继电保护原理5低压850系列.docx

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继电保护原理5低压850系列

第五章低压850系列

第一节WDR-851

1概述

WDR-851电容器保护测控装置主要适用于超高压变电站中35kV电压等级装设的并联电容器的保护及测控，具有三段定时限电流保护、低电压保护、过电压保护、3套差压保护、TV断线检测、不平衡电流保护、2套差流保护、非电量保护、闭锁投切、测量、控制、监视、记录等功能。

2主要功能特点

2.1保护逻辑开发可视化

ØVLD工具提供标准的基本元件和基本组件；

Ø保护逻辑开发过程可视化，保护源代码完全由软件机器人自动生成；

Ø杜绝了人工编程可能产生软件Bug，自动生成的代码正确率达到100%。

2.2事故分析透明化

Ø分层、模块化、元件化的设计原则；

Ø元件级别、模块级别、总线级别的三级监视点；

Ø事故发生后通过透明化事故分析工具可以对故障快速准确定位。

2.3高精度的测量技术

Ø对二次TA的传递误差采用软件动态补偿专利技术；

Ø全范围测量的高精度，尤其在小电流时的电流测量精度依然在0.2级以内。

2.4高可靠性的软硬件设计

Ø采用多CPU及嵌入式RTOS；

Ø输入、输出分开，强电、弱电分开；

Ø良好的电磁兼容性；

Ø完善的自检功能

2.5完备的间隔层监控功能

Ø监视：

大屏幕彩色液晶；人性化的操作界面；显示本间隔的主接线图；

Ø控制：

可直接通过人机界面的主接线图控制开关、刀闸等；

Ø记录：

包括遥信记录、事件记录、告警记录、操作记录；总计最多保存400条；

Ø通信：

可直接上以太网，采用国际通用标准规约：

IEC60870-5-103/IEC60870-5-104。

3．基本功能

分类

功能名称

保护功能

三段定时限电流保护

低电压保护

过电压保护

三套差压保护

TV断线检测

不平衡电流保护

两套差流保护

非电量保护

闭锁投切

测控功能

遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信

正常断路器遥控分合

CIA、CIB、CIC、UA、UB、UC、P、Q、S、f、COS￠、UAB、UBC、UCA等模拟量的遥测

辅助功能

故障录波、事件记录、GPS对时、防误逻辑闭锁

表5-1-1功能配置表

3.1保护功能

3.1.1三段定时限电流保护

图5-5-1三段定时限电流保护原理框图

3.1.2低电压保护

图5-5-2低电压保护原理框图

3.1.3过电压保护

图5-5-3过电压保护原理框图

3.1.4差压保护

图5-5-4差压保护原理框图

最多可提供三套独立的差压保护。

3.1.5TV断线检测

TV断线后发告警信号。

TV断线检测通过软压板进行投退。

当过流保护启动时，闭锁TV断线检测。

软压板投入，满足以下任一条件，10s后报TV断线。

a.U1小于30V且合位或有流；

b.3U2大于18V；

不满足以上情况，10s后TV断线返回。

3.1.6不平衡电流保护

图5-5-5不平衡电流保护原理框图

3.1.7差流保护

图5-5-6差流保护原理框图

最多可提供两套独立的差流保护（此时受硬件资源所限，同时支持最多两套差压保护）。

3.1.8非电量保护

支持最多5路非电量开入，对于每路都可以选择直接跳闸或者告警。

前4路保护延时时间固定为20ms，第5路的保护延时时间可整定。

非电量插件上有跳闸继电器和信号继电器，也可选用出口插件上的出口继电器和信号插件上的非电量告警继电器。

（VLD可配置，现在固定在非电量插件上。

）

图5-6-7非电量保护原理框图

3.1.9闭锁投切

当装置检测到闭锁投切开入存在或保护跳闸动作（过电压和低电压保护跳闸除外），则启动闭锁投切出口使一副出口触点输出，同时有控制字可选择是否闭锁遥控合闸；闭锁投切出口在被复归后返回。

