WXH-811A微机线路保护装置技术说明书

1、 wxh-811a微机线路保护装置许继电气股份有限公司 wxh-811a微机线路保护装置技术说明书 （version 1.02） 2008.7 wxh-811a线路保护装置技术说明书 前言1、 应用范围wxh-811a系列保护装置主要用作110kv电压等级输电线路的主保护及后备保护。2、 产品特点2.1装置系统平台l 逻辑开发可视化国内首家在高压保护上实现可视化逻辑编程，保护源代码完全由软件机器人自动生成，正确率达到100%，杜绝了人为原因产生软件bug。所有的保护逻辑由基本的元件和组件组成。 l 事故分析透明化 通过分层、模块化、元件化的设计，装置内部实现了元件级、模块级、总线级三级监视点，

2、可以监视装置内部任一个点的数据，发生事故后通过透明化事故分析工具，可以对故障进行快速准确的定位。故障波形回放： l 工程应用柔性化采用功能自描述和数据自描述技术，实现了内容可以通过描述文件以不同的形式重组，功能可以通过配置文件形式重构，解决了不同用户差异化需求和软件版本集中管理的矛盾。2.2 人机界面人性化xjgui和现场调试向导的成功应用，降低了现场维护和运行人员的工作强度，使运行维护工作变得轻松。l 借助xj-gui界面设计工具，实现操作界面的灵活定制及人性化设计；l 主接线图及丰富的实时数据的显示；l 类windows菜单，通过菜单提示，可完成装置的全部操作。 2.3保护性能特点l 距离

3、保护采用变动作特性的原理；保护的变动作特性，根据故障类型设置相应特性的保护，设置速动区、一般区、灵敏区，不同区域设置不同数字滤波算法、不同时延； 距离保护动作区域设置l 自适应的振荡判据及先进的振荡识别功能，确保距离保护在系统振荡加区外故障能可靠闭锁，而在系统未振荡时快速动作，振荡中区内故障可靠动作；目 录1、应用范围i2、产品特点i2.1装置系统平台i2.2 人机界面人性化ii2.3保护性能特点iii1概述11.1应用范围及保护配置11.2产品特点11.2.1保护功能特点21.2.2操作界面22技术指标22.1基本电气参数22.1.1额定交流数据22.1.2额定直流数据22.1.3打印机辅助

4、交流电源32.1.4功率消耗32.1.5过载能力32.2主要技术指标32.2.1距离保护32.2.2零序电流方向保护42.2.3测距部分42.2.4重合闸42.2.5手合同期42.2.6低周减载42.2.7低压减载52.2.8记录容量及定值区容量52.2.9对时方式52.2.10输出触点52.2.11绝缘性能62.2.12冲击电压62.2.13机械性能62.2.14抗电气干扰性能62.3环境条件72.4通信接口73保护原理介绍83.1启动元件83.1.1相电流突变量启动元件83.1.2零序电流启动元件83.1.3静稳破坏启动元件83.1.4低周启动元件93.1.5低压启动元件93.2阶段式距离

5、元件93.2.1三段式接地距离103.2.2三段式相间距离113.2.3变压器低压侧相间短路的后备距离123.3重合闸143.3.1重合方式143.3.2重合闸的充放电143.3.3重合闸的启动143.3.4重合出口153.3.5重合闸的告警回路153.3.6其它153.4手合同期（可选配）153.5低周减载元件（可选配）163.6低压减载元件（可选配）163.7失灵启动（可选配）173.8过负荷（可选配）173.9故障开放元件183.9.1短时开放保护183.9.2不对称故障开放元件183.9.3对称故障开放元件183.10辅助元件193.10.1tv断线检查193.10.2tv反序检查19

6、3.10.3ta断线193.11保护逻辑框图203.11.1距离保护逻辑203.11.2零序保护逻辑213.11.3不对称相继速动保护逻辑（可选配）223.11.4双回线相继速动保护逻辑（可选配）233.11.5重合闸逻辑233.11.6低周减载（可选配）253.11.7低压减载（可选配）254装置硬件介绍254.1装置整体结构254.2结构与安装284.3装置插件介绍294.3.1电压切换插件294.3.2交流变换插件294.3.3cpu插件304.3.4开入插件314.3.5出口插件324.3.6操作插件334.3.7通讯插件334.3.8电源插件345定值清单及整定说明355.1定值清单

