WPD207D馈线保护测控装置.docx

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WPD207D馈线保护测控装置

  WPD-207馈线保护测控装置 

一、概述  

    WPD-207微机馈线保护测控装置适用于110KV以下电压等级的不接地系统或经小电阻接地系统中的馈线保护及测控，专为分散式开关柜安装而设计，也可组屏、组柜集中安装。

装置由于体积小、功能全、性能价格比高，特别适用于电力系统、厂矿企业的配电及楼宇的配电保护。

  根据不同的功能配置由以下几种装置组成:

WPD-207C、WPD-2071C、WPD-207D、WPD-2071D,其中C型装置、D型装置保护功能相同,C型为单纯的保护装置,而D型不单具有保护功能还具有远动功能,即具有遥测、遥信、遥控功能，为”四合一”保护测控装置. 

WPD-207C、WPD-207D保护功能:

  三相式三段定时限过流保护； 三段零序电流保护； 三相一次重合闸； 

手合及重合加速保护（前加速或后加速）； 低周减载保护； 

过负荷保护（可选择发信号或跳闸）； 具有故障录波功能。

不用的功能可通过软件控制字将其退掉，零序电流可经过专门的CT接入，其变比与相电流保护不同。

    WPD-2071C、WPD-2071D保护功能:

基本同WPD-207C、207D，只是第三段定时限过流保护可由控制字选择为反时限过流。

    WPD-207D、WPD-2071D测控功能:

1）正常断路器的遥控分合;2）P、Q、IA、IC、UAB、UBC、UCA、F、COSΦ等模拟量的遥测；3）最多10路遥信开入采集、装置遥信采集、事故遥信;4）开关事故分合次数统计及事件SOE等.

二、装置的特点  

WPD-207馈线保护测控装置为WPD-2000变电站综合自动化系统的内含产品，其硬件与自动化系统的其他产品完全相同，只是软件不同，一体化设计，硬件、软件均采用模块化设计，均采用统一平台，用户只须掌握一种产品就能了解其余产品。

    1、硬件采用模块化设计，按照功能分为交流插件、CPU插件、电源插件、接口插件。

2、一体化设计，不单具有保护功能还具有遥测、遥控、遥信功能，具有独立的操作回路，不需附加其他设备即可直接跳合开关。

3、高集成度设计,CPU板上包含了全部数字电路,如A/D转换、开关量输入、出口继电器驱动回路、人机接口、通信处理等,其核心采用INTEL公司的32位机作为中央处理机,具有速度快、稳定、可靠的特点，大容量寻址空间，并具有DSP功能。

CPU板上配有大容量的RAM、FLASH MEMORY，信息处理能力强，并设置了高精度的时钟芯片。

    4、人性化设计，产品采用全汉化的液晶显示，菜单简单，界面友好，全部定值、事件报告、各菜单均汉化，使用简单方便。

    5、强大的通信处理能力，提供网络结构的现场总线，便于同后台监控系统联网。

     6、全部信息，包括故障录波信息均掉电不丢失。

    7、装置具有体积小，嵌入式安装，功能全，使用范围广，既可就地安装，又可组屏组柜。

具有防尘、防振动功能，适用于环境相对恶劣的现场运行。

 8、完善的自检功能，采样精度无需调节，提高了运行稳定性。

三、主要技术指标及参数 3.1  额定数据 

    1） 电源电压:

 220V或110V（定货请注明）      2） 交流电压:

 57.7V或100V 

3） 交流电流:

 5A或1A   4） 频率:

 50Hz  

3.2   交流回路的过载能力 

   1）交流电压：

连续工作1.2Un 

2）交流电流：

持续工作2In                20In时可持续1s  

3.3  功耗 

     1）直流功耗：

正常 <15W                  跳闸 <20W  

 2）交流电压：

< 0.5VA/相 

3）交流电流：

< 1VA/相（IN=5A） 

< 0.5VA/相（IN=1A）

3.4  主要技术指标      1）定时限电流元件 

 电流定值：

0.1In～20In  时间定值：

0s～99.99s      定值误差:

 < 5% 

   2）重合闸时间：

0.1s～99.99s       定值误差:

 < 5%    3）低周减载：

 低周定值：

45Hz～50Hz  低周低压闭锁：

10V～90V  df/dt闭锁：

0.3Hz/S～10Hz/S  频率计算误差：

< 0.01Hz       定值误差:

