WFB820技术说明书V25.docx

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WFB820技术说明书V25

WFB-820系列

微机发电机保护装置

技术说明书

（VER2.5）

编制：

校核：

审核：

标准审查：

审定：

2003．10

许继电气保护及自动化事业部

本部保留对此说明书进行修改的权利，产品与此说明书不符者，以实际产品为准。

技术支持电话：

（0374）-3212246

技术支持传真：

（0374）-3212251

E-mail:

xjzsbbh@

目录

1概述------------------------------------------------------------------------------------1

2基本技术参数-------------------------------------------------------------------------3

3主要技术指标-------------------------------------------------------------------------5

4装置整体说明-----------------------------------------------------------------------8

4.1结构与安装---------------------------------------------------------------------------8

4.2主要插件设计------------------------------------------------------------------------9

4.3软件平台说明------------------------------------------------------------------------11

4.4与电厂自动化系统接口说明------------------------------------------------------11

5保护原理及判据说明--------------------------------------------------------------12

5.1发电机比率制动式差动保护----------------------------------------------------12

5.2高灵敏零序电流型横差保护----------------------------------------------------13

5.3定子接地保护----------------------------------------------------------------------14

5.4转子一点接地保护----------------------------------------------------------------15

5.5失磁保护----------------------------------------------------------------------------16

5.6逆功率保护-------------------------------------------------------------------------18

5.7复合电压（记忆）过流保护---------------------------------------------------------19

5.8过流保护---------------------------------------------------------------------------21

5.9速断保护-----------------------------------------------------------------------------21

5.10负序过流保护-------------------------------------------------------------------21

5.11定子对称过负荷保护-----------------------------------------------------------21

5.12过电压保护----------------------------------------------------------------------23

5.13调相失压保护-------------------------------------------------------------------23

5.14TV断线判别---------------------------------------------------------------------23

5.15非电量保护说明--------------------------------------------------------------------24

5.16装置故障告警-----------------------------------------------------------------------24

5.17遥测、遥信、遥控、遥脉功能（WFB-822）------------------------------------------24

5.18控制回路功能（WFB-822）------------------------------------------25

6装置对外接线及定值整定说明------------------------------------------27

7订货需知------------------------------------------------------------------------------32