7、355.2定值整定说明385.3软压板406订货须知417附图42421 概述1.1 应用范围及保护配置wxh-811a系列线路保护装置适用于110kv电压等级输电线路成套数字式保护装置。wxh-811a系列装置的保护为三段相间及接地距离保护、四段零序保护等，配置有三相重合闸功能。此外，该系列装置还包括双母线交流电压切换回路、适用于断路器单或双跳闸线圈的出口操作回路。具体配置详见表1-1。 表1-1 wxh-811a系列装置的保护配置功能名称wxh-811a/b1保护功能三段相间及接地距离四段零序电流三相一次重合闸tv断线后过流双回线相继速动*不对称相继速动*手合同期*低周减载*低压减载*变压

8、器低压侧相间短路的后备距离*无故障快速复归*断路器失灵启动*过负荷*其它功能电压切换回路操作回路回路注：表示该型号产品的典型配置功能，*表示该型号的可选功能1.2 产品特点基于高性能、高冗余的许继新一代硬件平台，可视化的逻辑开发工具实现保护透明化设计，变动作特性原理使保护性能全面提升，装置定值、菜单、信息等简洁化设计是该保护装置的主要特点。1.2.1 保护功能特点 可选功能可通过配置工具，可靠、快捷的完成； 采用高性能、可信赖、功能强大的许继新一代硬件平台，16位高精度的双ad，浮点运算32位dsp，充分考虑冗余及功能扩展。 可视化的逻辑开发工具vld，在vld开发环境下，所有的保护逻辑都是由

9、不同的可视化柔性继电器组成，实现微机保护的完全透明化设计； 软件运行时内存内容“日志系统”及保护逻辑信息“黑匣子”记录，实现异常情况的快速、准确定位； 装置采用整体面板、标准6u机箱，插件后插拔，强弱电回路严格分开，大大提高装置的抗干扰能力； 装置的ad回路、cpu插件、继电器线圈等全面自检； 可选功能可通过配置工具，可靠、快捷的完成；1.2.2 操作界面 借助xj-gui界面设计工具，实现操作界面的灵活定制及人性化设计； 主接线图及丰富的实时数据的显示； 中文下拉式菜单，通过菜单提示，可完成装置的全部操作。2 技术指标2.1 基本电气参数2.1.1 额定交流数据 额定交流电压un： v； 额

10、定交流电流in：5 a或1 a； 额定频率fn：50 hz 。2.1.2 额定直流数据220 v或110 v，允许变化范围：80%115%。2.1.3 打印机辅助交流电源220 v，0.7 a，50 hz/60 hz，允许变化范围：80%115%。2.1.4 功率消耗 交流电压回路：不大于0.5 va/相（额定电压下）； 交流电流回路：不大于1 va/相（in=5 a）；不大于0.5 va/相（in=1 a）； 直流回路： 保护装置不大于50 w（正常进行）；保护装置不大于100 w（保护动作）；每路开入回路不大于0.5 w。2.1.5 过载能力 交流电压回路：1.5 un-连续工作； 交流电

11、流回路： 2 in -长期运行；10 in -10 s；40 in -1 s；2.2 主要技术指标2.2.1 距离保护 整定范围：0.0125(in=5a)0.05125(in=1a) 阻抗动作值准确度：在线路阻抗角下、满足精工电压的条件下，测量阻抗整定值平均误差不超过2.5%或0.05/in 。 精确工作电压：0.25v60v 精确工作电流范围：0.1in30in 段的暂态超越不大于3%； 、段延时时间元件：0.05s10s，整定值误差不超过1%或40ms； 段整组动作时间：段整定延时为0s时，在0.7倍整定阻抗内不大于30ms；2.2.2 零序电流方向保护 整定范围：0.1in20in，整

12、定值误差不超过2.5%或0.01in； 零序功率方向元件动作区：； 延时段时间元件：零序i段0s10s，误差不超过1%或40ms； 零序ii、iii段0.05s10s，误差不超过1%或40ms； 零序iv段0.5s10s，误差不超过1%或40ms；2.2.3 测距部分单端电源金属性故障时允许误差：0.08in,允许重合。具有偷跳启动重合控制方式。3.4 手合同期（可选配）有手合同期开入且开关处于跳位，满足手合同期条件，延时到方可合闸。检同期过程中监视开关一直处在跳位。定值为ux超前ua的固有角度，自适应检无压或检同期，检查两侧电压，任一侧无压(40v)转为检同期，检同期过程中计算ux与ua之间