3.2测控功能

测量计算CIA、CIB、CIC、P、Q、S、f、COS￠等，通过对二次TA传递过程幅值误差和相位误差的研究，对二次TA传递误差采用软件动态补偿技术，使电流和功率在全范围内满足0.2%精度要求。

遥信：

支持单点和双点遥信，反映各种保护动作信号、断路器本体、断路器位置及刀闸位置等遥信状态；

遥控：

支持远方控制跳/合闸、投退压板、修改定值等；

就地操作:

在液晶显示界面操作断路器和刀闸的分合。

3.3GPS对时

对时方式：

“数据流+脉冲”方式或IRIG-B方式；

脉冲规格：

DC24V；

对时精度：

≤1ms。

3.4录波功能

装置记录保护跳闸前2周波，跳闸后3周波（每周波48点）的采样数据，保护跳闸后将录波数据上送故障信息子站，或者通过工具软件从装置上调出录波数据，在计算机上用故障分析软件分析故障和装置的跳闸行为。

录波数据包括：

各保护电流IA、IB、IC；桥差电压、桥差电流、不平衡电流；三相母线电压UA、UB、UC。

3.5打印功能

可以在“装置参数”菜单下的子菜单“通讯端口配置”里设置打印端口，波特率及奇偶校验位可在“串口参数”子菜单下配置，可打印定值及动作报告、操作报告、开入变位报告、录波等。

3.6通信功能

装置具有双RS-485通信接口及双Ethernet通信接口，可以直接与微机监控或保护管理机通信,规约采用IEC-60870-5-103或IEC-60870-5-104。

