WGB871技术及使用说明书.docx
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WGB871技术及使用说明书
WGB-871微机综合保护装置
技术说明书
（Ver1.00）
许继电气股份有限公司
XJELECTRICCO.，LTD.
用户须知：
本装置为微机综合保护装置，根据软件的不同配置可实现对线路、电动机、电容器及厂用变的保护，装置在出厂时默认设置为线路保护，在实际使用时请用户务必将装置类型设置为工程所需；具体设置方法如下：
概述
应用范围
WGB-871微机综合保护装置适用于10kV及以下变电站配电所，可根据使用场合灵活将装置配置为线路保护测控装置、电容器保护测控装置、厂用变保护测控装置、电动机保护测控装置。
线路保护测控装置适用于3~10kV的馈出线保护；
厂用变保护测控装置适用于3～10kV电压等级的厂用变、所用变或接地变的保护；
电容器保护测控装置适用于10kV及以下变电站或配电所装设的并联电容器的保护；
电动机保护测控装置适用于3～10kV电压等级2000kW以下中小型异步电动机的保护。
产品特点
✧系列装置元器件全部采用军品或工业品，稳定性、可靠性高，可以在工业恶劣环境下稳定运行；
✧一体化机箱设计，维护更方便；完善的软硬件自检功能和免调节电路设计，调试更简单；
✧装置硬件设计采用多种隔离、屏蔽措施，软件设计采用数字滤波技术和先进的保护算法及其它抗干扰措施，使得保护的抗干扰性能大大提高；
✧采用SoC解决方案，数据处理、逻辑运算和信息储存能力强，运行速度快，可靠性高；
✧灵活强大的通信功能：
既支持RS485串行通信模式也支持以太网通信模式；通信规约支持DL/T667-1999（IEC-60870-5-103）、Modbus规约，可灵活实现与其它厂家的自动化系统通信；
✧灵活支持网络对时和GPS脉冲对时，保证装置具有统一、准确的时钟；
✧具有完善的测量功能，可完成装置所在间隔功率点的测量和上送，测量精度可达±0.5%；
✧具有完善的遥信和遥控功能，后台遥控断路器跳/合闸简单可靠，站内SOE分辨率可达1ms；
✧完善的事件保护处理，可存储最新100条事件报告记录，100条动作报告记录，可连续记录20个故障录波，每个录波可记录10个周波的电流电压波形；
✧友好的人机界面，全中文类菜单模式，结构清晰，使用方便；
✧操作回路配置灵活，可以适应各种操作机构。
保护配置
装置具体保护配置详见表1-1。
表1-1WGB-871装置保护配置表
序号
功能名称
保护对象配置
线路
厂用变
电动机
电容器
保
护
功
能
1
FC回路
√
√
2
两段相过流保护
√
（低压闭锁）
√
（复压闭锁）
√
√
3
相过流III段保护
*
*
*
*
4
反时限过流保护
*
*
*
*
5
过流加速保护
√
6
三相一次重合闸
√
未完接下页
序号
功能名称
保护对象配置
线路
厂用变
电动机
电容器
保
护
功
能
7
一/二段负序过流保护
*
*
8
零序过流保护
√
√
√
√
9
低压侧零序定时限
*
10
低压侧零序反时限
*
11
电动机起动超时保护
√
12
过热保护
√
13
过电压保护
√
√
14
低周减载
*
*
*
15
低电压保护
*
√
√
√
16
不平衡电压保护
*
17
不平衡电流保护
*
18
零序过电压保护
*
19
过负荷保护
√
√
√
20
1~4路非电量保护
*
√*
√*
√*
辅助功能
21
控制回路异常检测
√
√
√
√
22
弹簧未储能检测
√
√
√
√
23
TV异常检测
√
√
√
√
24
录波
√
√
√
√
测控功能
25
遥信数据上送
√
√
√
√
26
正常断路器遥控分合
√
√
√
√
27
模拟量的遥测数据上送
√
√
√
√
注：
1）“√”表示该功能为标准配置。
2）“*”表示该功能为选配项目；如果需要该功能，需在订货时向供应商说明。
3）“√*”表示该功能为标准配置，但可以根据用户需求进行取消；如果不需要该功能，需在订货时向供应商说明。
4）关于非电量的特殊说明：
线路装置标准配置无非电量保护，电容器标准配置1路非电量保护，厂用变及电动机标准配置2路非电量保护。
如果需要，4种装置最大均可以实现4路非电量保护，用户在订货时向供应商说明。
技术指标
基本电气参数
1.1.1额定交流数据
✧交流电压：
相电压
V；
✧交流电流：
5A；
✧零序电流：
1A；
✧额定频率：
50Hz。
