/O(RTD,dcmA);
 配备双电源(订货选择);

(4)、通讯
 网络通讯方式:以太网光纤(冗余备选),RS422,RS485,G.703,C37.94;
 多种规:IEC61850,DNP3.0Level2,ModbusRTU,ModbusTCP/IP,IEC60870-5-104,EthernetGlobalData(EGD)(以太网全球数据);
 直接I/O:UR系列继电器之间的二进制数据交换;

(5)、监视与测量
 同步功能(2005年下半年可供货);
 录波功能—多达64次事件的记录;
 事件记录—可记录1024个带时标的事件,数字输入的分辨率为0.5ms;
 数据记录—最多16个通道,用户可选择采样率;
 配备故障测距以及用户可编程故障报告功能;
 配备断路器工况监视功能,包括断路器拉弧电流(I2t)的监视;
 测量—电流、电压、功率、功率因数,频率和电流谐波;

(6)、用户接口以及编程
 就地访问配备前面板显示屏和小键盘,就地PC访问配备RS232接口;
 用户可编程就地显示,LED指示及操作按钮;
 使用FlexLogic,FlexCurves和FlexElements实现个性化保护与控制功能;
 提供EnerVistaLaunchPad软件—简化了继电器配置和编程过;
 多种语言选择—法文,中文,俄文;

具体功能介绍

1、保护与控制
UR系列继电器包括了最完整的而且是与众不同的保护算法,这些算法能够提供无与伦比的安全性以及系统运行时间。UR系列产品的特性表
配合不同的保护与控制功能,UR系列继电器配备不同形式的I/O(特定功能应根据具体型号而定)。所配备的I/O包括:
▲  CTs和VTs
UR系列继电器最多可以配置24个模拟量电流互感器(CT)和电压互感器(VT)信号,这些信号用于监视交流电力线路。该系列继电器支持1A和5A的CT。可用的特殊功能模块包括:一个带灵敏接地输入的CT模块(该模块可以在高阻抗接地系统中提供接地故障保护)和一个高阻抗故障检测模块(用于因导线下垂引起的故障提供可靠检测)。
▲  数字
UR系列继电器配置96个数字输入(电力系统电压额定值最高可以为250V)和64个数字输出。这些输入与输出可以在变电站或其他保护应用中用于监视和控制较大范围的辅助设备。数字I/O模块的类型包括:以跳闸确定额定值的A型模块、C型模块以及快速C型模块、自保持模块和固态模块,这些模块或者是带直流电压和电流监视的模块,或者是不带电压和电流监视的模块。机械闭锁输出可以与安全联锁应用配合使用,这样就可以取代机械式开关。所有的数字I/O模块都具有低于4ms的动作速度,I/O模块既支持湿触点也支持干触点。
具有较高电流断开能力以及快速跳闸和复归能力的固态输出模块是直接跳闸应用的理想选择。
▲  变送器I/O
RTD和dcmA模块可以用于监视系统参数,例如,温度、振动,压力,风速和流量等。模拟输入可以用于从控制器到SCADA系统,到可编程逻辑控制器或者到其他用户接口装置(例如,面板显示)的硬线连接。
▲  远方I/O
远方I/O特性提供一种在UR系列继电器或其他符合IEC61850标准的IED或控制器之间共享数字点状态信息的手段。远方输出与其他UR系列装置的远方输入可以通过符合IEC61850标准的GSSE和GOOSE(或符合UR系列早期版本中所采用的UCA2.0标准规约的)通信系统进行无缝连接。建议在分布逻辑和I/O中使用安全对等通讯方式来设计较复杂的方案。
▲  直接I/O
直接I/O可以为连接在一段专用的光纤(单模或多模)上的UR继电器,RS422,G.703,或C37.94接口提供安全的对等通讯。在这种情况下,无需连接任何开关设备,因为IED设备可以直接环形连接或者冗余(双)环形连接配置。这一特性已经进行了速度优化,可以在分布逻辑应用中使用,作为选择,这一特性也可以作为单继电器机箱输入/输出数量的扩展来使用。