13、的角度与固有角度(即定值)之差小于30允许合闸。无压或同期延时固定为0.5 s。连续10 s不能合闸，则返回。为防止手合于故障，开关跳开后，手合开入未消失前再次合于故障上，设一手合记数器，满10 s后，方可开放手合功能。当有压力低开入时闭锁手合同期。手合记数器清零的条件：1手合启动后整组复归时；2开关为合位；3手合记数器未满时,又来手合开入；上述条件不满足手合记数器开始计时。3.5 低周减载元件（可选配）利用这一元件可以实现分散式的频率控制，当系统频率低于整定频率时此元件就能自动判定是否切除负荷；低周减载功能逻辑中设有一个滑差闭锁元件以区分故障情况、电机反充电和真正的有功缺额；当uab电压低于

14、闭锁频率计算电压时，低周减载元件将自动退出；该元件在tv断线时退出。低周减载元件的判据为：(任一相电流）（“电流闭锁投”控制字为1时）满足以上条件经低周延时出口。其中：vbf为低周减载低压闭锁定值； fd为低周减载频率定值； dft为滑差闭锁定值。3.6 低压减载元件（可选配）该元件实现低压解列控制,当系统电压低于整定电压时判定是否低压解列及切除负荷。该元件在tv断线时退出。低压减载元件的判据为： ( ,三线电压均大于) 满足以上条件经低压延时出口。其中：vdy为低压减载低压定值； dvt为电压变化率闭锁定值。3.7 失灵启动（可选配）断路器失灵启动设有三个电流元件，即a、b、c相电流元件。断

15、路器失灵启动电流元件的动作条件受控制字投退。为避免重负荷时负荷电流大于失灵启动电流定值情况下，失灵启动元件不能复归的缺点，断路器失灵启动设置了两个启动元件（电流突变量启动元件, 零序电流辅助启动元件），失灵启动元件必须经此两个启动元件开放。当启动元件动作后，任一相电流元件动作，则三相失灵启动出口。3.8 过负荷（可选配）装置设有过负荷保护功能，可通过控制字选择选择投退。当过负荷投入时，如果任一相电流大于过负荷整定值，则可通过控制字选择动作于跳闸或告警。 另外，装置还配有系统过负荷判别功能（始终投入），其判据为：正序电流大于静稳电流定值门槛或者任一相相间阻抗落入段全阻抗范围内，延时30s报“系统

16、过负荷”告警。不满足动作判据1s后返回。 段全阻抗动作特性如下图，图中zdz为相间段阻抗定值，rdz为负荷电阻定值，dz为正序阻抗角定值。 图3-5 段全阻抗动作特性图3.9 故障开放元件3.9.1 短时开放保护相电流突变量启动元件，能灵敏反映各种不对称和对称故障，利用该元件动作后瞬时开放保护，如识别系统失稳后的期间再发生故障时则采用不对称故障开放及对称故障开放保护逻辑。3.9.2 不对称故障开放元件不对称故障判别元件的基本出发点就是检测三相不对称度。不对称故障判别元件的动作判据为：i2+i0mi1 采用这种故障判别元件在振荡过程中发生区外故障时不会误开放保护，在区内故障只要两侧功角较小就能开

17、放保护。若ts=0.1s，在=36的区间将历时20ms，段距离继电器可以动作。由于m1，一般线路两侧保护同时开放，在不利的情况下才是一侧保护段跳闸后另一侧纵续动作。3.9.3 对称故障开放元件在启动元件开放150ms以后或系统振荡过程中，如发生三相故障，则上述开放措施均不能开放保护，本装置中另设置了专门的振荡判别元件，即判别测量振荡中心的电压： 其中：为线路阻抗角， ， 为正序电压。 图3-6 系统电压相量图在系统正常运行或系统振荡时，恰好反应振荡中心的电压。本装置采用的动作判据分二部分： 延时150ms开放 延时500ms开放。 3.10 辅助元件3.10.1 tv断线检查tv断线仅在线路正