 < 5% 

    4）瞬时动作时间：

< 25ms     5）跳合闸电流 

      断路器跳闸电流：

0.5A—5A，自适应       断路器合闸电流：

0.5A—5A，自适应     6）遥测量精度 

      电流、电压：

0.2级       其他:

       0.5级   

3.5  绝缘耐压性能：

     符合IEC255-5，GB/T15145-94 3.6  抗干扰性能：

      静电放电:

  通过GB/T 17626.2-1998标准、静电放电抗干扰4级试验。

电磁场辐射干扰：

      通过GB/T 17626.3-1998标准、射频电磁场辐射干扰度3级试验。

快速瞬变干扰：

装置能承受GB/T17626。

4-1998标准、电快速瞬变脉冲群抗扰度4级试验。

    浪涌抗干扰：

      通过GB/T 17626.5-1998标准、浪涌（冲击）抗扰度3级试验。

       射频场感应的传导骚扰度：

      通过GB/T 17626.6-1998标准、射频场感应的传导骚扰度3级试验。

工频磁场抗扰度：

      通过GB/T 17626.8-1998标准、工频磁场抗扰度5级试验。

脉冲磁场抗扰度：

      通过GB/T 17626.9-1998标准、脉冲磁场抗扰度5级试验。

阻尼振荡磁场抗扰度：

      通过GB/T 17626.10-1998标准、阻尼振荡磁场抗扰度5级试验。

振荡波抗扰度：

      通过GB/T 17626.12-1998标准、振荡波抗扰度4级试验。

辐射发射限值试验：

      通过GB9254-1998标准、辐射发射限值A类试验 

3.7  冲击电压：

     各输入、输出端子分别对地, 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。

 3.8  机械性能 

     正常条件：

通过Ⅰ级振动响应、冲击响应检验。

     运输条件：

通过Ⅰ级振动耐久、冲击耐久及碰撞检验。

 3.9  环境条件：

a） 储存温度：

-25℃～70℃  b） 工作温度：

-20℃～55℃ c） 相对湿度：

最大不超过90％ 

d） 大气压力:

 80～110KPa，相对海拔高度2km以下  

四、硬件说明 

本装置采用整型材机箱，面板为整面板形式，模块化设计，按照功能分从左到右分别为接口逻辑插件（DI）、CPU插件（CPU）、电源插件（POWER）、交流插件（AC）,前面板背后还有一块各插件弱电信号连线及控制液晶显示、键盘输入的母板。

各插件之间电气原理的联系图见附图。

本装置前面板采用整面板、流线型设计，外观整洁大方，包括汉化液晶显示器、信号灯、橡胶键盘。

    本装置在设计思想上充分考虑了抗干扰性能，在进行瞬变干扰和静电放电试验时，装置从未发生CPU死机，保护不拒动，不误动，其性能远高于同类产品。

4．1 交流插件（AC） 

交流插件最多可以有8路交流量，这些交流量经电流、电压互感器变换成装置能用的电压等级，再经由低通滤波器输入至A/D转换器，CPU采集后构成各种保护继电器及计算出各遥测量，本馈线保护测控装置不同的型号所采用的交流互感器数量不同，具体如下：

WPD-207C、WPD-2071C零序电流如通过相电流软件内部合成，则为：

IA、IB、IC、UX（用于低周减载电压），否则为：

IA、IB、IC、I0、UX（用于低周减载电压，可以为任一相电压或相间电压）； 

WPD-207D、WPD-2071D零序电流通过相电流软件内部合成，则为：

IA、IB、IC、UAB、UCB、CIA、CIC，否则为：

IA、IB、IC、I0、UAB、UCB、CIA、CIC，其中用于低周减载的电压固定为UAB； 

    电压回路由电压互感器组成，输入100V时其输出电压为3V左右，线性范围为0.4V-120V。

电流输入回路由电流互感器组成，共有3种用途:

    1）IN=5A，输入为20IN时，输出电压为最大值5V，主要用于相电流保护。

     2）输入6A时输出电压为最大值5V，主要用于零序电流保护。

     3）输入6A时输出电压为最大值5V，主要用于装置的测量回路。

 4．2 CPU插件 

     按功能分该插件包括CPU系统、通讯部分、模数转换部分、开入量输入接口、出口驱动光耦、显示器控制。

整套装置的数字逻辑均在一块板上，而与外界强电部分没有直接联系，均经过隔离。

     由于采用了先进的单片机技术，这种设计将全部弱电回路均放于同一板上，同交流板、出口板、电源板之间的联系均经过屏蔽，增强了抗干扰能力.  

