微机保护单元
一、MMP-II系列微机保护装置概述
1．引言
MMP-II系列微机保护装置适用于110kV及以下电压等级的保护、监控及测量，可用于线路、变压器、电容器、电动机、母线PT监测、备用电源自投等回路及主设备的保护、控制与监视。单元化的设计使其不但能方便地配备于一次设备（如：高压开关柜等），也可以集中组屏、集中控制。规范的现场总线接口支持多个节点协同工作，实现系统级管理和综合信息共享。
装置结构采用半插件后插拔方式，分为总线电源板、CPU插件、交流插件及液晶驱动板，硬件设计的简洁使结构更加紧凑、小型化，插件式的灵活结构使生产、维护更加简单；装置整体嵌入式安装，开关量输入、继电器输出及通讯接线端子可插拔，给用户接线带来了极大的方便。
从模拟量的采样到继电器跳闸，保护装置使用全数字处理。保护及测量过程中数字技术的广泛应用有效地抑制开合电流（冲击电流）、高频瞬态过程、瞬态DC电流分量和CT饱和度变化的影响。
2．特点：
· 硬件设计简洁精练、标准统一，后插拔的结构设计，方便了现场安装调试；不同类型的保护单元只是采用不同的软件组态，保护功能稳定可靠；保护类型齐全、统一。
· 采用新型抗干扰器件，良好的抗震、抗干扰设计使装置在恶劣的环境中仍可正常工作。
· 开关量输入为DC220V电压等级，增强了开关量输入的抗干扰能力。
· 完善的自检功能，使运行管理人员对装置的工作情况能准确地把握。
· 掉电保持功能可使数据更加安全。
· 良好的大屏幕用户界面，图文并茂、内容丰富，全面反映运行状况，操作简单。
· 实时波形及棒图的显示，增强了模拟量输入信号的信息量。
· 采用可编程器件，支持在线编程，能更好的满足用户的要求。
· 元件级、工程级、现场用户级的三级可编程方式，使程序组态更加灵活。
· 采用矢量化的测量、保护算法，增强的滤波程序，不但可以提高精度，而且能更加有效的抑制干扰，更容易实现各种监测、保护功能。
· 采用数字电位器调整测量精度，避免了由于电位器温漂带来的测量误差，大大提高了装置的稳定性、可靠性。
· 参数的整定及保护功能软压板投退可在远方设定调整。
· 保护电流整定值范围为3~99.9A,动作值可达3%精度，频率测量精度可达0.02Hz，四条反时限
保护功能符合IEC标准，动作时间误差不超过±5%或±50ms
· 故障录波功能为故障情况下对系统进行分析提供了方便。
· 通讯端口硬件采用平衡两线制RS485标准接口，软件协议符合IEC870-5-103,并可支持多种协议及Can总线接口，通信协议的标准化，可以方便的与各类设备联网。
· 报警、保护出口可编程，使保护方式更加灵活。
· 具有防跳功能，使继电保护系统设计更加完善
二、人机界面
1．特点
· LCD显示器可以图形方式显示一次主接线图，也可以图形（汉字提示）方式显示主菜单、子菜单、保护信息、故障录波；LCD显示器的亮度也可由面板上电位器进行调节；为延长LCD寿命,装置设计了可编程的屏幕保护功能。
· LED显示具有运行、断路器、报警、故障等状态指示。
· 测量包括：
三相电流、三相电压、接地电流或残压、频率、计量脉冲电度等直接测量值。
三相线电压、接地电流或残压、负序电流、负序电压、有功功率、无功功率、功率因数、有功和无功电度等计算值。
· 保护功能可根据需要组态，数量仅受MCU容量限制。
· LCD可显示最后32个事件记录，这些事件记录包含有事件的名称极其附加信息，如时间、日期、电压有效值、电流有效值等，而且掉电不丢失。
· LCD可显示开关量输入的状态及模拟量的输入波形和棒图。
· 故障录波可记录所选通道的电流或电压波形，记录时间由故障前的时间和故障后的时间组成，故障记录的时间与所选录波通道数有关。
· 实时时钟的时间、日期可由时间菜单设定，也可由变电站自动化系统或GPS来同步校时，内部电池可保证电源消失，时钟继续工作。
2．菜单
菜单采用Windows界面风格，有一次系统图，共有十个子菜单，依次为：调试，功率，时间，数值，告警，事件，设定，周波，录波，电度等,详细的操作方法请参考装置的使用说明书。
三、装置功能
1．模拟量输入
· 采用高精度、动态范围宽的互感器，提高了信号测量的精度和可靠性
· 可提供12路电压、电流模拟量输入
· 测量精度0.5级，保护精度3.0%
· 电流保护范围3~99.9A,电压保护范围1~100V
2．开关量输入
· 10路开关量输入
· 外接DC220V电源，提高了装置开关量输入的抗干扰能力
· 可接受2路脉冲计数信号，使电度符合计量标准
3．继电器输出