18、常运行时投入，保护启动后不进行tv断线检测。 tv断线判据为：au1 7v，保护不启动 满足判据a或判据b后延时1秒发tv断线异常信号，恢复后保护延时2秒恢复正常，tv断线异常信号返回。 判别tv断线后退出距离保护，同时自动投入tv断线相过流和tv断线零序过流保护，零序电流方向保护i、段退出，若“零序段经方向”则退出段零序方向过流，否则保留不经方向元件控制的段零序过流。 当重合闸投入且处于三重或综重方式，如果装置整定为重合闸检同期或检无压，开关在合闸位置时检查输入的抽取电压小于0.85uxn经10秒延时报抽取tv异常。如重合闸不投、不检定同期或无压时，抽取电压可以不接入本装置，装置也不进行抽取

19、电压断线判别。3.10.2 tv反序检查装置设有tv反序功能。 tv反序判据为：负序电压（u2）大于四倍正序电压（u1）且负序电压（u2）大于12v。此判据带1s延时, 报tv反序，驱动告警继电器。3.10.3 ta断线3i0启动12s不返回且无零序电压，则发ta断线告警信号，且闭锁3i0启动保护功能，ta断线后后备仅保留距离、段保护。3.11 保护逻辑框图3.11.1 距离保护逻辑 图3-7 距离保护逻辑框图 配置三段式相间距离及接地距离保护。 在手合故障时设置了按阻抗、段加速切除故障的功能，手合加速阻抗带偏移特性；阻抗落入段范围内时，手合加速瞬时出口；阻抗落入段范围内时，按“加速距离iii

20、段时间”出口。 重合于故障时线路加速跳闸由二种方式：一是合闸故障线路时加速经不对称开放元件闭锁的段距离保护，二是由控制字投退的不经振荡闭锁的加速段距离或加速段距离。 距离保护在系统未振荡时一直投入突变量启动元件瞬时开放距离保护，当保护识别出系统振荡时则闭锁突变量启动元件，并由不对称开放元件、对称开放元件开放距离保护； 距离加速仅受距离压板控制，不经各段控制投退。3.11.2 零序保护逻辑 图3-8 零序保护逻辑框图 零序段、零序段受零序方向控制不可整定，零序段、零序段是否经方向控制可整定； 手合及重合加速零序加速段延时100ms； tv断线时投入零序过流及相过流，经同一延时动作，动作后三相跳闸

21、并闭锁重合； tv断线时零序电流方向保护、段退出，、段若不经方向元件控制，则满足电流门槛定值动作出口，否则退出零序、段保护； 零序段动作时，三相跳闸并闭锁重合。3.11.3 不对称相继速动保护逻辑（可选配） 图3-9不对称故障相继速动逻辑框图“不对称故障相继速动”投入时，在不对称故障时，保护测量到任一相负荷电流从有流变化到无流时，距离段元件经短延时动作；以实现段距离元件加速动作切除本线末端故障；3.11.4 双回线相继速动保护逻辑（可选配） 图3-10双回线相继速动逻辑框图“双回线相继速动”投入时，段距离元件动作或本装置跳闸时，输出fxj信号去闭锁另一回线段距离相继速跳元件，另考虑本侧为弱电侧

22、时或负荷侧时另一回线末端故障时实现相继速动，增加故障测量阻抗在段全阻抗范围内发信，若启动后500ms内的最大相电流大于启动25 ms时的最大相电流的4倍时则停止该元件的发信回路。距离段元件动作，且收到邻线来的fxj信号，其后fxj信号消失，距离段元件经短延时跳闸。3.11.5 重合闸逻辑 图3-11 重合闸逻辑框图 本装置重合闸为一次重合闸方式, 可实现三相重合闸；可根据故障的严重程度引入闭锁重合闸的方式。重合闸的启动方式可以由保护动作启动或开关位置不对应启动方式。 可采用无检定、检线路（母线）无压重合闸或检同期重合闸。检无压时，检查抽取电压小于0.4倍uxn或母线电压小于30v；抽取有压转检

