WDR820说明书V27.docx

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WDR820说明书V27

WDR-820系列微机电容器保护测控装置

技术及使用说明书

（Version2.7）

许继集团股份有限公司

XJGROUPCORPORATIONCO.,LTD.

WDR-820系列

微机电容器保护测控装置

应用范围

适用于66kV及以下电压等级所装设的并联电容器的保护及测控。

装置硬件

后插拔方式，强弱电分离；加强型单元机箱按抗强振动、强干扰设计,可分散安装于开关柜上运行。

采用32位浮点DSP处理器，大容量的RAM和FlashMemory；数据处理、逻辑运算和信息存储能力强，运行速度快，可靠性高。

16位高精度A/D，测量精度高。

可保存不少于100个最近发生的事件报告及运行报告。

采用图形液晶，中文显示，菜单式操作。

主要特点

实时多任务操作系统，模块化编程；实时性好，可靠性高。

8套保护定值，定值区切换安全方便。

标准通信规约，方便与微机监控或保护管理机联网通讯。

保护与测控一体化。

我公司保留对本说明书进行修改的权利；

产品与说明书不符时，请参照实际产品说明。

2005.4第五版印刷

1装置简介1

1.1功能配置1

1.2主要特点1

2技术指标2

2.1额定数据2

2.2装置功耗2

2.3环境条件2

2.4抗干扰性能3

2.5绝缘性能3

2.6机械性能4

2.7保护定值整定范围及误差4

2.8测量精度4

3装置硬件4

3.1机箱结构5

3.2硬件平台说明5

3.3软件平台说明5

3.4主要插件说明5

4保护原理7

4.1三段电流保护7

4.2过电压保护7

4.3低电压保护7

4.4不平衡电流保护（WDR-821）8

4.5不平衡电压保护（WDR-821）8

4.6桥差电流保护（WDR-822）8

4.7差电压保护（WDR-823）8

4.8零序电流保护/小电流接地选线9

4.9TV断线告警9

4.10非电量保护10

4.11闭锁投切10

4.12控制回路异常告警10

4.13手车位置异常告警10

4.14弹簧未储能告警10

4.15压力异常告警11

4.16装置故障告警11

4.17遥测、遥信、遥控及遥脉功能11

4.18录波11

4.19GPS对时11

4.20打印功能11

4.21网络通信11

5定值范围及动作告警信息12

5.1定值范围及说明12

5.2WDR-821定值12

5.3WDR-821压板12

5.4WDR-822定值13

5.5WDR-822压板14

5.6WDR-823定值14

5.7WDR-823压板15

5.8动作告警信息及说明15

6装置对外接线说明16

6.1背面端子图16

6.2装置辅助电源16

6.3交流电流输入16

6.4交流电压输入17

6.5开入及开入电源17

6.6中央信号输入18

6.7位置触点18

6.8跳合闸回路18

6.9通信端子18

6.10其它端子19

7人机接口说明19

7.1面板说明19

7.2菜单说明20

8调试及异常处理26

8.1调试说明26

8.2程序检查26

8.3开关量输入检查26

8.4继电器开出回路检查26

8.5模拟量输入检查26

8.6相序检查26

8.7整组试验26

8.8异常处理27

9投运说明及注意事项27

10定值整定说明27

11通信说明30

12贮存及保修43

13供应成套性43

14订货须知43

15附图1：

装置背面端子图44

16附图2：

装置接线示意图50

17附图3：

装置操作回路原理图53

18附图4：

装置信号插件原理图54

1.装置简介

适用于66kV及以下电压等级所装设的并联电容器的保护及测控。

1.1.功能配置：

请参看表1-1

表1-1：

功能配置

功能名称

WDR-821

WDR-822

WDR-823

保护功能

三段电流保护

√

√

√

过电压保护

注

√

√

低电压保护

√

√

√

不平衡电流保护

√

不平衡电压保护

√

桥差电流保护

√

差电压保护

√

零序电流保护/小电流接地选线

√

√

√

TV断线告警

√

√

√

2路非电量保护

√

√

√

控制回路异常告警

√

√

√

手车位置异常告警（当主接线为手车时）

√

√

√

弹簧未储能告警

√

√

√

压力异常告警

√

√

√

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、小电流接地探测遥控分合

√

√