· 跳闸、合闸出口各一路
· 低压侧跳闸出口一路（变压器）
· 装置故障信号出口一路
· 报警出口四路，可自行定义
4．监视和自诊断
装置中的硬件和软件被连续的自监视,保证了装置的高可靠性，并减少了对常规检验的需要。
监视和自诊断范围：
· 回路/设备主要工况
· AT（CT）、VT（PT）断线告警信号
· 控制回路断线告警信号
· 装置内部异常（数据、定值、存贮部件、端口等）告警信号
5．事件和故障记录
始终显示最近32个事件记录，如果产生新的故障，则将覆盖最早的故障，记录能详细地描述电力系统的故障以及保护装置的反应情况。
事件记录详情包括：
· 记录故障跳闸、开关变位、外部操作
· 时间、事件值和事件类型
· 分辨率1ms，失电保持，记录32组。
表-1 事件记录（SOE）
|
记录类型 |
故障，越限，开关（逻辑量）变位，外部跳合，设定修改 |
|
记录事件数 |
32 |
掉电保持 |
|
记录内容 |
时标，事件类型，事件值 |
|
时间分辨率 |
1 mS |
|
|
事件记录查询方式 |
远方 |
通信召唤 |
|
就地 |
图形式LCD显示器 |
6．通信
采用平衡两线制RS485通信，通过标准规约IEC-60870-5-103与我公司SCADA系统或第三方的系统进行联网运行，实现所有信息的访问。
· 远方监视
· 遥控
· 保护参数的远方设定
· 远方测量
· SOE事件记录
· 开关设备的监测
· 故障录波分析
四、保护功能
1．保护功能组态
MMP-Ⅱ系列微机保护装置的软件采用模块化的设计方法，软件模块间可自由组态。
例如：电流主元件“I”与过量子元件“>”组合则构成了过电流保护元件“I>”，以下给出了模块间可能的组态方式。
表-2 功能组态表
|
子元件
主元件 |
-- |
> |
< |
\I@0 |
\I@1 |
\I@2 |
_/ |
|
I |
|
I> |
|
I\I@0 |
I\I@1 |
I\I@2 |
|
|
Ix |
|
Ix> |
|
Ix\I@0 |
Ix\I@1 |
Ix\I@2 |
|
|
I+kI2 |
|
|
|
|
|
I+kI2\I@2 |
|
|
_/-I |
|
_/-I> |
|
|
|
|
|
|
I0 |
|
I0> |
|
|
|
|
|
|
I2 |
|
I2> |
|
|
|
|
|
|
U2> I |
|
U2> I> |
|
|
|
|
|
|
I--> |
I-->> |
|
|
|
|
|
|
|
Ijs |
|
Ijs> |
|
|
|
|
|
|
I-Is |
|
I-Is> |
|
|
|
|
|
|
I-I |
|
|
|
|
|
|
I-I_/ |
|
U |
|
U> |
U< |
|
|
|
|
|
U2 |
|
U2> |
|
|
|
|
|
|
U0 |
|
U0> |
|
|
|
|
|
|
Ux |
|
Ux> |
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
F< |
|
|
|
|
|
Ch-H |
Ch-H-- |
|
|
|
|
|
|
2．保护功能配置
MMP-Ⅱ系列微机保护装置中每种类型的单元都可以实现表-10中所有的保护功能，其组态数量仅仅受MCU性能的限制。鉴于大多数用户的要求以及我公司多年的实践经验，如用户无特殊要求，则各种保护单元将以缺省功能配置（表-3）。
表-3 MMP-II系列微机保护装置缺省功能配置表
|
装置类型
功能 |
LⅡ |
MⅡ |
TⅡ |
TAⅡ |
TBⅡ |
CⅡ |
BZTⅡ |
QHII |
MJⅡ |
符号 |
|
|
·■ |
·■ |
|
·■ |
·■ |
·■ |
|
|
|
I> |
|
Ⅱ段过电流保护 |
·■ |
·■ |
|
·■ |
·■ |
· |
|
|
|
I> |
|
Ⅲ段过电流保护 |
·■ |
|
|
·■ |
·■ |
·■ |
|
|
|
I> |
|
功率方向过电流保护 |
· |
|
|
|
|
|
|
|
|
I-->> |
|
一般反时限电流保护 |
· |
|
|
· |
|
· |
|
|
|
I\I@0 |
|
非常反时限电流保护 |
· |
·■ |
|
·■ |
·■ |
·■ |
|
|
|
I\I@1 |
|
极端反时限电流保护 |
· |
|
|
· |
· |
· |
|
|
|
I\I@2 |
|
加速段保护 |
·■ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ijs> |