23、同期重合闸方式或检同期时，检查抽取电压大于0.7倍uxn和母线电压大于40v，且线路和母线电压间相位差在整定范围内。 检无压方式下，检同期控制字也投入，则在有压时转检同期。 充电条件：为避免多次重合闸，重合闸必须在“充电” 15s完成后，才可能启动。当断路器在合位，跳闸位置继电器不动作，开始充电。 放电条件：永跳、外部闭锁重合开入、跳闸位置继电器动作持续24s、充电未满时启动重合闸、重合闸退出及重合时均可放电。当合闸压力不足时，若重合闸未启动，延时200ms后放电，闭锁重合闸；当合闸压力不足时，在200ms内若重合闸启动，则闭锁重合闸的放电回路。 三相跳闸启动重合计时，检查是否满足合闸条件来控

24、制。检无压方式投入时无压开始重合计时；检同期方式投入时同期开始重合计时； 重合闸投退由压板决定。 在线路正常运行时重合闸自适应抽取电压的幅值、相位。3.11.6 低周减载（可选配） 图3-12 低周减载逻辑框图 3.11.7 低压减载（可选配） 图3-13 低压减载逻辑框图 4 装置硬件介绍4.1 装置整体结构保护装置采用基于新一代32位dsp的通用硬件平台。整体大面板，全封闭机箱，硬件电路采用后插拔的插件式结构，cpu电路板采用6层板，并采用表面贴装技术，提高了装置可靠性。装置包含一块cpu板，具有独立的采样、a/d变换、逻辑计算及启动功能。.另有一块人机对话板，由一片dsp专门处理人机对话

25、功能。人机对话担负键盘操作和液晶显示功能。正常时，液晶显示当前时间、电流、电压。人机对话中所有的菜单均为简体汉字。通过本公司提供的软件，可对保护进行更为方便、详尽的监视与控制。装置的一块交流变换插件完成将ta、tv二次电气量转换成小电压信号的功能，一块开入插件完成输入开关量的变换功能，两块出口插件完成cpu插件的开关量输出功能。此外，装置由两块电压切换插件完成电压切换功能，由两块操作插件完成断路器的跳合闸功能。 装置的整体结构图 图4-1 装置整体结构图. 4.2 结构与安装 装置的外形尺寸如图4-2所示。 图4-2 装置机箱外形尺寸 装置的安装尺寸如图4-3所示。图4-3 装置机箱安装尺寸

26、装置的端子图如图4-4所示图4-4 装置机箱端子图其中：1#、2#为备用插件；3#、4#为电压切换插件，5#为交流插件，6#为采样保持插件，9# 为dsp主板；7#、8#、a#为备用插件；b#为开入插件；c#为出口插件；e#、f#为操作插件；g#、d#为备用插件；h#为通讯插件；i#为稳压电源。4.3 装置插件介绍4.3.1 电压切换插件装置中3#、4#插件为电压切换插件，功能与电压切换箱相同。能满足双母线或其他接线方式的交流电压切换。本插件中用于电压切换的继电器采用双位置继电器，tv电压隔离刀闸的合位辅助触点驱动切换继电器的动作线圈，分位触点驱动切换继电器的复归线圈。继电器仅在切换过程中励磁

27、。装置面板上有母和母运行显示灯。 图4-5 电压切换插件端子图4.3.2 交流变换插件本插件将系统电压互感器、电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。 图4-6 交流插件端子图501、502，503、504，505、506 分别为a相、b相、c相保护电流输入，其中501、503、505为极性端。507、508为零序电流输入，507为极性端；509、510为临线电流输入，509为极性端；519、520、521、522分别为a、b、c、n电压输入，接入母线电压；527、528为线路抽取电压ux输入，527为极性端。4.3.3 cpu插件cpu插件是在分析和借鉴了国

28、内外同类产品基础上，从技术和开发手段的先进性，软硬件资源的通用性，系统的可靠性等方面出发，开发研制的dsp型保护插件。作为基本的软硬件平台，在单块pcb板上完成数据采集、i/o、保护及控制功能等。4.3.4 开入插件 图4-7 开入插件端子图 开入电源为直流220v或110v；其正电源连接到开入节点的公共端，负电源接到b15b18端子。b04b13为装置中各保护模块的投退压板。b11为手合开入，作为手合同期功能的判别条件之一。在手合同期功能退出时可不接此开入。b14为相邻线闭锁开入，作为双回线相继速动保护的判别条件之一。在双回线相继速动保护退出时可不接此开入。b21为闭锁重合闸开入，装置收到本