WFB-820系列微机发电机保护装置

1.概述

1.1应用范围

WFB-820系列微机发电机保护装置主要应用于小型发电机，完成发电机的保护和测控功能。

WFB-821实现发电机差动保护功能，WFB-822实现发电机除差动以外的其它保护及测量、控制功能，可配合电站自动化系统完成相应的自动化功能。

1.2功能特点

●高性能的硬件

采用32位高性能DSP处理器、32位逻辑处理器和16位高速AD；强弱电彻底分离，具有高度自检功能，保证硬件的高可靠性。

●实时多任务的操作平台

采用NucleusPlus公司的实时多任务操作系统，保证软件运行的稳定性。

●强大的通信功能

信息和报文可上传，录波数据与COMTRADE格式兼容；通信接口兼容性、开放性强，支持IEC60870-5-103通信规约。

●硬件存储容量大，可存储不少于100次SOE记录及20次故障波形记录，装置的重要操作，如投退压板等均有记录。

●可靠的差动回路TA断线判别功能

能够正确判断TA单相、两相断线，并根据用户的需要闭锁差动保护。

●友好的人机界面

图形化、全中文显示，也可以通过PC机进行操作。

●具有完善、灵活的后台分析软件，便于调试和事故分析。

●CPU采用多层板和表面贴装技术；装置强弱电回路、开入开出回路合理布局；采用总线板，取消背板配线，具有很强的抗干扰能力。

●集保护、遥测、遥信、遥控、遥脉、录波功能于一体。

1.3保护装置功能配置：

WFB-820系列微机发电机保护装置分WFB-821和WFB-822两个装置，装置的保护功能配置如下：

WFB-821装置：

发电机差动保护；

TA断线；

横差保护；

励磁变速断、过流保护；

装置故障告警及故障录波。

WFB-822装置：

速断（过流）；

复压（记忆）过流；

95%定子接地；

转子一点接地；

定子过负荷（定、反时限）；

负序过流；

过电压；

失磁；

TV断线；

逆功率；

调相失压；

非电量类保护（励磁系统消失、系统保护动作等）；

机端断路器的三相操作回路（带压力闭锁跳、合闸，弹簧未储能闭锁合闸功能，遥控分闸）；

装置故障告警；

遥测（一个功率点）、遥信、遥脉、遥控及故障录波。

1.4小型发电机配置方案

本装置适应小型发电机的保护，小型发电机保护配置如图1.4所示：

图1.4小型发电机保护配置图

组屏方案：

本套发电机保护可配置WFB-821、WFB-822发电机保护装置，发电机出口断路器操作回路，另外可装设打印机。

2基本技术参数

2.1基本数据

2.1.1额定交流数据

a.额定交流电流In：

5A或1A；

b.额定交流电压Un：

100V，100/

V；

c.额定频率fn：

50Hz。

2.1.2额定直流数据

220V或110V，允许变化范围80%~115%。

2.1.3打印机辅助交流电源

220V，0.7A，50Hz/60Hz，允许变化范围80%~110%。

2.1.4微机保护采样及录波频率1200Hz，系统频率跟踪范围45Hz~55Hz。

2.1.5物理结构

WFB-821箱重量不大于5kg，19/3in6U后插拔机箱。

WFB-822箱重量不大于10kg，19×2/3in6U后插拔机箱。

2.2功率消耗

a.交流电压回路：

不大于1VA/相（额定电压下）；

b.交流电流回路：

不大于1VA/相（In=5A）；

不大于0.5VA/相（In=1A）；

c.直流回路功率消耗：

正常工作时，不大于12W；保护动作时，不大于15W。

2.3过载能力

交流电流回路：

长期运行-------2In

10s---------------10In

1s----------------40In

交流电压回路：

长期运行-------1.2Un

10s---------------1.4Un

2.4触点性能

操作回路触点在电压不超过250V，电流不超过1A，时间常数为（5±0.75）ms的直流有感负荷电路中，装置输出触点的断开容量为50W，长期允许通过电流不大于5A。

其它触点在电压不超过250V，电流不超过0.5A，时间常数为（5±0.75）ms的直流有感负荷电路中，装置输出触点的断开容量为30W，长期允许通过电流不大于3A。

2.5绝缘性能

2.5.1绝缘电阻

装置所有电路与外壳之间的绝缘电阻在标准实验条件下，不小于100M。

2.5.2介质强度

装置的额定绝缘电压小于60V的电路与外壳的介质强度能耐受交流50Hz，电压500V（有效值），历时1min试验，其它电路与外壳的介质强度能耐受交流50Hz，电压2kV（有效值），历时1min试验，而无绝缘击穿或闪络现象。

2.6冲击电压

装置通信回路和24V等弱电输入输出端子对地，能承受1kV（峰值）的标准雷电波冲击检验；其它各带电的导电端子分别对地，交流回路和直流回路之间，交流电流回路和交流电压回路之间，能承受5kV（峰值）的标准雷电波冲击检验。

2.7寿命

2.7.1电寿命：

装置输出触点电路在电压不超过250V，电流不超过0.5A，时间常数为5ms±0.75ms的负荷条件下，装置能可靠动作及返回1000次。

2.7.2机械寿命：

装置输出触点不接负荷，能可靠动作和返回10000次。

2.8机械性能

2.8.1振动响应：

装置能承受GB/T11287-2000规定的严酷等级为I级振动响应检验。

2.8.2冲击响应：

装置能承受GB/T14537-1993规定的严酷等级为I级冲击响应检验。

2.8.3振动耐久：

装置能承受GB/T11287-2000规定的严酷等级为I级振动耐久检验。

2.8.4冲击耐久：

装置能承受GB/T14537-1993规定的严酷等级为I级冲击耐久检验。

2.8.5碰撞：

装置能承受GB/T14537-1993规定的严酷等级为I级碰撞检验。

2.9环境条件

2.9.1环境温度：

工作：

-25℃~+55℃，24h内平均温度不超过35℃；

贮存：

-25℃~+70℃在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆变化，温度恢复后，装置应能正常工作。