|
零序电流保护 |
·■ |
·■ |
|
·■ |
|
·■ |
|
|
|
I0> |
|
一般反时限零序电流保护 |
|
|
|
· |
· |
|
|
|
|
Ix\I@0 |
|
非常反时限零序电流保护 |
|
|
|
· |
· |
|
|
|
|
Ix\I@1 |
|
极端反时限零序电流保护 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ix\I@2 |
|
低周减载 |
·■ |
|
|
|
|
|
|
|
|
F< |
|
三相一次重合闸 |
·■ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ch-H-- |
|
定时限电流保护（MII专用） |
|
·■ |
|
|
|
|
|
|
|
_/-I> |
|
过热保护 |
|
·■ |
|
|
|
|
|
|
|
I+kI2\I@2 |
|
负序电流保护 |
|
·■ |
|
|
|
· |
|
|
|
I2> |
|
差动速断保护 |
|
· |
·■ |
|
|
|
|
|
|
I-Is> |
|
低电压保护 |
|
·■ |
|
|
|
·■ |
|
|
·■ |
U< |
|
二次谐波及比率差动保护 |
|
|
·■ |
|
|
|
|
|
|
I-I_/ |
|
瓦斯、温度 |
|
|
·■ |
|
|
|
|
|
|
|
|
复合电压启动过电流保护 |
|
|
|
·■ |
·■ |
|
|
|
|
U2> I> |
|
比率制动差动保护 |
|
· |
|
|
|
|
|
|
|
I-I_/ |
|
过压保护 |
|
· |
|
|
|
·■ |
|
|
·■ |
Ux> |
|
不平衡电压保护 |
|
|
|
|
|
·■ |
|
|
|
U2> |
|
备自投主备方式 |
|
|
|
|
|
|
·■ |
|
|
|
|
备自投互备方式 |
|
|
|
|
|
|
·■ |
|
|
|
注：“·”为保护单元可能的配置，“■”为出厂缺省配置
3．功能列表
保护元件的设定受用户密码限制，密码由用户设定及管理，只有输入的密码正确后，才允许对保护参数进行修改，各保护元件参数如表-4所示。
表-4 保护元件参数
|
Ⅰ段过电流保护 |
I>ID |
|
电流值设定
步长
动作时间
误差 |
3.0……99.9
0.1
<35
≤±3% |
A
A
mS
×整定值 |
|
Ⅱ段过电流保护 |
I>ID t>tD |
|
电流值设定
步长
时限设定
步长
误差
电流值
时限
返回系数 |
3.0……99.9
0.1
0.1……59.9
0.1
≤±3%
≤±（1%+35ms）
0.95 |
A
A
S
S
×整定值
×整定值
|
|
Ⅲ段过电流保护 |
I>ID t>tD |
|
电流值设定
步长
时限设定
步长
误差
电流值
时限
返回系数 |
3.0……99.9
0.1
0.1……59.9
0.1
≤±3%
≤±（1%+35ms）
0.95 |
A
A
S
S
×整定值
×整定值
|
|
带方向的三段式过流保护 |
I>ID t>tD |
|
电流值设定
步长
时限设定
步长
误差
电流值
时限
返回系数 |
3.0……99.9
0.1
0.1……59.9
0.1
≤±3%
≤±（1%+35ms）
0.95 |
A
A
S
S
×整定值
×整定值
|
|
加速段保护 |
I>ID t>tD |
|
电流值设定
步长
时限设定
步长
误差
电流值
时限
返回系数 |
3……99.9
0.1
0.1……59.9
0.1
≤±3%
≤±（1%+35ms）
0.95 |
A
A
S
S
×整定值
×整定值
|
|
启动过程定时限过电流保护 |
I>ID t>tD |
|
电流值设定
步长
时限设定
步长
启动时间设定
步长
启动电流倍数设定
误差
电流值
时限
返回系数 |
3……99.9
0.1
0.1……59.9
0.1
0.1……59.9
0.1
1……19
≤±3%
≤±（1%+35ms）
0.95 |
A
A
S
S
S
S
×整定值
×整定值
|
|
反时限过电流保护 |
一般反时限 t=0.14τ/[(I/Ie)0.02-1]
非常反时限 t=13.5τ/[(I/Ie)-1]
极端反时限 t=80τ/[(I/Ie)2-1] |
|
电流值设定
步长
时间常数设定
步长
动作时限误差
返回系数 |
3……10
