XRL200系列线路保护装置技术说明书.docx
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XRL200系列线路保护装置技术说明书
XRL-200系列线路保护装置技术说明书090121（总55页）
XRL-200系列
线路保护装置（）
技术和使用说明书
西安西瑞保护控制设备有限责任公司
XI‘ANXIRUIPROTECTIONANDCONTROLCO.,LTD
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XRL-200系列线路保护装置
技术和使用说明书
1适用范围及特性
适用范围
XRL-200系列数字式线路保护测控装置适用于110kV及以下电压等级的消弧线圈接地或不接地系统的变电站，可分散或集中安装。
主要功能配置：
（三相）三段式（低压方向）过流保护,接地保护,过负荷保护,低周减载,低压解列,加速保护,重合闸（检同期、检无压），以及遥信，遥控，遥调等功能。
它与变电站其它设备联网可构成完全分层分布式变电站自动化系统。
型号及保护配置
装置型号与功能配置如表1-1表1-2所示。
表1-1XRL-200系列线路保护装置型号及功能配置
功能配置
261
261a
261b
261c
261d
261e
261f
261g
261h
261i
261j
261k
261l
261m
262
262A
262B
262C
262D
262E
262F
262G
三段过流保护
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三段低压方向过流保护
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不接地系统接地保护
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过负荷保护
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低周减载
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低压解列
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加速保护
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重合闸（不检定）
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速断闭锁重合闸
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重合闸（检无压检同期）
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重合闸信号人工复位后，才可以再次重合闸
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三段零序过流保护
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保护动作闭锁备自投
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过流一段单独出口
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充电保护
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遥合手合检同期
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TV回路断线告警
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控制回路断线告警
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3相/2相电流
2
3
3
2
3
3
2
3
2
3
2
3
2
3
3
2
3
3
2
3
3
2
测量
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操作回路
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遥测
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遥控
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遥信
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遥调
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录波功能（可选）
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表1-2XRL-200系列线路保护装置型号及功能配置
功能配置
264
264a
264b
三段过流保护
●
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不接地系统接地保护
●
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加速保护
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重合闸（不检定）
●
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●
三段零序过流保护
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备用进线自投
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TV回路断线告警
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控制回路断线告警
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3相/2相电流
2
3
3
测量
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操作回路