4．3 电源插件 

     本插件主要包括逆变电源，共提供以下几组电压：

      a）+5V用于CPU      b）±5V用于A/D 

     c）+24V电源，用于驱动继电器。

4．4 接口逻辑插件 

包括中央信号继电器、出口继电器、断路器位置继电器等。

 a）启动继电器 

     装置启动继电器两副常开接点用来提供跳合闸24V负电源，只有启动继电器动作后方可启动跳合闸出口。

又为了增加可靠性，此负电源经由GJ告警继电器的常闭接点，当装置出现致命故障后，切断负电源。

这就有效地防止了CPU故障、跳合闸回路从CPU过来的光耦及三极管击穿造成的误动作。

     b）装置的告警继电器 

     对异常情况而非CPU致命的故障直接到GXJ告警信号继电器发中央信号，而对致命的故障须引到GJ告警继电器闭锁跳合闸负电源，且同时转发中央信号。

  c）跳合闸回路

跳、合闸经过光耦后到信号继电器、出口中间继电器，信号继电器给出当地指示信号及中央信号，出口中间继电器接通跳、合闸正电源，经过外面的压板后引至跳闸出口端子及手动合闸端子，跳闸出口端子经防跳继电器TBJ的电流线圈后至跳闸控制机构TQ， 而合闸出口（手合）经HBJ的电流线圈后至合闸控制机构HQ。

     除设置防跳操作继电器外，还设有TWJ、HWJ用于监视开关分合、控制回路情况。

五、保护原理 5．1  电流保护 

5.1.1 相间电流保护及加速 

      本装置设有三相三段式定时限过流保护，每段均要通过控制字投退。

当电流Ⅰ段整定为零秒，瞬时动作出口时间小于25ms，其Ⅰ段动作延时可以整定，这是为了躲开线路避雷器放电时间。

      其动作条件如下：

a） IΦ > IDZ b） T > Tn 

      本装置专门设置了一段加速段电流保护，其定值、时间分别整定，在手合和重合后投入3s，并可通过控制字选择前、后加速。

本装置的手合状态通过TWJ接点开入量引入保 护来判别，取消了手合触点的开入。

 5.1.2 零序电流保护 

      本装置适用于不接地或小电阻接地系统，系统发生单相接地时，零序电流可能很小，故通过控制字可采用同电流保护CT变比不同的专用零序电流互感器。

      对此元件也有一瞬时段，当3Io>1.2 Io1时动作，如延时为0秒,则动作时间<25ms。

电流保护程序框图如下:

5.1.3 反时限过流 

WPD-2071C、WPD-2071D对电流Ⅲ段考虑反时限电流保护，根据国际电工委员会（IEC255-4）和英国标准规范（BS142.1996）的规定，本装置考虑三种标准：

即一般反时限、非常反 时限、极端反时限，具体采用那种特性可由控制字选择。

一般反时限  t=tp×0.14/[（I/Ip）0.02

-1] 

非常反时限  t=tp×13.5/[（I/Ip）-1] 

极端反时限  t=tp×80/[（I/Ip）2

-1] 

   上式中，IP为电流基准值，取过流III段定值；TP为过流III段时间定值，范围为0-1S。

5.1.4 加速段保护 

      装置考虑了独立的加速段保护，可通过控制字选择采用合闸前加速还是合闸后加速，合闸后加速保护包括手合于故障加速跳及自动重合于故障加速跳，加速时间可单独整定，本装置不考虑零序加速段。

5．2 低周减载 

     本装置的低周减载配有低电压闭锁及滑差闭锁功能。

其保护投入后频率须在50±0.5Hz以内，低周保护方可投入。

当系统故障后，频率下降过快超过滑差闭锁定值时瞬时闭锁低周保护，频率须恢复到50±0.5Hz范围后，低周保护才能再次投入。

低周减载动作后闭锁重合闸。

      本保护计算低周用电压固定为UAB。

 动作条件为：

1） Ux > UF    

2） df/dt < DFT

3） f < DF 

     4） 断路器合位状态 

5．3 重合闸  

本装置重合闸必须在充电完成后投入，线路在正常运行状态（TWJ=0），无外部闭锁重合闸信号，经15s充电完成。

重合闸闭锁的信号有：

手跳、遥控跳闸、外部接点闭锁、低周动作、手动跳闸。

5．4 装置闭锁和运行异常告警

当装置检测到本身硬件故障时，发出告警信号启动GJ继电器，进而断开保护跳/合闸的出口继电器的负电源，保护进入调试状态退出保护功能，同时通过GXJ继电器发出中央信号，硬件故障包括：