波特率可设置：

1200，2400，4800，9600，19200，38400；校验位可设置有（必须为偶校验）或无。

3.7装置自诊断

具有完善的自检功能，当硬件出现异常时会发出告警信号并根据严重程度决定是否闭锁出口，根据告警信息可快速定位装置硬件的故障位置，方便更换备用件快速排除故障。

3.8防误逻辑闭锁功能

逻辑闭锁功能所用的数据既支持本装置采集的，还支持通过间隔层的以太网获取来自其它间隔测控装置的数据。

对于站控级控制和测控单元就地控制，都遵循如图4-8所示的控制命令的执行流程。

图5-5-8控制命令执行流程图

4．关于检修压板的说明

在检修时，为了避免监控后台收到大量无用的事件报文，在装置上设定一个硬压板叫检修压板。

⏹“检修压板”投入：

该装置处于检修状态时投入该压板，此时除了检修压板的变位报文上送监控后台之外，其余正常运行状态下与后台通讯的所有上行报文全部被禁止上送。

在装置上进行传动出口试验，必须投入该压板。

⏹“检修压板”退出：

该装置处于正常运行状态时，应该退出该压板，否则影响运行。

5．插件介绍

5.1插件类型说明

共有9类插件。

具体功能和参数见表5-5-2。

表5-5-2插件类型和功能描述表

插件类型

规格

功能和参数说明

CPU插件

完成计算与处理的核心插件

通讯插件

提供RS-232，RS-485，以太网接口

电源插件

DC220V/110V

提供装置的电源

交流输入插件

（5A/1A两种规格）

5#插件为标准配置8I6U型，其第6、7、8路CT为测量CT；6#插件为选配（见*）；

采保插件

28路交流低通滤波，多路转换开关

开入插件

插件1

DC220V/110V；插件1有26路DI，共一个公共端；插件2有5路非电量DI共一个公共端

插件2

出口插件

插件1

提供各自独立的16对常开触点

插件2

提供各自独立的8对常开触点

信号插件

带自保持的9对常开触点，具有公共端

操作插件

操作回路

*：

选用8I6U（两组差压和两组差流）或12U（三组差压）。

5.2插件配置示意图

WDR-851的插件配置表分别如表5-5-3所示（注：

装置的背视图）。

表5-5-3WDR-851插件配置图

5.3部分插件功能简要说明

操作插件（1＃）：

主要有跳合位置监视回路、防跳回路、跳闸压力闭锁回路、手合手跳回路以及压力监视回路。

本装置最多可配置3个操作插件，操作插件原理图见附图。

交流插件（5＃）：

8I6U型交流插件，含3个测量TA。

交流插件（6＃）：

8I6U或12U。

出口插件（9＃）：

有16个继电器，每个继电器提供一对瞬动常开触点，用于完成保护跳闸、非电量跳闸、遥合、遥跳等功能。

出口插件（10＃）：

有8个继电器，每个继电器提供一对瞬动常开触点。

信号插件（11＃）：

信号插件具有9个磁保持的信号继电器，本装置只用了5个信号继电器，分别用于装置故障信号、非电量告警信号、保护跳闸信号、保护告警信号及TV断线告警信号。

5个信号继电器的触点一方面连至装置面板上的本地信号灯，另一方面其触点引至中央信号回路。

信号继电器动作后，可通过按动装置面板的复归键或电源插件信号复归端子（端子5、端子6）接入DC220V电源将其复归。

其余4个信号继电器备用。

开入插件1（12#）：

有26路开入（一个公共端），输入电压DC110V或DC220V。

开入插件2（13#）：

有5路非电量开入（一个公共端），输入电压DC110V或DC220V。

每路有一瞬动出口继电器及磁保持信号继电器，用于完成非电量保护直接跳闸或告警。

通讯插件（14#）：

通讯插件是通用的人机接口功能模块，作为监控系统的智能终端，管理各保护模块；完成装置的人机对话功能并处理、显示和发送各种保护报文；提供一个RS-232C标准串口，一个与PC机连接的RS-232C标准串口，一个GPS对时接口，一个串行打印接口，与保护管理机或变电站自动化系统通信的双RS-485接口，以及双以太网接口。

电源插件（15＃）：

DC220V或DC110V电压输入经抗干扰滤波回路后，利用逆变原理输出本系列装置需要的三组直流电压，即5V、±15V及24V，三组电压均不共地，且采用浮地方式，同外壳不相连。

5V用于各CPU；±15V用作模拟电源及通信电源；+24V用于驱动继电器的正电源；电源插件具有失电告警功能。

插件上还有一个DC/DC模块，用于将DC24V变换为DC12V，为装置面板上的彩色液晶提供电源。

另外，设有一个复归继电器，可直接从外接进DC220V或DC110V对保护装置进行复归。

电源插件还有DC24V输入的GPS对时开入。

6．插件的后端子说明

7。

整定值表

7.1软压板

压板名称

控制字

电流Ⅰ段保护压板

投入／退出

电流Ⅱ段保护压板

投入／退出

电流Ⅲ段保护压板

投入／退出

低电压保护压板

投入／退出

过电压保护压板

投入／退出

差电压1保护压板

投入／退出

差电压2保护压板

投入／退出

差电压3保护压板

投入／退出

不平衡电流保护压板

投入／退出

差电流1保护压板

投入／退出

差电流2保护压板

投入／退出

TV断线检测压板

投入／退出

7.2保护控制字

范围

说明

0X0000～0XFFFF

每位对应一个控制,每位的定义参见下表

位序号

名称

说明

0

控制回路检测投退

1:

投入0:

退出

1

低压有流闭锁投退

1:

跳闸0:

告警

2

过电压跳闸投退

1:

跳闸0:

告警

3

非电量1跳闸

1:

跳闸0:

告警

4

非电量2跳闸

1:

跳闸0:

告警

5

非电量3跳闸

1:

跳闸0:

告警

6

非电量4跳闸

1:

跳闸0:

告警

7

非电量5跳闸

1:

跳闸0:

告警

8

闭锁遥合投退

1:

投入0:

退出

7.3保护定值

序号

定值种类

定值项目

整定范围及步长

1

电流Ⅰ段保护

电流Ⅰ段定值

0.4In～20In，0.01A

电流Ⅰ段时限（Tdz1）

0.0s～100s，0.01s

2

电流Ⅱ段保护

电流Ⅱ段定值

0.1In～20In，0.01A

电流Ⅱ段时限（Tdz2）

0.1s～100s，0.01s

3

电流Ⅲ段保护

电流Ⅲ段定值

0.1In～20In，0.01A

电流Ⅲ段时限（Tdz3）

0.1s～100s，0.01s

4

低电压保护

低电压定值

2V～70V，0.01V

低电压时限（Tdy）

0.1s～100s，0.01s

低压有流闭锁定值

0.04In～2In，0.01A

5

过电压保护

过电压定值

100V～160V，0.01V

过电压时限（Tgy）

0.1s～100s，0.01s

6

差电压保护1

差电压1定值

2V～70V，0.01V

差电压1时限（Tcy1）

0s～100s，0.01s

7

差电压保护2

差电压2定值

2V～70V，0.01V

差电压2时限（Tcy2）

0s～100s，0.01s

8

差电压保护3

差电压3定值

2V～70V，0.01V

差电压3时限（Tcy3）

0s～100s，0.01s

9

不平衡电流保护

不平衡电流保护定值

0.1In～20In，0.01A

不平衡电流保护时限（Tbp）

0s～100s，0.01s

10

差电流保护1

差电流1定值

0.1In～20In，0.01A

差电流1时限（Tcy1）

0s～100s，0.01s

11

差电流保护2

差电流2定值

0.1In～20In，0.01A

差电流2时限（Tcy2）

0s～100s，0.01s

12

非电量5保护

非电量5时限（Tfdl5）

0.0s～999s，0.01s

7.4交流参数

序号

名称

定值范围

备注

1

两三表法测量

2，3

2：

两表法；3：

三表法

2

循环上送周期

10s～600s

以此周期循环上送所有交流模拟量报文

3

电流死区门槛

0.1～0.2

当实测值小于该门槛时，

对应的测量值近似为0。

4

电压死区门槛

0.1～0.2

5

功率死区门槛

0.2～0.5

6

电流突变门槛

0.1～1

变化量超过该门槛值时立即上送电流实测值报文

7

电压突变门槛

0.1～1

变化量超过该门槛值时立即上送电压实测值报文

8

功率突变门槛

0.2～5

变化量超过该门槛值时立即上送功率实测值报文

9

功率因数突变门槛

0.05～0.3

变化量超过该门槛值时立即上送功率因数报文

10

频率突变门槛

0.05Hz～2.0Hz

变化量超过该门槛值时立即上送频率值报文

注：

对电流、电压、功率门槛整定值的整定说明：

整定值＝门槛值÷额定值×100；比如设定电流突变门槛为0.005A,电流额定值为5A，则整定值＝0.005÷5×100＝0.1。

第二节WCB-851

1．概述

WCB-851微机厂用变保护测控装置主要适用于超高压变电站中所用变、站用变或其他适宜场合的厂用变保护及测控，具有三段定时限过流保护、过负荷保护、两段定时限负序电流保护、高压侧零序过流保护、高压侧零序过电压保护、高压侧低电压保护、低压侧三段定时限零序电流保护、低压侧反时限零序电流保护、低压侧分支三段零序过流保护、低压侧分支反时限零序电流保护、三段定时限低压侧分段开关过流保护、非电量保护、TV断线检测、断路器位置异常告警、测量、控制、监视、记录等功能。