29、开入后重合闸立即放电；不使用本装置的重合闸时，该端子可不接。b22为跳闸位置，当不使用本装置的操作回路时须接入本开入；否则可不接。b23端子是压力闭锁重合闸输入，装置收到本开入后若重合闸未启动则持续200ms后重合闸放电；不用本装置的重合闸时，该端子可不接。 b24为合闸位置，当不使用本装置的操作回路时须接入本开入；否则可不接。b28端子为检修压板，投入时可进行开出传动试验，同时装置产生的监控及继保信息将不上送；4.3.5 出口插件 图4-8 c#出口插件端子图 c01-c02、c03-c04端子为两付跳闸接点，通常用于双跳闸线圈断路器中的跳闸回路。c05-c07端子为装置的重合出口及手合出口

30、，通常用于断路器操作回路中的合闸回路。c08-c09端子为装置的跳闸出口及重合闸出口，可用于单跳闸线圈断路器的跳闸及重合闸操作回路。c11-c12端子为手合出口接点。c13-c14、c15-c16端子为相继加速接点，当本装置用于平行双回线且相继加速功能投入时本接点有效，连至邻线装置的开入端子用于相继加速功能判别。c17c22端子为中央信号，当装置异常或保护动作、重合出口时有相应信号开出。其中，tv断线信号为瞬动接点，其余信号经磁保持继电器动作并保持，若要复位信号指示灯时，需按信号复归按钮或由通信口发远方信号复归命令才返回。c23c28端子为遥信信号，当装置异常或保护动作、重合出口时有相应信号开

31、出。c30c32为保护跳闸接点及重合出口接点。4.3.6 操作插件 操作1插件本插件作为三相断路器操作的辅助控制回路,适用于110 kv及以下电压等级系统，具有单或双跳闸线圈的断路器控制操作。除能正确反映跳合情况外，还设有防止断路器跳跃的防跳闭锁继电器tbj。tbj采用进口快速继电器,能防止断路器多次”跳-合”现象。为防止在运行中由于控制跳闸的气（液）压触点接触不良造成闭锁环节失灵，压力监视继电器还设有预告信号。如果断路器自身具有防跳回路，可把本插件的防跳回路短接。本插件端子接线图详见附图1。 操作2插件本插件作为三相断路器操作的跳合闸继电器回路及电源监视回路。本插件跳合闸接点驱动面板上有跳位

32、和合位显示灯。本插件端子接线图详见附图1。4.3.7 通讯插件 图4-9. 通信插件通信接口定义通讯插件提供可用于就地打印的rs232c串口和用于网络打印的485口，及与保护管理机、变电站自动化系统的双通信接口(rs485，rs232，以太网口)等功能。具体定义如图所示。h01、h02为打印机电源控制接点，将打印机电源线中串入此接点，则正常时打印机不带电，在有报文需要打印时，管理机将该接点闭合，导通打印机交流电源。h04、h05为gps对时脉冲接点。h06，h07，h08为内部lon网端子，通过将各装置的lon网互联，可实现多台保护装置共享一个管理机。 h09h17为rs485或rs232串口

33、，另外配有两个以太网接口，可实现与监控系统、信息子站，故障录波系统等不同系统、不同通信接口的相互连接。h21、h22为网络打印rs485串口；h23、h24为打印rs232串口。h15、h20端子为各串口的公共地，各串口的屏蔽地需与此接点相连。4.3.8 电源插件 图4-10 电源插件端子定义 本插件为直流逆变电源插件。直流220 v或110 v电压输入经抗干扰滤波回路后，利用逆变原理输出本装置需要的三组直流电压，即5 v、15 v及24 v。电源插件具有失电告警功能。i01、i02为gps对时脉冲接点；i03，i04为内部lon网端子，通过将各装置的lon网互联，可实现多台保护装置共享一个管理机。上述接点与通信管理机插件中的端子定义有重复，这主要是考虑到在实现多台装置共享管理机时，部分保护装置可以不带通信管理插件时的情况。i05、i06为强电复归开入接点，可直接从外接进220 v或110 v对保护装置进行复归。i07i10为两组失电告警接点，保护正常运行时此接点断开，保护装置失电后，接点闭合。用于对保护装置工作电源的监视。i1