RAM出错、FLASH出错、定值出错、出口光耦出错、采样出错等。

当装置检测到下列情况时发出呼唤信号，通过GXJ继电器给出中央信号但不闭锁保护：

PT断线、频率异常、控制回路断线、弹簧未储能、过负荷告警、零序报警。

 5．5 遥信、遥测、遥控功能

 此功能只有WPD-207D、WPD-2071D才有。

遥控功能包括：

正常遥控跳闸操作，正常遥控合闸操作；

 遥测量功能有：

IA、IC、UAB、UBC、UCA、P、Q、COSΦ、F等。

遥信量功能包括：

最多8路遥信开入、装置遥信采集及事故遥信，并作事件顺序记录，最多2路脉冲电度输入，遥信分辨率小于2MS。

六、 定值表

1）其中线路CT、PT一次侧变比用于计算电流、电压的一次值，液晶正常显示上述信息用 PT的变比输入电压等级即可，如110KV侧PT则输入110即可； 

2）控制字2的D2、D3位只有WPD-2071C、WPD-2071D才用，当反时限投入时，定值表中的I3即为反时限公式中的电流基准值IP，T3即为反时限公式中时间常数TP. 

3）控制字KG1和KG2在装置显示为十六进制，D15-D0由高位到低位显示，投退控制字时可先按二进制编好，然后转化为十六进制输入。

（没有投退功能的为0） 七、装置的接线说明  

装置的接线端子图见附图。

 1、模拟量输入端子

交流量的引入从后盖板的X1端子引入，订货时一定要注明额定参数。

本装置电流额定输入有两种：

5A或1A，电压额定值固定为100V。

      WPD-207C、WPD-2071C电压输入端子：

X1.16端子接UA, X1.15端子接UB, 用于低周减载功能电压输入。

WPD-207D、WPD-2071D电压输入端子：

X1.16端子接UA, X1.15端子接UB, X1.14端子接 UC，本保护测控装置采用三相三线接线方式，用于电压保护、测量及低周减载功能电压输入。

       WPD-207C、WPD-2071C电流输入端子：

X1.1、X1.2零序电流I0输入，X1.3、X1.4电流IC输入，X1.5、X1.6电流IB输入，X1.7、X1.8电流IA输入。

WPD-207D、WPD-2071D电流输入端子：

X1.1、X1.2零序电流I0输入，X1.3、X1.4电流IC输入，X1.5、X1.6电流IB输入，X1.7、X1.8电流IA输入，X1.9、X1.10测量电流IC输入， X1.11、X1.12测量电流IA输入。

      电压的输入范围0-140V，相电流的输入范围0-120A，零序电流、测量电流的输入范围0-6A。

2、 电源端子：

    装置正电源接X2.1号端子，负电源接X2.2号端子，有两种规格：

220V和110V，    订货时须指明。

如为交流电源，则没有极性。

3、开入量输入端子 

   开入量输入从X4号端子接入。

       X4.14-X4.24为开入量输入部分，其中X4.24为开入量输入光耦公共端，接线时需要与

外部控制电源的负端（或者交流电源的N端）相接，各自开如量的输入用控制电源的正端（或者交流电源的L端）作为开入即可。

开入量电源本装置均为强电输入，交流、直流均可，所有开入量在装置内经过光耦 

隔离后到装置的中央处理器（CPU）。

X4.14端子为弹簧未储能。

       X4.15端子为闭锁重合闸。

   X4.16-X4.24为任意定义的开入量输入端子。

   注意：

开入量8断路器位置（TWJ）为装置内部固定的开入量，不用从外部接线。

4、 通信网络 

X3.1-X3.2号端子为通信接口，为总线型网络，连线时只需将全部装置的这两组 端子对应相连再引到通信管理机即可。

  5、 信号及出口端子 

      信号及出口从X4号端子接入。

   5.1 信号：

      装置经出口板上的小密封继电器提供各种中央信号及指示信号，X4.9-X4.13号端子为 中央信号部分。

X4.9号端子为中央信号的公共端，其余为中央信号。

     X4.10为装置异常中央信号. 

