WMH800A技术说明书35kV.docx
《WMH800A技术说明书35kV.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《WMH800A技术说明书35kV.docx（42页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
WMH800A技术说明书35kV
许继电气股份有限公司
许继集团
WMH-800A
微机母线保护装置
技术说明书
1概述
1.1应用范围
WMH-800A系列微机母线保护装置是WMH-800系列微机母线保护装置的改进型产品，适用于66kV及66kV以下电压等级、各种主接线方式的母线，作为发电厂、变电站母线的成套保护装置，母线上连接元件数最大为32个（含母联）。
本说明书仅适用于05B2565合同35kV母线保护。
1.2保护配置及功能
本装置的主要保护功能：
●分相式常规比率制动差动保护；
●分相式突变量比率制动差动保护；
●大差后备保护；
●复合电压闭锁；
●母联死区保护；
●母联失灵保护；
●母联充电保护；
●母联过流保护（可选）；
●TA断线闭锁及告警；
●TV断线告警；
●母线运行方式自动识别。
1.3装置主要特点
●高性能的硬件
采用32位高性能DSP处理器、32位逻辑处理器和16位高速AD；数据采集为每周波48点（采样频率2400Hz）；具有高度自检功能，保证硬件的高可靠性。
●任何元器件的损坏不造成保护误动
采用三个计算机系统并行智能处理技术，两个保护用计算机系统“与”逻辑出口，避免元器件损坏引起误动，另一个计算机系统负责通信及人机交互。
●完善的自检功能
装置对数据采集回路、开关量输入输出回路具备完善自检，并可自检到出口继电器线圈。
●强电磁兼容能力
采用后插拔双连接器、强弱电完全分开的专利技术，整体背板式后插拔结构，减少插件转接次数，抗干扰能力强，维护方便。
●外附管理功能
装置可以外接PC机，利用本公司提供的专用管理软件，可以实现对装置的所有操作。
●强大的通信功能
信息和报文可上传，支持IEC60870-5-103通信规约，录波数据与COMTRADE格式兼容。
●友好的人机界面
装置采用彩色大屏幕液晶、图形化操作界面、简体中文菜单显示。
●完善的事件记录功能
保护动作报告、自检结果、定值改动、录波数据均有记录，可实时打印及召唤打印。
●自适应能力强
可以适应母线的各种运行方式，双母线倒闸过程自动识别，不需退出保护，通过方式识别程序完成各种运行方式下的母线各段小差计算和出口回路的动态切换。
●具有完善的抗TA饱和措施
●TA变比设置灵活
对TA变比无特殊要求，允许母线上各联接元件TA变比不一致。
任意TA变比均可由用户现场直接设置，简单、方便。
2基本技术参数
2.1额定参数
2.1.1额定交流数据
额定交流电压Un：
V；
额定交流电流In：
5A或1A；
额定频率fn：
50Hz。
2.1.2额定直流数据
220V或110V，允许变化范围：
80%～115%。
2.1.3打印机辅助交流电源
220V，0.7A，50Hz/60Hz，允许变化范围：
80%～115%。
2.2功率消耗
交流电压回路：
不大于0.5VA/相（额定电压下）；
交流电流回路：
不大于1VA/相（In=5A）、不大于0.5VA/相（In=1A）；
直流回路（装置工作电源）：
不大于50W（正常进行）、不大于100W（保护动作）；
每路开入回路不大于0.5W。
2.3过载能力
交流电压回路：
1.5Un连续工作；
交流电流回路：
长期运行——2In、10s——10In、1s——40In；
2.4输出触点
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5A。
电寿命：
装置输出触点电路在电压不超过250V，电流不超过0.5A，时间常数为5ms±0.75ms的负荷条件下，装置能可靠动作及返回1000次。
机械寿命：
装置输出触点不接负荷，能可靠动作和返回10000次。
2.5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：
装置所有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。
2.6冲击电压
装置的导电部分对外露的非导电金属部分外壳之间，在规定的试验大气条件下，能耐受幅值为5kV的标准雷电波短时冲击检验。
2.7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。
2.8环境条件
工作环境温度：