2.9.2大气压力：

80kPa~110kPa。

2.9.3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%。

2.10抗干扰能力

2.10.1辐射电磁场干扰试验：

符合GB/T14598.9-2002规定的严酷等级的辐射电磁场干扰。

2.10.2快速瞬变干扰试验：

符合GB/T14598.10-1996规定的严酷等级为IV级的快速瞬变干扰。

2.10.3脉冲群干扰试验：

符合GB/T14598.13-1998规定的频率为1MHz及100kHz衰减振荡波（第一个半波为电压幅值共模为2.5kV，差模为1kV）脉冲群干扰。

2.10.4抗静电放电干扰试验：

符合GB/T14598.14-1998规定的严酷等级为III级的抗静电放电干扰。

2.10.5电磁发射试验：

符合GB/T14598.16-2002中4.1规定的传导发射限值和4.2规定的辐射发射限值。

2.10.6工频磁场抗扰度试验：

符合GB/T17626.8-1998中第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的工频磁场干扰。

2.10.7脉冲磁场抗扰度试验：

符合GB/T17626.9-1998中第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的脉冲磁场干扰。

2.10.8阻尼振荡磁场抗扰度试验：

符合GB/T17626.10-1998中第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的阻尼振荡磁场干扰。

2.10.9浪涌抗扰度试验：

符合IEC60255-22-5：

2002中第4章规定的严酷等级为Ⅲ级的浪涌骚扰。

2.10.10射频场感应的传导骚扰抗扰度试验：

符合IEC60255-22-6：

2001中第4章的规定。

2.10.11工频抗扰度试验：

符合IEC60255-22-7：

2003中第4章的规定。

3主要技术指标

3.1发电机比率制动式差动保护

a.最小动作电流整定范围：

0.1In~1.0In；

b.最小制动电流整定范围：

0.5In~2.0In；

c.制动特性斜率整定范围：

0.3~0.7，误差不超过±5%；

d.差动动作时间：

在2倍整定值下，动作时间不大于25ms。

3.2高灵敏零序电流型横差保护

a.动作电流整定范围：

0.1In~1.0In；

b.动作延时不大于40ms（1.5倍整定值）；

c.当频率为150Hz时，保护动作电流不小于100倍基波动作电流。

3.3定子接地保护（95%）

a.基波零序动作电压整定范围：

1V~50V；

b.基波零序动作延时整定范围：

0.1s~10s；

3.4转子一点接地保护

a.接地电阻定值整定范围：

1k~50k，误差不超过±10%或±0.5kΩ；

b.接地电阻延时整定范围：

1.0s~10s。

3.5失磁保护

a.阻抗的最大灵敏角为270°±5°；

b.静稳阻抗动作值整定范围：

Z1A=1Ω~20Ω；

Z1B=5Ω~50Ω，误差不超过±2.5%或±0.1Ω；

c.静稳阻抗动作延时整定范围：

0.1s~20s；

d.异步阻抗动作值整定范围：

Z2A=1Ω~20Ω，Z2B=5Ω~50Ω，误差不超过±2.5%或±0.1Ω；

e.启动电流：

0.3A。

3.6逆功率保护

a.动作区：

在90°～270°之间，不小于175°；

b.额定电压下的动作功率整定范围：

0.5%Pe～10%Pe，误差不超过±2.5%；

c.动作延时整定范围：

1s100s；