1.1.2额定电源数据
✧额定电源电压:
直流或交流220V或110V（交直流通用，订货时注明规格）；
✧额定电源电压允许变化范围：
80%～115%。
1.1.3功率消耗
✧交流电流回路：
每相不大于1VA；
零序电流回路不大于0.3VA；
✧测量交流电流回路：
每相不大于0.75VA；
✧交流电压回路：
每相不大于0.5VA；
✧直流回路：
正常运行时，不大于12W；保护动作时，不大于15W。
1.1.4过载能力
✧交流电流电路：
2倍额定电流，长期连续工作；
50倍额定电流，允许1s；
✧交流电压电路：
1.2倍额定电压，长期连续工作；
1.4倍额定电压，允许10s。
主要技术指标
1.1.5保护定值整定范围及误差
✧定值整定范围
交流电压：
10V～100V；
交流电流：
0.1In～20In；
延时：
0s～600s；
频率：
45Hz～49.5Hz；
滑差：
0.5Hz/s～10Hz/s。
✧定值误差
电流：
<±5%或±0.01In；
电压：
<±5%或±0.25V；
频率：
<±0.02Hz；
滑差：
<±10%或±0.2Hz/s。
✧延时误差
定时限延时平均误差不超过整定值的±2％或±40ms。
1.1.6测量精度
✧电流精度：
±0.5％；
✧电压精度：
±0.5％；
✧频率精度：
±0.01Hz；
✧功率测量：
有功功率P、无功功率Q、视在功率S、功率因数；测量精度为：
±0.5％；
✧遥信开入：
输入方式：
DC24V输入，带光电隔离；事件顺序记录站内分辨率：
≤1ms。
1.1.7记录容量
✧故障录波内容和故障事件报告容量
保护装置可循环记录不少于100次故障事件报告、20次故障录波。
✧正常波形记录容量
正常时保护可记录故障前4个周波，故障后6个周波共10个周波的所有电流电压波形，以供记录或校验极性。
✧事件记录容量
可循环记录100次事件记录和装置自检报告。
事件记录包括软压板投退、开关量变位等；装置自检报告包括硬件自检出错报警等。
1.1.8触点容量
✧出口跳合闸触点
在电压不大于250V，电流不大于1A，时间常数L/R为5ms±0.75ms的直流有感负荷电路中，触点断开容量为50W，长期允许通过电流不大于10A。
✧出口信号及其它触点
在电压不大于250V，电流不大于0.5A，时间常数L/R为5ms±0.75ms的直流有感负荷电路中，触点断开容量为20W，长期允许通过电流不大于5A。
1.1.9绝缘性能
✧绝缘电阻
装置所有电路与外壳之间的绝缘电阻在标准试验条件下，不小于100MΩ。
✧介质强度
装置的额定绝缘电压小于60V的通信接口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。
✧冲击电压
装置的额定绝缘电压小于60V的通信接口电路与外壳对地，能承受1kV（峰值）的标准雷电波冲击检验；其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。
1.1.10机械性能
✧工作条件
能承受国家或行业标准规定的严酷等级为Ⅰ级的振动和冲击响应检验。
✧运输条件
能承受国家或行业标准规定的严酷等级为Ⅰ级的振动耐久、冲击耐久及碰撞检验。
1.1.11抗电气干扰性能
✧脉冲群干扰试验：
能承受GB/T14598.13－2008规定的频率为1MHz及100kHz衰减振荡波（第一半波电压幅值共模为2.5kV，差模为1kV）脉冲群干扰试验。
✧快速瞬变干扰试验：
能承受GB/T14598.10－2007第四章规定的严酷等级为A级的快速瞬变干扰试验。
✧辐射电磁场干扰试验：
能承受GB/T14598.9－2010第四章规定的严酷等级的辐射电磁场干扰试验。
✧静电放电试验：
能承受GB/T14598.14-1998中4.1规定的严酷等级为Ⅲ级的静电放电试验。
✧电磁发射试验：
能承受GB/T14598.16－2002中4.1规定的传导发射限值及4.2规定的辐射发射限值的电磁发射试验。
✧工频磁场抗扰度试验：
能承受GB/T17626.8－2006第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的工频磁场抗扰度试验。
✧脉冲磁场抗扰度试验：
能承受GB/T17626.9－2011第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的脉冲磁场抗扰度试验。
✧阻尼振荡磁场抗扰度试验：