X4.11为重合闸中央信号. X4.12为保护跳闸中央信号. X4.13为控制回路断线中央信号. 5.2 跳合闸 

控制电源接+KM、-KM端子，即X4.1号和X4.4号端子。

保护合闸以及手动合闸端子X4.3，接到保护装置的防跳跃继电器HBJ，经由HBJ的合闸线圈至HQ端子X4.2，至合闸机构箱端子。

保护跳闸端子X4.5（压板前）经过压板（压板后）接入跳闸入口X4.6号端子，X4.7号端子为手动跳闸端子，全部跳闸接点均接到保护装置的防跳跃继电器TBJ，经由TBJ的跳闸线圈至TQ端子X4.8，至跳闸机构箱端子。

本装置考虑内部自带操作回路，其跳合闸电流采用自适应方式,可以提供0.5A-5A跳合闸电流而不用整定.  

八、用户安装调试说明  

8.1   通电前检查 

  a） 检查装置的型号及各电量参数是否与订货一致。

      b） 拔出各插件，逐个检查各插件上的元器件是否松动、脱落，有无机械损伤等现象。

 8.2   装置通电检查 

      通电前应注意：

电源极性是否正确。

 8.2.1 直流稳压电源通电检查 

      取出电源板，直接从后面的端子上加入正确电源，失电告警继电器可靠动作，常闭接点打开，电源指示灯亮，再用万用表检查各输出电压是否正常。

 8.2.2 整机通电检查 

      插入全部插件，加上电源，看装置是否正常。

正常的表现为运行灯亮，而且液晶显示正常。

8.2.3 开关量检查 

      用正确的电源加到各开入量端子，这时液晶会显示出报告，并指明是哪个开入量有变化，注意接通时间0.2s以上。

 8.2.4 零漂检查 

用通道菜单检查各交流通道的值，平均值即为零漂。

8.2.5 电流电压刻度检查 

      a） 将电流回路串联，通入额定电流（5A或1A），要求串入0.5级以下电流表。

       b） 将电压回路并联，通入额定电压，要求并入0.5级以下电压表。

       c） 用“通道”菜单看各量的幅值及角度，应于实际值相符。

 8.2.6  完成上述检查后，将装置处于调试状态，输入全部保护定值。

8.2.7  开出传动试验 

       进入“传动”命令菜单，驱动各开出回路，观察各继电器是否动作正确。

8.3    模拟短路试验 

       针对上面的定值，通入交流量，看保护动作行为是否正确，主要目的是考核定值。

8.4    耐压试验 

       按前面技术要求测定绝缘电阻，符合后进行耐压试验，但现场不必做此试验。

九、   维护运行  

9.1   装置的投运 

a） 投入直流电源，运行指示灯亮，其余灭。

 b） 核对定值。

9.2   装置的运行 

a） 液晶的显示与实际的电压、电流、定值区号、频率、重合闸充电标志相符。

 b） 运行指示灯亮，而其余灯灭。

9.3   保护动作及报告 

a） 保护动作后，跳闸灯应亮；若合闸，则合闸灯亮。

 b） 液晶显示动作报告正确。

 c） 异常、告警时，指示灯亮。

d） 按复归键，全部指示灯灭（除运行灯外）。

9.4   报告信息（全部报告均汉化）        事故报告有：

 电流Ⅰ段动作                     电流Ⅱ段动作                     电流Ⅲ段动作                     电流加速动作                     零序Ⅰ段动作                     零序Ⅱ段动作                     零序Ⅲ段动作                     低周动作                     重合闸动作                     跳闸失败                     过负荷动作                     低电压动作        异常信息：

   开关量改变 

                    数据采集系统出错                     ROM校验出错                     定值校验出错                     定值区号改变                     出口驱动出错                     RAM自检出错 9．5  特别注意 

      运行中切不可随意将装置从运行状态转为调试状态，这时的口令最好不让无关人员知道。

十、贮存

 贮存条件：

包装好的产品在制造厂和使用单位应保存在-25℃～+40℃，相对湿度不大       于80%，周围不含有酸性、碱性或其它腐蚀性及爆炸性气体的防雨、雪场所。

十一、订货须知     订货时须说明：

    a） 产品型号、名称、订货数量。

     b） 交流电流、电压及频率额定值。

     c） 跳、合闸电流。

d）供货时间地址。

原理图

操作回路图

端子定义图