d.电流潜动：

U=0，I=10In不误动；

e.电压潜动：

U=Un，I=0不误动。

3.7复合电压（记忆）过流保护

a.负序电压整定范围：

1V~30V；

b.负序电压可投退

c.低电压整定范围：

0V~100V；

d.动作电流整定范围：

0.1In~10In；

e.过流可带记忆，记忆控制字可投退；

f.延时时间整定范围：

0.1s~10s。

3.8速断（过流）保护

a.动作电流整定范围：

0.1In~12In；

b.速断动作延时延时不大于40ms；

c.过流整定范围：

0.1s~10s。

3.9负序过流保护

a.负序动作电流整定范围：

0.1In~0.8In；

b.动作延时整定范围：

0.1s~10s；

c.施加2倍正序额定电流应可靠不误动。

3.10定子过负荷保护

a.定时限过负荷动作电流整定范围：

1In~2In；

b.反时限过流动作值整定范围：

1.1In~2In；

c.定子绕组热容量常数K整定范围：

1~100；

d.定时限延时整定范围：

0.1s~10s；

e.反时限延时上限整定范围：

0.1s~10s；

g.反时限延时下限整定范围：

10s~999s；

h.散热系数α整定范围：

0~0.1；

h.反时限延时

。

3.11过电压保护

a.动作电压整定范围：

100V~150V；

b.动作延时整定范围：

0.1s~10s。

3.12调相失压保护

a.低电压整定范围：

50V~100V；

b.动作延时整定范围：

0.1s~10s。

3.13TV断线保护

a.接地方式：

1或0；

b.启动电流：

不大于0.06In；

c.闭锁电流：

1.1In~1.5In

d.动作时间不大于100ms。

3.14各元件误差

除特殊说明外，各元件误差均为：

a.电流整定值误差：

0.1In～0.4In（含0.4In）范围内不超过±0.01In，0.4In～20In范围内不超过±2.5%。

b.电压整定值误差：

2.0V～10V范围内不超过±0.25V，10V～150V范围内不超过整定值的±2.5%。

c.时间元件整定值平均误差为：

定时限保护2s以下（含2s）误差不超过±40ms，2s以上误差不超过整定值的±2%（对于过量保护施加1.2倍动作值进行测试，欠量保护施加0.8倍动作值进行测试）；反时限保护2s以下（含2s）误差不超过±100ms，2s以上误差不超过整定值的±5%（施加1.2倍及/或以上动作值进行测试）。

3.15测量精度

a．测量电流、电压误差不超过额定值的±0.2%；

b．功率测量误差不超过额定值的±0.5%；

c．频率测量误差不超过额定值的±0.02Hz；

d．开关量输入（220V）分辨率不大于2ms；

e．脉冲量输入电压24V，脉冲宽度不小于10ms。

3.16录波

装置可记录20次故障波形，每个故障波形包括保护启动前2周波、启动后6周波的采样数据，该录波数据可上送电厂自动化主站，或者由装置面板的RS232口拷贝，用于分析装置的跳闸行为。

3.17GPS对时

装置通过与电厂自动化主站通信，得到年月日时分秒的信息，并配置一个GPS对时开入，连接到站内GPS接收器的秒脉冲输出，实现毫秒的对时，对时精度小于1ms。

3.18打印功能

装置可配置打印机，打印定值及动作报告、自检报告、开入量变化等；

对于连接到电厂自动化系统的装置，通过主站打印，装置不必配置打印功能。

3.19网络通信

可直接与微机监控或保护管理机通信，通信接口为RS-485，规约采用电力行业标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103）。