2、监视与测量
UR系列继电器包括了对所有交流信号的高精度测量与记录功能。电压、电流、以及功率测量作为继电器的标准配置功能已经在继电器之中配置。作为全波形RMS幅值或仅作为基波频率RMS幅值和角度(矢量)的电流参数在UR系列继电器中也是可测量参数。UR系列继电器还可以作为一个数字式故障录波器(DFR)的替代品来使用。
测量值包括:
*  同步相量
*  电压相量(幅值和相角)
*  电压对称分量
*  电流相量
*  电流对称分量
*  电流一个周波(有效值)的RMS值
*  有功、无功和视在功率
*  功率因数(每相和所有相的值)
*  电度以及频率
被测量的信号可以就地显示,也可以上传,被测量信号还可以存储在一个录波记录或者数据记录文件之中。
诸如录波、事件记录、数据记录等诊断功能与EnerVista软件工具结合使用可以大大缩短故障的排除时间
并能够在出现一次系统故障的情况下简化报告的生成过程。
▲  录波
该系列继电器最多可配备64个录波通道,这些通道用以监视任何的物理I/O点或监视内部的数字和模拟变量。波形追踪和数字状态功能能够提供电力系统以及特定触发事件期间捕捉的运行数据的可视显示。采样率最快为每个周波64次采样,最多64个故障记录可以存储在UR系列继电器之中。
▲  事件记录器
记录器可以捕捉1024个事件,数字输入0.5ms扫描,可以提供SOE记录器功能。使用EnerVista软件工具可以汇总来自多个装置的事件记录,而使用IRIG-B时间同步功能能够对整个系统的UR继电器事件进行时间同步,这样便可以进行更精确的事件分析,进而进行更快捷的故障排除。
▲  数据记录器
一般性运行数据可以最多配备16个数据记录通道,每个通道都配备一个用户可编程采样频率功能,采样频率可以从1秒到1小时。所有的数据都存储在非易失性存储器之中,所以,在继电器失电的情况下信息依然可以保持。通过EnerVista软件工具可以很容易地进行数据追踪以便对数据进行查看和详细分析。
▲  故障报告和故障测距
若干种UR继电器支持故障报告功能和相关的故障位置数据。故障报告包括相关于一次被触发的事件数据并能够提供距故障点的距离。信号源和触发条件是用户自定义的内容。
▲  跳闸回路监视
断开的输出触点之间的直流电池电压得到必要的监视,如果电压变为虚拟零时,监视功能将触发报警功能。当监视回路断开时FlexLogic将作出相应指示。与每个跳闸触点相串联的电流传感器能够提供一个串联保持功能。

3、用户接口
UR继电器的前面板上设有强大的就地HMI(人机接口)。就地显示用于监视、状态信息、故障诊断和UR继电器配置等。当用户自定义条件满足时文本与有效数据结合的用户自配置信息也可以被显示出来。通过小键盘的使用可以方便数据访问,也可以进行UR继电器的定值修改。
面板上的48个用户可编程LED可以取代外部安装的显示灯,这些LED可用于显示主要的状态信息。此外,随UR继电器还提供14个预先定制的LED和可以自定义的LED标签。
为了能够通过EnerVistaLaunchPad软件方便地对继电器进行访问,在前面板上还设有一个RS232接口,该接口可用于PC机的就地连接。继电器上还设有以太网接口,该接口的使用可以实现通过网络访问继电器。
▲  用户可编程按钮
使用用户可编程按钮可以执行手动控制,断路器操作或者锁定功能。通过使用机械式的、由按钮控制的闭锁输出可以取代外部安装的开关和双位置继电器。用户订货时可以订购7个用户可编程控制按钮(3个为标准配置,4个为额外选择)。另外,随UR继电器的订货还可以额外订购12个外型较大的用户可编程控制按钮。每个按钮的控制过程完全由编程控制,其操作可以直接记录在事件顺序记录器中,这样便提高了故障排除的水平。每个按钮的作用可以通过加标签明确指示。
▲  多种语言
UR继电器支持多种语言。在就地显示、前面板、EnerVista设置软件产品说明书上都可以提供法语、汉语以及俄语选择。英语和用户选择的语言之间通过开关很容易地互相转换。

4、编程
UR继电器可以用作变电站的一个硬逻辑控制器,该控制器可以扩展保护装置的I/O容量并可以取代现有的事件顺序记录器(SOE)。UR继电器通过I/O模块可以快速执行可编程逻辑,这一功能可以超过任何普通保护继电器。由逻辑组件库支持的图形编程工具使继电器的应用和配置变得简单易行。在包括变电站自动化、间隔控制以及远方I/O等电力系统应用中,UR继电器所具有的控制功能、自动化功能、I/O扩展能力以及数据汇集能力等等都使其成为理想的选择。
FlexLogic
FlexLogic的使用大大简化了UR继电器的编程过程和使用过程,真正实现了强大的而且是灵活的保护与控制解决方案。
FlexLogic的应用使辅助元件的应用以及接线要求降低到最低水平,也就是说它的应用使复杂的方案变得简单易行。确定输入、元件、以及输出关系的逻辑可以根据现场的实际情况,通过使用逻辑方程在现场按顺序进行编程处理。除UR继电器的硬件外,继电器的内部还设有远方输入和输出,这些输入和输出可以通过通讯接口与其他继电器连接使用(分布式FlexLogic)。UR继电器的触点输入输出能力可以扩展。
FlexElement
使用FlexElements可以实现用户自定义保护功能。FlexElements可以通过编程对下列量作出响应:继电器测量的任何量(例如,相接地和顺序电流和电压、功率、频率、功率因数);任何信号或任何两个信号之差;继电器输入信号的任何值的变化和变化率。应用实例包括:正序过电流、负序过电流,过电压,过功率,低功率因数,温度差,频率变化率等等。通过使用FlexElementTM用户可以对继电器进行编程使继电器能够更加适用于特定应用情况的要求。
FlexCurves
标准的时间过电流曲线(IEEE,IEC,GE型IAN,和I2t曲线形式)包括在UR继电器之中。使用FlexCurves可以进行时间电流曲线的自定制,这种自定制可以用来简化UR继电器与其他保护装置之间的配合。
▲  多定值设置组
六个独立的定值设置组可以存储在UR继电器的非易丢失的存储器之中。这里提供了一种易于使用而且是完全可编程的机制,这种机制可以快速地把启用的定值进行开关转换。多定值设置组适用于所有保护元件。