√

P、Q、IA、（IB）、IC、Ua、Ub、Uc、f、COSΦ、UAB、UBC、UCA等模拟量的遥测

√

√

√

故障录波

√

√

√

4路脉冲输入

√

√

√

注：

对于WDR821/R1版过电压保护电压取自母线，R2版过电压保护电压取自放电TV（R1，R2为软件的两种型号）

1.2.主要特点

a.加强型单元机箱按抗强振动、强干扰设计,特别适应于恶劣环境,可分散安装于开关柜上运行。

b.集成电路全部采用工业品或军品，使得装置有很高的稳定性和可靠性。

c.采用32位DSP作为保护CPU，配置大容量的RAM和FlashMemory；数据运算、逻辑处理和信息存储能力强，可靠性高，运行速度快。

d.采用16位A/D作为数据采集，数据采集每周24点，保护测量精度高。

e.采用图形液晶，全中文显示菜单式人机交互；可实时显示各种运行状态及数据，信息详细直观，操作、调试方便。

f.可独立整定8套保护定值，定值区切换安全方便。

g.大容量的信息记录：

可保存不少于100个最近发生的历史报告,可带动作参数，掉电保持，便于事故分析。

h.通信规约采用IEC-60870-5-103规约或MODBUS规约可选，设有双RS-485通信接口；组网经济、方便,可直接与微机监控或保护管理机联网通讯。

i.具有录波功能，装置记录保护跳闸前4周波，跳闸后6周波（每周波24点）的采样数据，保护跳闸后上送变电站自动化主站，也可以通过故障分析软件进行故障分析。

j.保护出口方式可以按照保护配置，出口设置方便灵活。

2.技术指标

2.1.额定数据

a.额定电源电压:

DC220V或DC110V或AC220V（订货注明，AC220V用于交流操作回路）

b.额定交流数据：

相电压100/

V

零序电压100V

交流电流5A或1A（订货注明）

零序电流1A

额定频率50Hz

c.热稳定性：

交流电压回路：

长期运行1.2Un

交流电流回路：

长期运行2In

1s40In

零序电流回路：

长期运行1A

1s40A

2.2.装置功耗

a.交流电压回路：

每相不大于1VA；

b.交流电流回路：

In=5A时每相不大于1VA；In=1A时每相不大于0.5VA；

c.零序电流回路:

不大于0.5VA；

d.保护电源回路：

正常工作时,不大于12W；保护动作时,不大于15W。

2.3.环境条件

a.环境温度：

工作：

-25℃～+55℃。

储存：

-25℃～+70℃，相对湿度不大于80%，周围空气中不含有酸性、碱性或其它腐蚀性及爆炸性气体的防雨、防雪的室内；在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆转的变化，温度恢复后，装置应能正常工作。

b.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℃且表面不凝露。

最高温度为+40℃时，平均最大湿度不超过50％。

c.大气压力：

80kPa～110kPa（相对海拔高度2km以下）。

2.4.抗干扰性能

a.脉冲群干扰：

能承受GB/T14598.13－1998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。

b.快速瞬变干扰：

能承受GB/T14598.10－1997第四章规定的严酷等级为Ⅳ级的快速瞬变干扰试验。

c.辐射电磁场干扰：

能承受GB/T14598.9－1995第四章规定的严酷等级为Ⅲ级的辐射电磁场干扰试验。

d.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。

e.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。

f.工频磁场抗扰度试验：

能承受GB/T17626.8－1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的工频磁场抗扰度试验。

g.脉冲磁场抗扰度试验：

能承受GB/T17626.9－1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的脉冲磁场抗扰度试验。

h.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。

i.浪涌抗扰度试验：

能承受IEC60255-22-5:

2002第4章规定的严酷等级为Ⅲ级浪涌抗扰度试验。

j.传导骚扰的抗扰度试验：

能承受IEC60255-22-6:

2001第4章规定的射频场感应的传导骚扰的抗扰度试验。

k.工频抗扰度试验：

能承受IEC60255-22-7:

2003第4章规定的工频抗扰度试验。

2.5.绝缘性能

a.绝缘电阻：

各带电的导电电路分别对地（即外壳或外露的非带电金属零件）之间,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,用开路电压为500V的测试仪器测试其绝缘电阻值不应小于100MΩ。

b.介质强度：

装置通信回路和24V等弱电输入输出端子对地能承受50Hz、500V（有效值）的交流电压,历时1min的检验无击穿或闪络现象；其余各带电的导电电路分别对地（即外壳或外露的非带电金属零件）之间,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50Hz、2kV（有效值）的交流电压,历时1min的检验无击穿或闪络现象。

c.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。

2.6.机械性能

a.振动响应：

装置能承受GB/T11287-2000中4.2.1规定的严酷等级为I级振动响应检验。

b.冲击响应：

装置能承受GB/T14537-1993中4.2.1规定的严酷等级为I级冲击响应检验。

c.振动耐久：

装置能承受GB/T11287-2000中4.2.2规定的严酷等级为I级振动耐久检验。

d.冲击耐久：

装置能承受GB/T14537-1993中4.2.2规定的严酷等级为I级冲击耐久检验。

e.碰撞：

装置能承受GB/T14537-1993中4.3规定的严酷等级为I级碰撞检验。

2.7.保护定值整定范围及误差

a.定值整定范围

交流电压：

2V～160V；

交流电流：

0.04In～20In；

零序电流：

0.02A～12A；

延时：

0s～100s。

b.定值误差

电流：

<±2.5%。

电压：

<±2.5%。

零序电流：

0.02A～0.4A（含0.4A）范围内不超过±0.01In，0.4A～12A范围内不超过±2.5%。

延时误差：

0～2s（含2s）范围内不超过40ms，2s～100s范围内不超过整定值的±2％。

2.8.测量精度

a.各模拟量的测量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.开关量输入电压（220V），分辨率不大于2ms；

d.脉冲量输入电压24V，脉冲宽度不小于10ms。

e.有功、无功电度误差不超过±1%。

3.装置硬件

装置采用整面板形式,面板上包括液晶显示器、信号指示器、操作键盘、调试RS-232通信口插头等。

装置采用加强型单元机箱，按抗强振动、强干扰设计；确保装置安装于条件恶劣的现场时仍具备高可靠性。

不论组屏或分散安装均不需加设交、直流输入抗干扰模块。

3.1.机箱结构

装置有两种机箱结构可供选择，分别适用于组屏和开关柜安装。

装置的外形尺寸如图3-1所示：

图3-1外形尺寸

装置的安装开孔尺寸如图3-2所示：

图3-2安装开孔尺寸

3.2.硬件平台说明

保护装置采用许继公司新一代32位基于DSP技术的通用硬件平台。

全封闭机箱，硬件电路采用后插拔式的插件结构，CPU电路板采用6层板、元器件采用表面贴装技术，装置强弱电回路、开入开出回路合理布局，抗干扰能力强。

3.3.软件平台说明

软件平台采用ATI公司的RTOS系统NucleusPlus，NucleusPlus是一个已在多个领域成功使用的实时多任务操作系统，保证了软件系统的高度可靠性。

3.4.主要插件说明

本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。

a.电源插件

由电源模块将外部提供的直流电源转换为保护装置工作所需电压。

本模块输入直流220V/110V或交流220V（根据需要选择相应规格）,输出+5V、±15V和+24V。

+5V电压用于装置数字器件工作，±15V电压用于A/D采样，+24V电压用于驱动装置继电器及直流电源输出。

在电源插件上设置了失电告警继电器，电源插件失电后，其常闭接点闭合用来发告警信号。

电源插件还附加有出口继电器4（BYJ4）、出口继电器5（BYJ5）、出口继电器6（BYJ6）。

b.交流插件

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。

WDR-821的交流插件有两种规格：

规格1为8个TA分别变换Ia、Ib、Ic、I0、CIA、CIB、CIC和Ibp八个电流量，4个TV分别变换母线电压Ua、Ub、Uc和一个不平衡电压Ubp；规格2为8个TA分别变换Ia、Ib、Ic、I0、CIA、CIB、CIC和Ibp八个电流量，7个TV分别变换母线电压Ua1、Ub1、Uc1，一个不平衡电压Ubp，放电TV电压Ua2、Ub2、Uc2；