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遥测
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遥控
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遥信
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遥调
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录波功能（可选）
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主要特性
（1）高性能的硬件
采用32位高性能DSP处理器、14位高速AD；保证硬件的高精度、高实时性。
（2）完善的自检功能
实时对数据采集回路、数字回路及输出回路、程序存储区、数据存储区进行自检，在故障时闭锁相关的保护功能。
（3）强电磁兼容能力
强弱电完全分开，整体印制板背板式后插拔结构，电磁兼容性能指标满足GB/T14598、GB/T17626标准中规定的最严酷等级的要求。
（4）可靠的通信网络
装置配置双以太网或现场总线CANBUS、RS-485接口，具有自动切换和自恢复功能，可采用光纤冗余自愈双环网或双以太网，通信可靠性高。
支持IEC60870-5-103、IEC61850通信规约。
（5）采用标准化的硬件平台，模块化的软件设计，可靠性高，扩展性强。
（6）采用突变量和稳态量综合启动元件
装置有独立的相电流突变量起动元件和稳态量启动元件作为整机启动元件，动作后开放保护装置出口继电器正电源。
（7）完善的事件报告和扰动数据记录
详细记录装置的告警报文、操作事项、事件报文；具有事件触发录波，扰动数据记录功能，扰动数据与COMTRADE格式兼容，方便与分析软件的接口。
（8）大屏幕的液晶中文显示，人机界面友好，信息详细直观，操作调试方便。
（9）采用硬件实时时钟，掉电后仍连续计时，并具有GPS对时功能。
（10）支持装置运行状态的远方查看，支持保护开入状态的远方查看，支持定值的远方查看和修改，支持远方信号复归。
2技术参数
机械及环境参数
机箱结构
标准6U后插拔机箱结构尺寸：
146mm（长）×242mm（高）×215mm（深）
安装方式：
嵌入式
环境参数
正常工作温度：
-10℃～55℃
极限工作温度：
-30℃～70℃
储存及运输温度：
-25℃～70℃
空气湿度：
≤95%
拔海高度：
≤3000m
额定电气参数
直流电压：
220V，110V；允许偏差：
-20%，+15%。
交流电压（Un）：
100/
V（相电压）
交流电流（In）：
5A，1A
频率：
50Hz，60Hz
主要技术指标
整组动作时间
●过电流保护：
≤30ms倍整定值）
启动元件
●独立的相电流突变量启动元件，启动门槛
过电流保护
●电流整定范围：
～20In，误差不超过±3%
●低电压整定范围：
10V～90V，误差不超过±3%
●时间整定范围：
0s～10s
●固有延时：
倍整定值时，不大于30ms
过负荷保护
●电流整定范围：
～2In，误差不超过±3%
●时间整定范围：
0～100min
●固有延时：
倍整定值时，不大于30ms
低周减载
●频率整定范围：
45Hz～，测量误差：
不超过±
●频率滑差整定范围：
1～10Hz/s，测量误差：
不超过±10%
电磁兼容
●振荡波抗扰度：
IEC60255-22-1（GB/）标准，III级
共模：
，1MHz/400次/2s；，100kHz/50次/2s
差模：
，1MHz/400次/2s；，100kHz
中性点不直接接地系统
用于小电流接地系统，当系统中某条线路发生接地故障时，该条线路保护装置向后台发送接地的报文。
该功能可选择软压板投退。
小电流保护用的零序TA输入范围为，门槛为15mA。
大电流保护用的零序TA规格与Ia、Ic等测量TA相同。
其判据为：
∣
∣>5V（3-1）
（3-2）
其中
为自产，
为外接。
逻辑框图如下：
图3-3接地指示逻辑
2.中性点直接接地系统
本装置采用零序电流作为动作判别，动作判据为：
3Io>Idz;（Idz:
零序电流整定值），本保护设置了采用自产3U0与零序电流3Io进行比相的零序方向元件，动作区为-165°～15°。
∣
∣>5V（3-3）
（3-4）
图3-4零序电流保护逻辑
低频减载保护
在断路器处于合位时或任一相有流（I>时投入低频减载保护。
低频减载设有低电压闭锁、滑差闭锁、低电流闭锁。
当系统发生故障，频率下降过快超过滑差闭锁定值时瞬时闭锁低频减载保护。
低频减载保护动作同时闭锁线路重合闸。
保护设有软压板控制投退功能。
母线TV断线时闭锁低频减载保护。
逻辑框图如下：
图3-5低频减载逻辑
过负荷保护
装置设有过负荷保护功能。
过负荷可通过控制字定值选择动作于跳闸或告警。
投跳闸时，跳闸后闭锁重合闸。
逻辑框图如下：
图3-6过负荷保护逻辑
三相一次重合闸
装置设有三相一次重合闸功能，通过设置重合闸压板控制投退。
重合闸当开关位于合位，且无外部闭锁时充电，充电时间为15s。
当开关由合位变为跳位或者保护动作时重合闸启动。
双侧电源的线路，除采用解列重合闸的单回线路外，均应有一侧检同期重合闸，以防止非同期重合闸对设备的损害，另外一侧投检无压。
重合闸充电完成时：
液晶显示屏显示充电完成标志。
重合闸的启动：
由断路器位置接点变位启动和保护启动。
重合闸的闭锁条件有：
（1）闭锁重合闸开入；
（2）低频动作；（3）过负荷跳闸；（4）遥控跳闸；（5）弹簧未储能；（6）控制回路断线；（7）线路电压异常；（8）低压解列动作；逻辑框图如下：
图3-7重合闸逻辑
注：
装置具有Ux自动识别功能。
在有输入量接入时，装置只识别一次。
装置第一次接入输入量时会自动识别，识别后若改变接线需复位程序。
加速保护
装置设置了独立的加速保护段，当重合于故障或者手合于故障时，加速保护不带时限无选择性的动作跳闸加速故障的切除。
装置设置了独立的过流加速段电流定值及相应的时间定值，与传统的保护相比，使保护的配置更加灵活。
逻辑框图如下：
图3-8加速保护逻辑
低压解列
装置设置了低压解列保护，有电流闭锁该功能（可以通过控制字投退）。
低压解列保护为防止TV断线引起的误动，加有“线电压大于20V”，“负序电压小于7V”的判据。
图3-9低压解列保护逻辑
TV断线检测
1满足下列两个条件之一，装置报母线TV回路断线；当电压恢复正常10s时，自动返回。
（1）三相电压均小于18V，任一相电流大于倍额定电流，10s延时后判为三相失压；