2．基本功能

分类

功能名称

保护功能

三段定时限过流保护

过负荷保护

两段定时限负序电流保护

高压侧三段零序过流保护

高压侧零序过电压保护

高压侧低电压保护

TV断线检测

低压侧三段定时限零序电流保护

低压侧反时限零序电流保护

低压侧分支三段定时限零序电流保护

低压侧分支反时限零序电流保护

三段定时限低压侧分段开关过流保护

非电量保护

测控功能

遥信开入采集、档位监视、装置遥信变位、事故遥信

正常断路器遥控分合，调档

CIA、CIB、CIC、UA、UB、UC、P、Q、S、f、COS￠、UAB、UBC、UCA等模拟量的遥测

辅助功能

故障录波、事件记录、GPS对时、防误逻辑闭锁

表5-2-1功能配置表

2.1保护功能

2.1.1三段定时限过流保护

图5-2-1三段定时限过流保护原理框图

2.1.2过负荷保护

图5-2-2过负荷保护原理框图

2.1.3两段定时限负序过流保护

图5-2-3两段定时限负序过流保护原理框图

2.1.4高压侧三段零序过流保护

图5-2-4高压侧零序过流保护原理框图

高压侧零序过流Ⅲ段可以通过控制字整定为跳闸或告警,类似于过负荷保护的跳闸和告警可选逻辑.

2.1.5高压侧零序过电压保护

图5-2-5高压侧零序过电压保护原理框图

2.1.6高压侧低电压保护

图5-2-6高压侧零序过电压保护原理框图

2.1.7TV断线检测

TV断线后发告警信号。

TV断线检测通过控制字进行投退。

当过流保护启动时，闭锁TV断线检测。

控制字投入，满足以下任一条件，10s后报TV断线。

a.U1小于30V且合位或有流；

b.3U2大于18V；

不满足以上情况，10s后TV断线返回。

2.1.8低压侧三段定时限零序电流保护

图5-2-7低压侧三段定时限零序电流保护原理框图

低压侧零序过流Ⅲ段可以通过控制字整定为跳闸或告警,类似于过负荷保护的跳闸和告警可选逻辑.

2.1.9低压侧反时限零序电流保护

有3种特性的反时限零序电流保护，用户可根据需要选择任何一种特性的反时限零序电流保护。

特性1、2、3采用了国际电工委员会标准（IEC255-4）和英国标准规范（BS142.1966）规定的三个标准特性方程，分别列举如下：

特性1（一般反时限）：

特性2（非常反时限）：

特性3（极端反时限）：

以上三个方程式中，I0为低压侧零序电流；t为动作时间；Ip为零序电流基准值，取零序反时限保护基准值I0fsx；Tp为时间常数，取零序反时限保护时间常数T0fsx。

I0fsx的整定要躲过变压器低压侧正常运行时的最大不平衡电流。

低压侧零序反时限过流保护如下图所示。

图5-2-8低压侧反时限零序电流保护原理框图

2.1.10低压侧分支三段定时限零序电流保护

逻辑等同2.1.8。

2.1.11低压侧分支反时限零序电流保护

逻辑等同2.1.9。

2.1.12三段定时限低压侧分段开关过流保护

图5-2-9三段定时限低压侧分段开关过流保护原理框图

低压侧分段开关过流Ⅲ段可以通过控制字整定为跳闸或告警,类似于过负荷保护的跳闸和告警可选逻辑.

2.1.13非电量保护

支持最多5路非电量开入，对于每路都可以选择直接跳闸或者告警。

前4路保护延时时间固定为20ms，第5路的保护延时时间可整定。

非电量插件上有跳闸继电器和信号继电器，也可选用出口插件上的出口继电器和信号插件上的非电量告警继电器。

（VLD可配置，现在固定在非电量插件上。

）

图5-2-10非电量保护原理框图

2.2测控功能

交流输入：

2块8I6U型插件，每块插件的第6、7、8路CT为测量CT。

测量计算CIA、CIB、CIC、P、Q、S、f、COS￠等，通过对二次TA传递过程幅值误差和相位误差的研究，对二次TA传递误差采用软件动态补偿技术，使电流和功率在全范围内满足0.2%精度要求。

遥信：

支持单点和双点遥信，反映各种保护动作信号、断路器本体、断路器位置及刀闸位置等遥信状态；档位监视；

遥控：

支持远方控制跳/合闸、调档、投退压板、修改定值等；

就地操作:

在液晶显示界面操作断路器和刀闸的分合。

2.3GPS对时

对时方式：

“数据流+脉冲”方式或IRIG-B方式；

脉冲规格：

DC24V；

对时精度：

≤1ms。

2.4录波功能

装置记录保护跳闸前2周波，跳闸后3周波（每周波48点）的采样数据，保护跳闸后将录波数据上送故障信息子站，或者通过工具软件从装置上调出录波数据，在计算机上用故障分析软件分析故障和装置的跳闸行为。

录波数据包括：

UA、UB、UC，3U0；IA、IB、IC，3I0H，3I0L。

2.5打印功能

可以在“装置参数”菜单下的子菜单“通讯端口配置”里设置打印端口，波特率及奇偶校验位可在“串口参数”子菜单下配置，可打印定值及动作报告、操作报告、开入变位报告、录波等。

2.6通信功能

装置具有双RS-485通信接口及双Ethernet通信接口，可以直接与微机监控或保护管理机通信,规约采用IEC60870-5-103或IEC60870-5-104。

波特率可设置：

1200，2400，4800，9600，19200，38400；校验位可设置有（必须为偶校验）或无。

2.7装置自诊断

具有完善的自检功能，当硬件出现异常时会发出告警信号并根据严重程度决定是否闭锁出口，根据告警信息可快速定位装置硬件的故障位置，方便更换备用件快速排除故障。

2.8防误逻辑闭锁功能

逻辑闭锁功能所用的数据既支持本装置采集的，还支持通过间隔层的以太网获取来自其它间隔测控装置的数据。

对于站控级控制和测控单元就地控制，都遵循如图4-11所示的控制命令的执行流程。

图5-2-11控制命令执行流程图

3．关于检修压板的说明

在检修时，为了避免监控后台收到大量无用的事件报文，在装置上设定一个硬压板叫检修压板。

⏹“检修压板”投入：

该装置处于检修状态时投入该压板，此时除了检修压板的变位报文上送监控后台之外，其余正常运行状态下与后台通讯的所有上行报文全部被禁止上送。

在装置上进行传动出口试验，必须投入该压板。

⏹“检修压板”退出：

该装置处于正常运行状态时，应该退出该压板，否则影响正常运行。

4．插件介绍

4.1插件类型说明

共有9类插件。

具体功能和参数见表5-2-2。

表5-2-2插件类型和功能描述表

插件类型

规格

功能和参数说明

CPU插件

完成计算与处理的核心插件

通讯插件

提供RS-232，RS-485，以太网接口

电源插件

DC220V/110V

提供装置的电源

交流输入插件

（5A/1A两种规格）

5#插件为标准配置8I6U型，其第6、7、8路CT为测量CT；6#插件为选配（见*）；

采保插件

28路交流低通滤波，多路转换开关

开入插件

插件1

DC220V/110V；插件1有26路DI，共一个公共端；插件2有5路非电量DI共一个公共端

插件2

出口插件

插件1

提供各自独立的16对常开触点

插件2

提供各自独立的8对常开触点

信号插件

带自保持的9对常开触点，具有公共端

操作插件

操作回路

*：

有低压分支保护或低压分段测量或保护时选用。

4.2插件配置示意图

WCB-851的插件配置表分别如表5-2-3所示（注：

装置的背视图）。

表5-2-3WCB-851插件配置图

4.3部分插件功能简要说明

操作插件（1＃）：

主要有跳合位置监视回路、防跳回路、跳闸压力闭锁回路、手合手跳回路以及压力监视回路。

本装置最多可配置3个操作插件，操作插件原理图见附图。

交流插件（5＃）：

8I6U型交流插件，含3个测量TA。

交流插件（6＃）：

同5#。

出口插件（9＃）：

有16个继电器，每个继电器提供一对瞬动常开触点，用于完成保护跳闸、非电量跳闸、遥合、遥跳等功能。

出口插件（10＃）：

有8个继电器，每个继电器提供一对瞬动常开触点。

信号插件（11＃）：

信号插件具有9个磁保持的信号继电器，本装置只用了5个信号继电器，分别用于装置故障信号、非电量告警信号