能承受GB/T17626.10－1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的阻尼振荡磁场抗扰度试验。
✧浪涌抗扰度试验：
能承受GB/T14598.18－2007第4章规定的严酷等级为Ⅲ级的浪涌抗扰度试验。
✧传导骚扰的抗扰度试验：
能承受GB/T14598.17－2005第4章规定的射频场感应的传导骚扰的抗扰度试验。
✧工频抗扰度试验：
能承受GB/T14598.19－2007第4章规定的工频抗扰度试验。
环境条件
✧工作温度：
-25℃～+55℃。
✧贮存温度：
-25℃～+55℃，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。
✧运输温度：
-40℃～+70℃，在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆变化的损坏。
✧大气压力：
86kPa～106kPa。
✧相对湿度：
5%～95%（产品内部既无凝露、也无结冰）。
通信接口
✧通信配置：
RS485串口1个，以太网口1个，采用DL/T860系列标准。
✧GPS对时脉冲接口：
1个。
装置功能
本装置的保护功能设计，基于分层、分模块的设计思想，将保护功能实现按数据处理、元件计算、保护逻辑、出口逻辑等进行划分。
FC回路保护（厂用变、电动机保护配置）
装置设有FC回路（高压熔断器和真空接触器组成的开关的简称）保护，可分别由软压板进行投退。
FC回路投入，当故障电流超过限流定值，输出FC闭锁标志，闭锁所有动作跳闸的保护。
图3-1FC回路保护原理框图
（低压闭锁）过流保护（线路保护配置）
装置设有三段低电压闭锁过流保护，可分别由软压板进行投退，低电压闭锁可由控制字进行投退。
各段电流及时间定值可独立整定。
当定值“TV异常退电压”整定为1时，TV异常后，开放电流保护。
当定值“TV异常退电压”整定为0时，TV异常后，闭锁低电压元件。
三段低电压闭锁过流保护原理框图如下图所示。
图中n=1、2、3，Uφφmin为三个线电压的最小值。
注：
标准配置为两段低压闭锁过流保护，过流III段可以根据用户需求进行选配。
图3-2低压闭锁过流保护原理框图
复压闭锁过流保护（厂用变保护配置）
装置设有三段复压闭锁过流保护，可分别由软压板进行投退，复合电压闭锁可由控制字进行投退。
各段电流及时间定值可独立整定。
当定值“TV异常退电压”整定为1时，TV异常后，开放电流保护。
当定值“TV异常退电压”整定为0时，TV异常后，闭锁复合电压元件。
三段复合电压闭锁过流保护原理框图如下图所示。
图中n=1、2、3，Uφφmin为三个线电压的最小值，U2为负序电压值。
注：
标准配置为两段复压闭锁过流保护，过流III段可以根据用户需求进行选配。
图3-3复压闭锁过流保护原理框图
过流保护（电容器、电动机保护配置）
装置设有三段相过流保护，可分别由软压板进行投退。
各段电流及时间定值可独立整定。
图中n=1、2、3。
注：
标准配置为两段相过流保护，过流III段可以根据用户需求进行选配。
对于电动机来说：
在电动机起动过程中，过流I段电流定值自动升为整定电流值的整定倍数（菜单整定），以躲过电动机的起动电流；当电动机起动结束后，保护定值恢复原整定电流值。
这样可有效防止起动过程中因起动电流过大而引起误动。
II，III段过流保护在电动机起动过程中自动退出。
图3-4过流保护原理框图
反时限过流保护（线路、厂用变、电容器、电动机保护配置）
装置设有反时限过流保护，可由软压板进行投退。
本装置共集成了3种特性的反时限过流保护，用户可根据需要选择任何一种特性的反时限保护。
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，I为保护采集电流；t为动作时间；Ip为电流基准值，取反时限过流保护基准值Ifsx；Tp为时间常数，取反时限过流保护时间常数Tfsx。
注：
标准配置不配置反时限过流保护，可以根据用户需求进行选配。
对于电动机来说：
在电动机起动过程中，反时限基准值自动升为整定电流值的整定倍数（菜单整定），以躲过电动机的起动电流；当电动机起动结束后，保护定值恢复原整定电流值。
这样可有效防止起动过程中因起动电流过大而引起误动。
图3-5反时限过流保护原理框图
过流加速保护（线路保护配置）
本装置设置了独立的相过流加速保护，可由软压板进行投退。