5、通讯
UR继电器支持多种多样的通讯媒体和通讯规约,与新的和现有的通讯设施与设备相匹配。
选择包括以太网光纤(可选择冗余配置)和RS485接口。随着高速度继电器之间通讯局域网的出现,在局域网上通过远方I/O执行装置之间的控制可以节省大量的装置之间的硬接线。把UR继电器与LentronicsJungleMux多路转换器结合使用户能够很容易地运行一个高速度的通讯网络。
UR继电器所支持的规约有IEC61850,DNP3.0,ModbusRTU,ModbusTCP/IP,IEC60870-5-104,EthernetGlobalData(EGD)。这些规约的使用可以把继电器很容易地连接到电力系统的自动化系统上,而这些规约又集成在UR继电器之中,这样就消除了使用规约转换器装置的必要性。
▲  和嵌入式IEC61850的兼容性
IEC61850是变电站中智能装置之间信息交换与相互配合的新的国际标准。使用符合IEC61850标准的C60可以降低成本,简化与变电站保护与控制应用相关的工程设计、试运行、运行以及维护的复杂性。在执行UCA2.0的7年过程中,GE公司一直处于领先地位,而现在GE公司又率先开始采用IEC61850标准。IEC61850标准允许不同厂商的IED装置之间进行无缝连接。除了装置的互用性之外,这些规约可以通过一个局域网(LAN)而不是通过连接在RTU上离散的接线控制一个变电站。
在Ethernet上的对等通讯可以实现若干套IED装置的分布式控制,这样就消除了把一套RTU连接到一个远方SCADA系统主站的必要性。UR继电器所具有的高速度信息传输能力使大范围的而且是价格昂贵的硬线互连成为不必要。
▲  直接I/O通讯
这一特性功能的应用使在一个专用光纤(单模或多模)上,通过RS422、G.703或者C37.94接口在若干个UR智能装置之间交换二进制信息成为可能。在这种情况下,无需开关设备,这是因为IED装置可以直接以环形方式或者冗余(双)环形方式连接。这一特性功能可以对速度进行优化而且这一特性功能对于高频方案、分布式FlexLogic应用或单UR继电器机箱I/O容量的扩展都特别适用。在冗余环形配置的应用中,每条信息都以两个方向同时发送,这样便减少了报文时间并增加了可靠性。
自监视功能设置在继电器的内部,借助于该功能在通讯连接失灵的情况下,用户可以确保保护方案的正确行为。借助于光纤连接和直接I/O特性功能,可以把100km范围内的UR智能装置连接成网络,这种连接不需要增加额外的通讯设备。

6、蓬勃发展的家族
自1998年问世以来,UR系列产品迅速发展,目前展现在用户面前的是一个完整系列的保护、监视和控制产品。当前的UR系列产品包括:

B90母线差动系统
B90可广泛应用于低压、高压和超高压的母线保护(最多可配备24条馈线)。同时还配置有断路器失灵保护。该母线保护可以执行快速安全的低阻抗保护,跳闸时间低于一个周波,平均跳闸时间为0.75个周波。

B30母线差动系统
B30是一种能够提供合理性能价格比的母线保护。该装置的保护与测量集成在一起,它可以对配备6条或6条以下馈线的单母线执行高速安全(跳闸速度低于一个周波)低阻抗的保护。
C60断路器保护系统
C60是变电站不可以缺少的控制器,它可以为变电站的断路器保护、控制与监视提供一揽子解决方案。C60能够对变电站自动化应用中所必须的程序化逻辑提供快速的而且是决定性的执行。

C30控制器系统
C30是一种数字式IED装置,它可以用作变电站中不可缺少的程序化逻辑控制器。该控制器的应用可以扩展保护装置的I/O容量,它可以取代现有的事件顺序记录仪(SOE)。使用它所具有的I/O能力,C30可以提供快速的而且是决定性的程序化逻辑的执行,对此,普通保护继电器是绝对不能相媲美的。