WDR-822的交流插件有10个TA分别变换Ia、Ib、Ic、I0、CIA、CIB、CIC和Iac、Ibc、Icc十个电流量，3个TV分别变换母线电压Ua、Ub、Uc。

WDR-823的交流插件有7个TA分别变换Ia、Ib、Ic、I0、CIA、CIB、CIC七个电流量，6个TV分别变换母线电压Ua、Ub、Uc和差电压Uac、Ubc、Ucc。

c.CPU插件

CPU插件包含：

微处理器CPU、RAM、ROM、FlashMemory、A/D转换电路、开关量输入输出回路、LonWorks网络通讯电路等；此外还包括启动继电器QDJ，用来闭锁跳、合闸出口，防止驱动跳、合闸出口的光耦击穿导致误动作。

插件采用6层印制板和表面贴装工艺，采用了多种抗干扰措施，大大提高了抗干扰性能。

高性能的微处理器CPU为32位浮点处理器，主频达40MHz；A/D数据输入精度达16位。

集成电路全部采用工业品或军品，使得装置有很高的稳定性和可靠性。

d.信号插件

信号插件有带操作回路和不带操作回路型号可选。

原理图参见附图4（带交流操作回路信号插件原理与带直流操作回路信号插件相比，只是多了整流模块，其它同带直流操作回路信号插件）。

（1）带操作回路信号插件包括信号部分、跳合闸部分以及出口部分。

插件信号部分主要包括跳闸信号继电器（TXJ）、过压继电器（HZJ）和告警继电器（GXJ）等。

跳合闸部分主要完成跳合闸操作回路及其保持、防跳等功能。

主要包括跳闸继电器（BTJ）、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）、压力继电器（YLJ）、储能继电器（CNJ）、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）。