（2）最大线电压与最小线电压之差大于18V，10s延时后判为单相或两相失压。
检测出母线TV断线后，可根据预先设定的软压板，选择继续保留带方向元件、电压元件的各段保护，还是退出带方向、电压元件的各段保护,满足上述任一条件后延时10s报母线TV断线，发TV断线信号。
其动作逻辑图如下图所示。
图3-10TV回路断线逻辑图
2线路TV断线
图3-11TV回路断线逻辑图
控制回路断线检测
装置采集断路器的跳位和合位，当控制电源正常、断路器位置辅助触点正常时，必有一个跳位或合位，否则，经一定的延时报控制回路断线或异常，同时闭锁重合闸，点告警灯但不闭锁保护。
其动作逻辑图如下图所示。
图3-12控制回路检查动作逻辑图
充电保护
充电保护是一种限时电流速断保护，仅在对母线充电时短时投入。
在检测到充电开入（断路器HWJ）从断开变至闭合时，短时投入母充保护，2s后自动退出母充保护。
充电保护逻辑图如图3-13所示：
图3-13母线充电保护逻辑图
备用进线自投
本进线运行，另一进线备用。
当运行线路因电源故障或其它原因被失电后，#2进线备用电源自动投入，且只动作一次。
备用进线自投的充电条件为：
同时满足以下条件，经15s完成充电。
1）母线三相有压
2）两进线开关：
一个处于合位，另一个处于跳位。
备用进线自投充满电后，当母线的三相电压均小于整定值且原运行进线无电流时，经整定时间后对原运行进线开关发跳闸令，当开关跳开后再对备用进线开关发合闸令。
备用进线自投的闭锁条件有：
（1）闭锁进线自投开入；
（2）控制回路断线；（3）控制回路异常；（4）遥控跳闸；（5）手跳；（6）原进线断路器拒跳；（7）备用进线断路器拒合；
图3-14备用进线自投逻辑图
同期功能
装置具有同期功能，用于需要检同期的手合及遥合。
线路侧电压取自Ⅱ母电压Uab2。
图3-15同期功能逻辑图
装置告警
当检测到装置本身硬件故障时，发出装置告警并闭锁继电器出口回路。
硬件故障包括：
RAM、EPROM、FLASH、出口回路故障、通信故障、定值出错和电源故障等。
当发生以上情况时请及时与厂家进行联系技术支持。
当检测到模拟量校正系数错也将闭锁整套保护。
当保护发出跳令后，经2s延时而仍一直有流（负荷电流大于）时，装置点告警灯，且发报告“跳闸失败”，但不闭锁出口回路。
当开关位置一直为跳位，经10s延时而仍一直有流（负荷电流大于）时，装置点告警灯，且发报告“跳位有流”，但不闭锁出口回路。
当装置TV断线、控制回路故障或过负荷时，装置发告警信号，但不闭锁出口回路。
对时功能
装置具备软件对时和硬件对时功能。
硬件对时为脉冲对时或B码对时，软件对时可通过装置面板上的时间整定来实现，装置也可以通过网络对时。
4硬件说明
硬件结构
装置采用6U标准机箱，插件后插拔结构。
装置面板布置
装置的正面面板布置如图4-1。
图4-1装置正面面板布置图
插件背板布置如图4-2。
图4-2插件背板布置图
装置接线端子
装置接线端子如图4-3。
图4-3装置接线端子图
背板接线说明如下：
N101：
+KM
N102：
-KM
N103：
合闸入口
N104：
至合闸机构箱
N105：
TWJ回路负端至合闸机构箱
N106：
至跳闸机构箱
N107：
跳闸入口
N108：
手跳入口
N109：
为中央信号接点的公共端
N110：
装置报警中央信号
N111：
保护跳闸中央信号
N112：
备用
N113、N114：
备用
N115、N116：
备用
N117、N118：
备用/保护跳闸（XRL-266系列）
N119、N120：
备用/重合闸（XRL-266系列）
N121、N122：
备用
N123、N124：
备用
N125、N126：
保护跳闸
N127、N128：
重合闸
N129、N130：
遥控跳闸
N131、N132：
遥控合闸
N133、N134：
备用/过流I段出口（XRL-261HXRL-261I）/合备用进线（XRL-264系列）
N135、N136：
闭锁备自投
N201～N214：
开关量输入，其定义如表4-1所示。
N215：
为开入的公共地。
N216：
有功脉冲输入或备用遥信输入
N217：
无功脉冲输入或备用遥信输入
N218：
脉冲输入公共端或备用遥信公共端
N301、N302：
装置模拟地
N303、N304：
保护A相电流输入
N305、N306：
保护B相电流输入
N307、N308：
保护C相电流输入
N309、N310：
保护零序电流输入
N311、N312：
备用
N313、N314：
测量A相电流输入或备用
N315、N316：
测量B相电流输入或备用
N317、N318：
测量C相电流输入或备用
N319、N322：
A相电压输入
N320、N322：
B相电压输入
N321、N322：
C相电压输入
N323、N324：
Ux电压输入
N401：
电源地
N403：
电源（+/L）
N405：
电源（-/N）
N407、N408：
24V输出
N409、N411：
电源失电告警接点输出
GPS对时输入：
高档配置：
N219、N220；标准配置：
N225、N226
通信接口：
高档配置：
NET1、NET2：
以太网接口；
标准配置：
N219、N220：
CANBUS接口，N222、N223：
485接口。
注意：
所有未定义的端子，现场请勿配线，让其悬空。
表4-1开关量输入端子定义
端子
XRL-261
XRL-261A～XRL-261M
XRL-262
XRL-262A～XRL-261G
XRL-264
XRL-264A
XRL-264B
XRL-266
XRL-266A
XRL-266B
XRL-266C
N201
备用
备用
闭锁重合闸
N202
备用
备用
小车工作位置/隔离开关1
N203
备用
备用
小车试验位置/隔离开关2
N204
备用
闭锁进线自投
弹簧未储能
N205
备用
备用进线断路器跳位
开关跳位
N206
闭锁重合闸
闭锁重合闸
开关合位
N207
小车工作位置/隔离开关1
小车工作位置/隔离开关1
闭锁远方操作
N208
小车试验位置/隔离开关2
小车试验位置/隔离开关2
信号复归
N209
弹簧未储能
弹簧未储能
备用
N210
开关跳位
开关跳位
备用
N211
开关合位
开关合位
备用
N212
闭锁远方操作
闭锁远方操作
备用
N213
检修状态压板
检修状态压板
备用
N214
信号复归
信号复归
备用
结构与安装
装置的外形尺寸见图4-4，面板开孔见图4-5。
图4-4装置的外形尺寸图
图4-5面板开孔见图
插件原理说明
装置的插件包括：
出口及操作回路插件、DSP插件、模拟量输入插件、电源插件、底板、液晶板及键盘。
硬件框图如图4-6.