D60线路距离保护系统
D60能够给任何电压等级的传输线路(单相或三相跳闸应用)提供全特性的距离保护。它的主要功能由5段式相同和接地距离保护组成,有5种高频保护方案为单相跳闸所配备的功能先进的相选择器包括在方案之中,现场试验证明它在一个500kV的系统中对300ohm的故障作出正确响应。

D30线路距离保护系统
D30是一种性能价格比优良的保护装置,其功能主要集中在距离保护,它可以作为中压输电线路的保护也可以作为主要传输线路、发电机以及变压器的后备保护。除三段相与接地距离保护功能外,D30还具有一系列的保护、控制、监视、测量以及通讯功能,这便体现出它的超凡性能价格比。

F60馈线保护系统
F60馈线保护系统以一种集成、经济和简捷的方式给馈线提供高性能保护、控制监视和测量。F60中包括了GEMultilin的独特的高阻抗故障检测功能,该功能可以对由下垂线路引起的故障进行快速可靠的检测。

F35多馈线保护系统
F35以一种集成方式对多馈线提供保护和测量。F35是唯一在电力行业应用的可以同时保护6条馈线的馈线保护产品。如果母线电压需要保护,F35即可以同时保护5条馈线。F35设有多相、中性点/接地或灵敏接地延时以及瞬时过电流元件,所以说,F35能够为配电网络提供有成本效益的灵活的解决方案。

G60发电机保护系统
G60可以为交流发电机提供综合保护,该保护装置可用于任何容量的汽轮发电机、燃机、水轮发电机以及由其他涡轮机驱动的发电机。G60是GE制造发电机标准配置的保护,它所能够保护的机组容量可以达到1000MW。该保护包括了先进的自适应能力,多种I/O选择及配置,其特性能够最大程度地缩短发电机的停机时间。

G30发电机保护系统
G30能够为小型发电机和中型发电机提供保护,对于需要发电机和变压器结合进行保护的应用情况,G30也是一个合适的选择。G30中包括了先进的自动化功能、多种I/O选择及配置,其特性可以最大程度地缩短发电机的停机时间。

L90线路差动保护系统
L90是一种先进的电流差动继电器,该继电器可以用作架空传输线路的保护,可以应用的传输线路包括任何电压等级的串联补偿线路和高压地下电缆。在保护方案之中,既包括了三相跳闸和单相跳闸方案也包括了自动重合闸功能。电流差动方案基于一种全新的算法,该算法已经由GE公司申请专利。L90是同类产品中的第一台数字式电流差动继电器。

L60线路相位比较系统
L60是一种先进的线路相位比较继电器,它可以用作架空传输线路的保护,可以应用的传输线路包括任何电压等级的串联补偿线路和高压地下电缆。保护方案中包括三相跳闸和单相跳闸方案以及重合闸功能。

M60电动机保护系统
M60是一种全功能的马达保护硅电器,它可以用于中型和大型电动机的保护与管理。M60包括了诸如增强过热模型、标准与自定义过热限制曲线、电流不平衡偏差、运行与停机指数冷却曲线、可选择的RTD模块以及热/冷电动机补偿等等先进功能。

N60网络稳定与安全装置
N60是一种灵活配置装置,它可以作为广域网保护、甩负荷以及后备方案的组件来使用。N60是一种功能强大的而且是可以灵活配置的平台,利用该平台可以架构通讯网络,它所架构的通讯网络可以支持分立元件数量超过100个。

T60变压器保护系统
T60是一种三相多绕组变压器保护继电器,它可以用作小型、中型和大型电力变压器的主保护及管理。T60包括了诸多先进的特性,例如,用于CT变比匹配的自动或用户自定义幅值基准量绕组选择以及用于变压器绕组配置的自动相移补偿等功能。先进的算法使继电器用于变压器保护时实现区内电缆连接或区内接地装置连接。

T35变压器保护系统
T35是一种三相变压器保护继电器,它可以用于任何容量的变压器的保护,所保护的变压器最多可以有6个绕组/制动。与T60比较,T35是一种更具针对性的变压器保护装置,然而,T35依然包括了诸多先进功能特性,例如,用于CT变比匹配的自动或用户自定义幅值基准量绕组选择以及用于任何变压器绕组配置的自动相移等功能。
 

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IEC 60870-5-104.pdf
IEC 60870-5-102.pdf
IEC 60870-5-101(2002).
IEC 60870-5-101(1997).pdf
netEasy2.0用户使用手册(IEC61850专用版).pdf
netEasy-1500网关用户手册(全面支持IEC61850)
netEasy2.0用户使用手册(IEC61850专用版)
 
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