过流加速保护用于手合或重合闸后加速切除故障，加速保护开放时间为3秒。
过流加速保护的电流定值和时间定值均可独立整定。
图3-6加速保护原理框图
重合闸（线路保护配置）
重合闸起动方式有两种：
不对应起动（跳位起动）和保护起动。
重合闸在充电完成后投入，线路在正常运行状态（合闸位置），无外部闭锁重合闸信号，经15s充电完成。
充电完成后，液晶显示屏会显示充电完成标志。
重合闸闭锁条件有：
⑴闭锁重合闸开入；⑵过负荷跳闸；⑶低周减载动作；⑷失压保护动作；⑸过流Ⅰ段动作（过流Ⅰ段闭锁重合闸控制字投）；⑹手跳；⑺遥跳；⑻控制回路异常或开关位置异常；⑼弹簧未储能；⑽非电量1~4跳闸。
图3-7三相一次重合闸原理框图
负序过流保护（厂用变、电动机保护配置）
装置设置两段定时限负序过流保护，可由软压板进行投退。
负序过流保护分别对反相、断相、匝间短路以及较严重的电压不对称等异常运行状况提供保护。
其中，负序I段作为不平衡保护的主保护，只动作于跳闸；负序II段为不平衡保护的后备保护，可由控制字选择跳闸或告警（整定为“0”表示告警，整定为“1”表示跳闸）。
注：
标准配置为一段负序过流保护，负序II段可以根据用户需求进行选配。
图3-8负序过流保护原理框图
零序过流保护（线路、厂用变、电容器、电动机保护配置）
在小电流接地系统，当系统中发生接地故障时，其接地故障点的零序电流基本为电容电流，且幅值很小，用零序过流继电器来保护接地故障很难保证其选择性。
在本装置中接地保护实现时，由于各装置通过网络互联，信息可以共享，故采用上位机比较同一母线上各线路零序电流基波的方法来判断接地线路。
用于接地选线的零序电流必须外加，即必须给装置提供外部输入的零序电流，不能使用装置自产的零序电流。
在经小电阻接地系统中，接地零序电流相对较大，可以采用直接跳闸方法。
用于跳闸或报警的零序电流须从装置的零序TA引入。
装置中设零序过流保护，可由软压板进行投退。
零序过流保护可通过控制字选择告警或跳闸（整定为“0”表示告警，整定为“1”表示跳闸）。
图3-9零序过流保护原理框图
低压侧零序过流保护（厂用变保护配置）
装置中设低压侧零序过流保护，可由软压板进行投退。
低压侧零序过流保护作为低压侧接地保护，可通过控制字选择告警或跳闸（整定为“0”表示告警，整定为“1”表示跳闸）。
注：
标准配置中无该项保护，可以根据用户需求进行选配。
由于低压侧零序电流通过B相保护电流输入端子进行采集，所以选配该项保护时，相过流保护为2保护CT模式。
图3-10低压侧零序过流保护原理框图
低压侧零序过流反时限保护（厂用变保护配置）
装置设有低压侧零序过流反时限保护，可由软压板进行投退。
本装置共集成了3种特性的零序过流反时限保护，用户可根据需要选择任何一种特性的反时限保护。
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，I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。
注：
标准配置中无该项保护，可以根据用户需求进行选配。
由于低压侧零序电流通过B相保护电流输入端子进行采集，所以选配该项保护时，相过流保护为2保护CT模式。
图3-11低零流反时限保护原理框图
电动机起动超时保护（电动机保护配置）
装置设有起动超时保护，可由软压板进行投退。
当电动机正常起动时，电流由零突然增大，超过正常运行时的最大负荷电流，随后电流将逐渐减小；在电动机起动时间内，电流将逐渐减小并小于最大负荷电流，电动机起动结束。
最大负荷电流取过负荷定值。
电动机起动结束后，电动机起动超时保护退出。
在电动机起动过程中，液晶的右侧显示“
”标志。
电动机起动过程结束后保护可报一个报文，报文中含该正常起动过程中“起动最大电流”值，定值“电机起动报告投退”可以选择是否要报这个报文。
装置在电动机起动失败后起动电动机起动超时保护。
电动机起动超时可通过控制字选择告警或跳闸（整定为“0”表示告警，整定为“1”表示跳闸）。
图3-12电动机起动超时保护原理框图
过热保护（电动机保护配置）
装置设有过热保护，可由软压板进行投退。
过热保护主要为了防止电动机过热，因此在装置中设置一个模拟电动机发热的模型，综合电动机正序电流I1和负序电流I2的热效应，引入了等值发热电流Ieq，其表达式为：
Ieq2=K1*I12+Kfr*I22。
式中K1=0.5（起动过程中，防止电动机正常起动中保护误动）,K1=1.0（起动结束后）；