4.装置整体说明

4.1机箱结构

装置采用整面板形式,面板上包括汉化液晶显示器、信号指示器、操作键盘、调试用RS232通信口等。

WFB-821装置采用高6U，宽19/3in的机箱，WFB-822装置采用高6U，宽19×2/3in的机箱。

后插拔方式，CPU板采用6层印制板、元器件采用表面贴装工艺，装置强弱电回路、开入开出回路合理布局，抗干扰能力强。

WFB-821装置的外形尺寸如图4.1.1所示：

图4.1.1WFB-821装置外形尺寸

WFB-821装置的安装开孔尺寸如图4.1.2所示：

图4.1.2WFB-821装置安装开孔尺寸

WFB-822装置的外形尺寸如图4.1.3所示：

图4.1.3WFB-822装置外形尺寸

WFB-822装置的安装开孔尺寸如图4.1.4所示：

图4.1.4WFB-822装置安装开孔尺寸

4.2主要插件设计

WFB-821保护装置由以下插件构成：

电源插件、交流插件、CPU插件、信号插件以及人机对话插件；WFB-822保护装置除由以上插件构成外增加本体插件和辅助测量插件。

4.2.1电源插件

电源插件把由外部提供的交、直流电源转换为保护装置工作所需电压。

输出为+5V、±15V和+24V。

+5V电压用于装置数字回路，±15V电压用于模拟量回路，24V电压用于继电器驱动及脉冲输入使用。

4.2.2交流变换插件

交流变换部分包括电流变换器TA和电压变换器TV，用于将系统TA、TV的二次侧电流、电压信号转换为弱电信号，供保护插件转换，并起强弱电隔离作用。

本插件的9个TA分别变换九个电流量，其中WFB-822装置中有CIA、CIB、CIC3个TA为测量专用，4个TV分别变换机端母线电压UA、UB、UC、3U0。

4.2.3保护插件

CPU插件原理示意图如图4.2.1所示：

图4.2.1CPU插件原理示意图

CPU插件由以下几部分构成：

1）CPU系统

32位浮点DSP作为CPU，运算功能强大；采用大容量的SRAM、FLASH及CPLD，既简化了硬件，又提高了系统的可靠性。

2）数据采集系统

装置数据采集系统由滤波回路、多路开关及高可靠的16位精度A/D转换器组成。

装置的采样回路无可调器件，具有很高的可靠性。

3）开关量输入及输出部分

CPU插件共32路开入量，其中外部输入的12路强电开入量（220V/110V）和4路。

脉冲开入量（24V）直接进入CPU板；其他开入量由跳合闸插件和非电量插件从装置内部引入CPU板。

开出共有12路，分为两类，一类是用于驱动出口及信号继电器，此种开出的+24V的电源都经起动继电器闭锁；另一种用于驱动告警、启动及信号复归等继电器，其+24V电源不经闭锁。

4）通信部分

本插件配置了四个通信口：

a）一个标准的RS-232串行接口，用于连接PC机，可以用随产品提供的PC机专用调试软件对装置进行测试。

b）两个标准的RS-485通信口，用于连接微机监控或保护管理机。

c）一个标准的RS-232串行接口，用于打印。

5）时钟回路

插件内设置了硬件时钟回路。

装置断电不影响时钟的运行。

4.2.4信号插件

信号部分主要包括跳闸信号继电器（TXJ）、本体跳闸（合闸）信号继电器（HXJ）、告警继电器（GXJ）。

跳合闸部分主要包括4个跳闸继电器（TJ1～4）、遥跳继电器（YTJ）、遥合继电器（YHJ）、跳闸保持继电器（TBJ）、合闸保持继电器（HBJ）、压力异常继电器（YLYC）、合后继电器（HHJ）。

还包括反映断路器位置的跳闸位置继电器（TWJ1、TWJ2）、合闸位置继电器（HWJ）。

4.2.5人机对话插件

人机对话插件安装于装置面板上。

采用全汉化液晶显示。

主要功能为：

键盘操作、液晶显示、信号灯指示。

4.2.6本体插件

水机事故、励磁消失、励磁变温度非电量跳闸出口由本插件硬件直跳，CPU仅执行信号及遥信功能。

4.2.7辅助测量插件

由隔离变压器、测量组件、直流隔离滤波三部分组成。