0.1
0.1……3.2
0.1
≤±5%或±50ms
0.95 |
A
A
S
|
|
复合电压启动过电流保护 |
|
|
电流值设定
步长
时限设定
步长
负序电压设定
步长
低电压设定
步长
误差
电流值
时限
返回系数 |
3.0……99.9
0.1
0.1……59.9
0.1
3.0……20
1
5.0……60
1
≤±3%
≤±（1%+35ms）
0.95 |
A
A
S
S
V
V
V
V×整定值
×整定值
|
|
零序电流保护 |
I0>ID t>tD |
|
电流值设定
步长
时限设定
步长
误差
电流值
时限
返回系数 |
0.05……1.0
0.01
0.1……59.9
0.1
≤±3%
≤±（1%+35ms）
0.95 |
A
A
S
S
×整定值
×整定值
|
|
反时限零序电流保护 |
一般反时限 t=0.14τ/[(I/Ie)0.02-1]
非常反时限 t=13.5τ/[(I/Ie)-1]
极端反时限 t=80τ/[(I/Ie)2-1] |
|
电流值设定
步长
时间常数设定
步长
动作时限误差
返回系数 |
3……10
0.1
0.1……3.2
0.1
≤±5%或±50ms
0.95 |
A
A
S
|
|
负序电流保护 |
I2>ID t>tD |
|
电流值设定
步长
时限设定
步长
误差
电流值
时限
返回系数 |
0.5……99.9
0.1
0.1……59.9
0.1
≤±3%
≤±（1%+35ms）
0.95 |
A
A
S
S
×整定值
×整定值
|
|
低周减载 |
FD t>tD |
|
频率值设定
步长
时限设定
步长
低电压设定
步长
滑差设定
步长
误差
频率值
时限
返回系数 |
45.0……49.9
0.1
0.1……59.9
0.1
5.0……60
1．0
1.0……10.0
0．1
≤0.02
≤±（1%+35ms）
0.95 |
Hz
Hz
S
S
V
V
HZ/S
HZ/S
HZ
×整定值
|
|
三相一次重合闸 |
t>tD |
|
无压设定
步长
时限设定
步长
检同期检无压设定
步长
同期设定
步长
误差
时限
返回系数 |
5.0……60
1．0
0.5……10.0
0.1
1……3
1
0.01……1.00
0.01
≤±（1%+35ms）
0.95 |
V
V
S
S
×整定值
|
|
过电压保护 |
U>UD t>tD |
|
电压值设定
步长
时限设定
步长
误差
电压值
时限
返回系数 |
10.0……129
1
0.1……59.9
0.1
≤±3%
≤±（1%+35ms）
0.95 |
V
V
S
S
×整定值
×整定值
|
|
欠电压保护 |
UD t>tD |
|
电压值设定
步长
时限设定
步长
误差
电压值
时限
返回系数 |
10.0……60
0.1
0.1……59.9
0.1
≤±3%
≤±（1%+35ms）
0.95 |
V
V
S
S
×整定值
×整定值
|
|
不平衡电压保护 |
U2>UD t>tD |
|
电压值设定
步长
时限设定
步长
误差
电压值
时限
返回系数 |
10.0……129.9
0.1
0.1……59.9
0.1
≤±3%
≤±（1%+35ms）
0.95 |
V
V
S
S
×整定值
×整定值
|
|
差动速断保护 |
|Ii-Io |≥Icdsd |
|
电流值设定
步长
时限设定
步长
误差
电流值
时限
返回系数 |
3.0……99.9
0.1
0. 1……59.9
0.1
≤±5%
<35
0.95 |
A
A
S
S
×整定值
mS
|
|
二次谐波及比率制动差动保护 |
|IH-IL|≥ICDMIN
|IH-IL|≥Icdmin+K1（|(IH+IL)|/2-IZD）
|IH-IL|*K2>I2zd |
|
电流值设定
步长
误差
电流值
比例K1(比例制动系数)
比例K2(谐波制动系数)
时限
返回系数 |
3.0……99.9
0.1
≤±5%
≤±12%
≤±15%
<35
0.95 |
A
A
×整定值
×整定值
mS |
八、结构
表-7 机械结构
|
包装尺寸 |
190（H）/ 240（W）/ 280（D） mm |
|
装置尺寸 |
160（H）/ 220（W）/ 260（D） mm |
|
装置重量 |
约3.5kg |
|
壳体材料 |
铝合金 |
|
防护等级 |
IP5XD |
|
安装方式 |
嵌入式 |
|
开孔尺寸 |
204（W）×150.5（W）mm |
MMP-II系列微机保护单元开孔尺寸