Kfr=3～10，模拟I2的增强发热效应，一般可取为6。
当Ieq>1.05*Ie时,进行热累加,过热保护方程为：
当Ieq<1.05*Ie时,进行散热,散热保护方程为：
上式中：
Tsr=Tfr*Ksr；
其中：
Ie——电动机额定电流；Ieq——等值发热电流；
Tfr——过热时间常数；Ksr——散热系数（默认为3）；
t——动作时间。
当热积累值达到RGJ（过热报警状态）时发告警信号；在没达到过热跳闸水平时热积累值恢复正常值（低于过热报警水平返回值）时，发告警返回信号。
当热积累值达到过热跳闸水平时发跳闸信号并跳闸。
在需要紧急起动的情况下，通过装置引出的热复归触点强制将热模型恢复到“冷态”。
过电压保护（电容器、电动机保护配置）
装置设有过电压保护，可由软压板进行投退。
位于合位或有流时才投入过电压保护，原理框图如下：
对于电容器装置来说，过电压保护可通过控制字选择告警或跳闸（整定为“0”表示告警，整定为“1”表示跳闸）。
Uφφmax表示最大线电压。
图3-13电容器装置过电压保护原理框图
图3-14电动机装置过电压保护原理框图
低周减载（线路、厂用变、电动机保护配置）
装置设有低周减载功能，可由软压板进行投退。
低周减载设有“低周减载滑差闭锁”和“低周减载有流投”控制字，并固定设有电压闭锁。
当系统发生故障，频率下降过快超过“低周减载滑差定值”时瞬时闭锁低频减载（滑差闭锁可由控制字“低周减载滑差闭锁”选择投入）。
本线路负荷电流小于有流闭锁定值（有流闭锁可由控制字“低周减载有流投”选择投入），则低周减载自动退出。
注：
标准配置中无该项保护，可以根据用户需求在线路、厂用变或电动机中进行选配。
图3-15低周减载原理框图
失压保护（线路保护配置）
装置设有失压保护，可由软压板进行投退。
失压保护投入时，且断路器在合位，检测到三线均无压时保护动作。
失压保护动作后闭锁重合闸。
原理框图中Uφφmax表示最大线电压。
注：
标准配置中无该项保护，可以根据用户需求进行选配。
图3-16失压保护原理框图
低电压保护（厂用变、电容器、电动机保护配置）
装置设有低电压保护，可由软压板进行投退。
对电容器保护装置：
低电压保护投入时，断路器在合位且三相均无流，检测到三线均无压时保护动作。
对厂用变和电动机装置：
低电压保护投入时，且断路器在合位或者任一相有电流，检测到三线均无压时保护动作。
TV异常时闭锁低电压保护。
原理框图中Uφφmax表示最大线电压。
图3-17低电压保护原理框图
不平衡电压保护（电容器保护配置）
装置设有不平衡电压保护，可由软压板进行投退。
不平衡电压保护主要反映电容器组内部故障。
注：
标准配置中无该项保护，可以根据用户需求进行选配。
由于不平衡电压通过B相保护电流输入端子进行采集，所以选配该项保护时，相过流保护为2保护CT模式。
图3-18不平衡电压保护原理框图
不平衡电流保护（电容器保护配置）
装置设有不平衡电流保护，可由软压板进行投退。
不平衡电流保护主要反映电容器组内部故障。
注：
标准配置中无该项保护，可以根据用户需求进行选配。
由于不平衡电流通过B相保护电流输入端子进行采集，所以选配该项保护时，相过流保护为2保护CT模式。
图3-19不平衡电流保护原理框图
零序过电压保护（厂用变保护配置）
装置设有零序过电压保护，可由软压板进行投退。
在不接地或小电流接地系统中，当发生接地故障时，其接地故障点的零序电流基本为容性电流，且幅值很小，用零序过流继电器来检测接地故障很难保证其选择性，因此可投入零序过压保护作为不接地或小电流接地系统中厂变高压侧接地时的保护。
零序过压保护可通过控制字选择告警或跳闸（整定为“0”表示告警，整定为“1”表示跳闸）。
原理框图中3U0wj表示外接零序电压。
注：
标准配置中无该项保护，可以根据用户需求进行选配。
由于零序电压通过B相保护电流输入端子进行采集，所以选配该项保护时，相过流保护为2保护CT模式。
图3-20零序过压保护原理框图
过负荷保护（线路、厂用变、电动机保护配置）
装置设有过负荷保护，可由软压板进行投退。
过负荷保护可通过控制字选择告警或跳闸（整定为“0”表示告警，整定为“1”表示跳闸）。
对电动机保护来说，在电动机起动过程中，过负荷保护自动退出。
图3-21过负荷保护原理框图
非电量保护（线路、厂用变、电容器、电动机保护配置）
装置设有非电量保护，最大支持4路非电量
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