－10℃～＋55℃，24h内平均温度不超过＋35℃。
储运环境温度：
－25℃～＋70℃，在极限值下不加激励量，装置不出现不可逆变化，温度恢复后装置应能正常工作。
相对湿度：
最湿月的平均最大相对湿度为90%，同时该月的月平均最低温度为25℃且表面无凝露。
最高温度为＋40℃时，平均最大相对湿度不大于50%。
大气压力：
80kPa～110kPa。
2.9抗电气干扰性能
抗辐射电磁场骚扰能力：
能承受GB/T14598.9-2002第4章规定的严酷等级为Ⅲ级的辐射电磁场骚扰；
抗快速瞬变干扰能力：
能承受GB/T14598.10-1996第4章规定的严酷等级为Ⅳ级的快速瞬变干扰；
抗衰减振荡波脉冲群干扰能力：
能承受GB/T14598.13-1998第3章和第4章规定的严酷等级为Ⅲ级的脉冲群干扰试验;
抗静电放电干扰能力：
能承受GB/T14598.14-1998第4章规定的严酷等级为Ⅲ级的的静电放电干扰；
电磁发射干扰能力:
按GB/T14598.16-2002第4章规定的传导发射限值和4.2规定的辐射发射限值。
抗工频磁场干扰能力：
能承受GB/T17626.8-1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的工频磁场干扰。
抗脉冲磁场干扰能力：
能承受GB/T17626.9-1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的脉冲磁场干扰。
抗阻尼振荡磁场干扰能力：
按GB/T17626.10-1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的阻尼振荡磁场干扰。
抗浪涌骚扰能力：
能承受IEC60255-22-5:
2002第4章规定的浪涌骚扰。
抗射频场感应的传导骚扰能力：
能承受IEC60255-22-6:
2001第4章规定的射频场感应的传导骚扰。
抗工频干扰能力：
能承受IEC60255-22-7:
2003第4章规定的工频干扰。
3主要技术指标
3.1性能指标
电流定值误差：
不大于±5%或±0.01In。
电压定值误差：
不大于±5%或±0.1V。
时间定值误差：
不大于±1%或±30ms。
差动保护整组动作时间：
在两倍整定电流、0.5倍整定电压的条件下，整组动作时间不大于15ms。
3.2报告记录
故障报告、录波及容量：
循环记录100条故障事件报告，8次波形数据，保护动作记录动作前4个周波、动作后6个周波的电流及相关开关量。
正常波形记录：
正常时装置可手动录取10个周波所有电流波形，以供记录或校验极性。
事件记录及容量：
可循环记录200条装置事件报文，包括异常告警事件、操作记录事件、装置自检报告和通道事件记录等。
异常告警事件：
TA断线告警、通道故障告警等；
操作记录事件：
修改定值记录、修改软压板记录、投退硬压板记录等；
装置自检报告：
FLASH出错告警、开出错告警、AD自检错、定值自检错告警、定值越限告警等；
通道修改记录：
通道修改等。
3.3通信接口
两个与内部其它部分电气隔离的RS485通信接口，可以复用为光纤接口，也可以转换为两个独立的Ethernet；一个同步时钟接口；另外有一个RS232调试通信接口和独立的打印接口。
通信规约可采用电力行业标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103）。
3.4对时方式
外部正脉冲秒对时；
RS485方式的同步时钟秒对时；
监控系统绝对时间的对时报文。
4装置硬件
4.1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、插件后插拔的结构。
CPU插件电路板采用6层板，表面贴装技术。
保护机箱采用19英寸全宽机箱。
硬件框图如图4.1.1。
图4.1.1硬件框图
装置有两个完全独立的、相同的保护用计算机系统，并各自具有独立的采样、A/D变换、逻辑计算功能；两系统CPU板硬件电路完全一样，“与”逻辑出口。
另有一个计算机系统专门处理人机对话任务，人机对话中所有的菜单均为简体汉字。
装置核心部分采用德州仪器公司（TexasInstruments）的32位数字信号处理器，且采用大规模可编程逻辑器件和快速模数转换器，使保护装置精确、高速、可靠。
交流输入部分由3块交流变换插件组成，功能是将TA、TV二次电气量转换成小电压信号。
开关量输入输出部分由开入插件、出口插件、信号插件组成，完成跳闸出口、信号出口、开关量输入等功能。
图4.1.2CPU部分硬件框图
4.2装置面板信号说明