图4-6装置硬件框图
出口及操作回路插件
本插件提供输出空接点，接点输出见图4-7。
图4-7接点输出图
DSP插件
DSP插件是装置的核心部分，主要由数字信号处理器（DSP）及其扩展电路组成。
DSP完成数据的采集和处理，以及保护逻辑的判断与执行。
DSP插件上同时集成有14路开关量输入回路，2路脉冲量输入回路及通讯接口。
开关量输入为DC220V或DC24V（订货时说明）输入，端子n215为开入公共端，接开入电源的负端。
开入量的前4路（端子n201～n204）配有两级光隔，可以直接驱动继电器动作，其余9路（端子n205～n214）装有一级光隔，连接至DSP总线。
端子n218为脉冲量公共端，两路脉冲量可以完成对有功、无功功率的采集。
通讯回路采用双以太网，极大的提高了通讯能力和可靠性。
DSP插件采用多层印制板及表面贴装工艺，外观小巧，结构紧凑，极大提高了插件的抗电磁干扰能力。
开入端子的定义及接线见图4-8。
图4-8DI插件端子定义及接线
模拟量输入插件
图4-9为模拟量输入插件与系统的典型接线图（以XRL-262型装置为例）。
图4-9模拟量输入插件与系统典型接线图
IA、IB、IC分别为保护电流极性端，IA’、IB’、IC’为相应的非极性端。
Ia、Ib、Ic、3I0分别为测量电流、零序电流极性端，Ia’、Ib’、Ic’、3I0’分别为相应的非极性端。
Ua、Ub、Uc、Un接三相电压。
模拟量输入插件的接地端子为装置的屏蔽地，要可靠接地。
电源插件
电源插件的背后端子接线图如图4-10。
图4-10电源插件的背后端子接线图
电源插件交直流通用，但额定电压分220V和110V两种。
端子N403、N405为电源输入端子。
当装置工作电源失压时，电源插件的失电告警输出接点（端子N409、N410）（常闭接点）闭合。
电源插件的开入24V+和开入24V-（端子407、408）为24V电源输出，可用与电压为DC24V的开入工作电压。
电源插件的接地端子为电源的内滤波回路的地，要连接到模拟量输入的接地端子后通过模拟量输入插件的接地端子可靠接地。
跳线说明
（1）CPU板跳线
JP3跳线跳到MC方式。
特别注意：
JP8在出厂前的调试过程中一定要跳到RESET方式，调试完成后出厂前跳到看门狗方式。
（2）出口板跳线
S1、S2、S3、S4、S5跳线全部跳到位置“1”。
调试人员在调试前应首先把跳线跳到正确位置，然后开始检验。
5定值及整定说明
装置定值
表5-1XRL-200系列线路（电压电流）保护装置定值
序号
名称
范围
步长
单位
1
装置通信地址
0～255
1
2
以太网AIP地址
0～200
1
3
以太网A网关
0～200
1
4
以太网A子网掩码
0～200
1
5
以太网A端口号
0～200
1
6
以太网BIP地址
0～200
1
7
以太网B网关
0～200
1
8
以太网B子网掩码
0～200
1
9
以太网B端口号
0～200
1
10
CAN接口波特率
0～3
1
0—5k
1—10k
2—20k
3—40k
11
485接口波特率
0～3
1
0—4800
1—9600
2—19200
3—38200
12
通信规约
0～2
1
0—103
1—61850
2—XR2000
13
装置密码
0
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