此外还有出口继电器1（BYJ1）、出口继电器2（BYJ2）和出口继电器3（BYJ3）。

（2）不带操作回路信号插件只含有开入和开出以及信号部分，没有操作回路。

信号部分包括跳闸信号继电器（TXJ）、过压继电器（TZJ7）和告警继电器（GXJ）。

开入包括跳位、遥控允许、合后位、合位、弹簧未储能和压力异常开入。

开出包括跳闸继电器（TZJ2）、遥跳继电器（TZJ5）、遥合继电器（TZJ6）以及出口继电器1（TZJ3）、出口继电器2（TZJ4）和出口继电器3（TZJ1）。

e.人机对话插件

人机对话插件安装于装置面板上，是装置与外界进行信息交互的主要部件，采用大屏幕液晶显示屏，全中文菜单方式显示（操作），主要功能为：

键盘操作、液晶显示、信号灯指示及串行口调试。

4.保护原理

4.1.三段电流保护

装置设三段电流保护，各段电流及时间定值可独立整定，通过分别设置保护压板控制这三段保护的投退。

电流保护原理框图如图4-1。

图4-1：

三段电流保护原理框图

4.2.过电压保护

过电压可选择动作于跳闸或告警。

为防止电容器未投时误发信号，过电压在任一相有流（I>0.04In）或有合位没有跳位时才投入。

过电压保护设有硬压板控制投退。

过电压保护原理框图如图4-2。

对于WDR821/R2（R2为软件型号）版本，过电压的电压取自放电TV电压，其余版本取自母线电压。

图4-2过电压保护原理框图

4.3.低电压保护

为防止系统故障后线路断开引起电容器组失去电源,而线路重合又使母线带电,使电容器组因电压累积而过电压损坏，设置低电压保护。

为避免TV断线引起低电压误动，保护设有流闭锁条件，并且可以投退。

低电压保护设有硬压板控制投退。

低电压保护原理框图如图4-3。

图4-3低电压保护原理框图

4.4.不平衡电流保护（WDR-821）

不平衡电流保护主要反映电容器组内部故障。

不平衡电流保护原理框图如图4-4。

图4-4不平衡电流保护原理框图

4.5.不平衡电压保护（WDR-821）

不平衡电压保护主要反映电容器组内部故障。

当电容器组出现部分元件击穿但尚未引起全部击穿短路时，将其从电容器组断开。

不平衡电压保护原理框图如图4-5。

图4-5不平衡电压保护原理框图

4.6.桥差电流保护（WDR-822）

桥差电流保护主要反映电容器组中的电容器内部短路击穿故障。

桥差电流保护原理框图如图4-6。

图4-6桥差电流保护原理框图

4.7.差电压保护（WDR-823）

差电压保护主要反映电容器组中的电容器内部击穿故障。

差电压保护原理框图如图4-7。

图4-7差电压保护原理框图

4.8.零序电流保护/小电流接地选线

装置应用于不接地或小接地电流系统，在系统中发生接地故障时，其接地故障点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和方向的方法来判断接地线路。

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。

装置设一段零序过流保护（“零序跳闸”整定控制字整定为“0”时只告警，整定为“1”时跳闸）。

在某些不接地系统中，电缆出线较多，电容电流较大，也可采用零序电流继电器直接跳闸方式。

零序电流保护原理框图如图4-8。

图4-8零序电流保护原理框图

4.9.TV断线告警

母线TV断线自检功能，可以经控制字选择投入或退出。

a.最大线电压与最小线电压差大于18V，且3U0大于8V,判为母线TV断线；

b.三个线电压均小于18V，且任一相有流（I>0.04In）；

c.3U0大于8V,且最大线电压小于18V；

控制字投入，满足以上任一条件，5s后报母线TV断线，不满足以上情况，且线电压均大于80V，母线TV断线短延时返回。

原理框图如图4-9所示。

图4-9母线TV断线告警原理框图

4.10.非电量保护

装置设有两路非电量保护，两路非电量保护均可以由软压板控制投退，出口时间可以整定。

非电量可以通过控制字选择动作于跳闸或告警。

当非电量跳闸或者告警以后如果非电量故障状态一直存在，则跳闸信号灯或告警信号灯一直点亮，直到非电量故障状态解除。

原理框图如图4-10所示。

图4-10非电量保护原理框图

4.11.闭锁投切

装置设置了闭锁投切开入。

当装置检测到闭锁投切存在开入或保护跳闸动作（过电压和低电压保护跳闸除外），则启动闭锁投切出口输出一副出口触点（可以通过出口设置配置在任一备用出口，参见7.2.5节“出口”）。

闭锁投切出口在复归后返回。

4.12.控制回路异常告警

装置采集断路器的跳位和合位，当电源正常、断路器位置辅助接点正常时，必然有一个跳位或合位，否则，经3s延时报“控制回路异常”告警信号（带操作回路）或“开关位置异常”告警信号（不带操作回路），但不闭锁保护。

4.13.手车位置异常

如果装置主接线显示选择“2”即手车位置显示，N217和N218分别接入手车运行位和试验位，则当装置N217和N218同时存在开入或同时不存在开入，经3s延时报手车位置异常信号。

4.14.弹簧未储能告警

装置设有弹簧未储能开入，装置收到开入后延时25s报弹簧未储能，发告警信号。

4.15.压力异常告警

装置设有断路器压力异常开入，装置收到开入后延时1s报压力异常，发告警信号。

4.16.装置故障告警

保护装置的硬件发生故障（包括定值出错，定值区号出错，开出回路出错，出口配置出错，装置参数出错，AD出错），装置的LCD显示故障信息，并闭锁保护的开出回路，同时发中央信号。

4.17.遥测、遥信、遥控、遥脉功能

遥测：

装置的测量回路有独立的交流输入接仪表TA，与保护回路的交流输入分开。

测量IA、（IB）、IC、P、Q、COSΦ等，测量电流有两相（IA、IC）或三相（IA、IB、IC）可选，可以通过设置选择实现，具体设置请参阅7.2.8节“参数设置”；

遥信：

各种保护动作信号及断路器位置遥信、开入遥信等；

遥控：

远方控制跳、合闸，压板投退、修改定值等；

遥脉：

累计电度表的脉冲。

4.18.录波

装置记录保护跳闸前4周波，跳闸后6周波（每周波24点）的采样数据，保护跳闸后上送变电站自动化主站，或者由独立的故障分析软件，分析故障和装置的跳闸行为。

对于WDR-8