a．保护机箱面板信号灯说明：
“CPU1运行”、“CPU2运行”灯为绿灯，装置正常运行时，每秒闪烁5次，如果闪烁不正常说明该CPU处于不正常运行状态；
“启动”灯为黄灯，正常运行时熄灭，当CPU2任一保护启动时点亮；
“电压动作”灯为黄灯，正常运行时熄灭，当复合电压闭锁动作时点亮；
“差动保护”灯为红灯，正常运行时熄灭，当差动保护动作时点亮；
“母联保护”灯为红灯，正常运行时熄灭，当母联充电保护、过流保护、非全相保护动作时点亮；
“告警”灯为红灯，正常运行时熄灭，当开入异常等告警信息时点亮；
“交流断线”灯为红灯，正常运行时熄灭，当保护有TA断线、TV断线、等告警信息时点亮；
“母联互联”灯为黄灯，倒闸过程中隔离刀闸双跨或投入母线互联压板时点亮，其它情况时熄灭；
“装置故障”灯为红灯，正常运行时熄灭，当装置发生故障时点亮；
b．开关量机箱面板信号灯说明：
开关量机箱面板显示母线主接线方式，上面一排为绿灯，最左面的一个为母联运行指示，亮时表示母联运行，其余的指示每个连接元件Ⅰ母刀闸位置；中间一排也为绿灯，指示每个连接元件Ⅱ母刀闸位置；下面一排为红灯，正常运行时熄灭，当对应元件跳闸时点亮。
4.3装置尺寸
装置的外形尺寸如图1和图2所示。
图16U机箱外形尺寸
图24U机箱外形尺寸
装置的安装尺寸如图3和图4所示
图46U机箱安装开孔尺寸
图54U机箱安装开孔尺寸
4.4装置端子布置
4.4.1保护机箱端子布置
图4.5.1a6U保护机箱端子布置图
图中插件分别为：
1#～3#为交流插件、4#～5#为采保插件、6#～7#为CPU插件、8#为开入开出插件、9＃~A＃为开入2插件、B#为转接插件、C#信号插件、D#为开入1插件、E#为通信插件、F#为电源插件。
GPS开入为24V，硬压板开入、复归开入、以及开关量箱上的刀闸、失灵开入都为220V。
4.4.2开关量机箱端子布置
图4.5.24U开关量箱端子布置图
图中插件分别为：
1#～8#为开入插件、B#～F#为转接插件、9#、A#、G#～L＃为出口插件。
5保护原理
WMH-800A微机母线保护装置设有两套计算机系统和一套人机接口计算机系统，CPU2完成启动（大差、失灵、母联等保护启动），CPU1完成出口（大差及各段母线小差、复合电压闭锁、失灵保护、母联保护等），双CPU模式可防止一块CPU意外故障而引起保护误出口。
其中，母联保护包括母联充电保护、过流保护和非全相保护。
此外，CPU1还具有母线运行方式的自动识别元件、TA断线闭锁元件、TA饱和检测元件、母联失灵及死区保护元件和TV断线判别元件等。
5.1差动保护
一．比率制动式差动保护
母线差动保护为分相式比率制动差动保护，设置大差及各段母线小差，保护要求母联TA同名端在Ⅰ母侧，其它元件TA的同名端在母线侧。
大差为除母联（或分段）外母线上所有元件构成的差流，小差为每段母线上所有元件（包括母联或分段）构成的差流。
大差作为小差的起动元件，用以区分母线区内外故障，小差为故障母线的选择元件。
大差、小差均采用具有比率制动特性的分相电流差动算法，其动作方程为：
其中：
式中
为差动电流，
为制动电流，K为比率制动系数，
为差动电流定值。
本装置大差制动系数K固定设为0.3，小差制动系数由用户整定。
如果大差和某段小差都满足上式的动作方程，判为母线内部故障，母线保护动作，跳开故障母线上的所有断路器。
当某个元件在倒闸过程中两条母线经刀闸双跨或投入母线互联压板时，双母线按单母方式运行，此时不再进行故障母线的选择，如果母线发生故障，则将两条母线同时切除。
保护动作曲线如图5.1a所示:
图5.1a差动保护动作曲线
比率制动差动保护逻辑框图（以双母线方式Ⅰ母为例）如下：
对单母线（或
）接线，不存在大差和小差之分。
对单母分段接线方式，大差和小差的概念及意义与双母线一致。
二．突变量比率制动差动保护
突变量比率制动差动保护与制动系数固定为0.25的常规比率制动差动保护配合使用，出口经复合电压闭锁。
动作条件为:
其中：
为差动定值；
；
（
为第j个连接元件的电流突变量）
突变量比率制动差动保护逻辑框图（以双母线方式Ⅰ母为例）如下：
三．大差后备保护
大差连续动作大差后备延时（无论小差是否动作），跳开母线上没有刀闸位置的元件和母联，出口经复合电压闭锁。
母线故障差动跳闸后，如果故障母线上还连有无刀闸位置的电源元件（故障前可能电流很小，方式识别元件不能正确识别），则可通过大差后备保护来切除；对于一些新建变电站，平常可能负荷很小，电源元件也可能很少（比如说一个），当此电源元件无刀闸位置时，如果母线故障，小差可能不动作，这时就可以通过大差后备保护将故障切除。
四．TA饱和检测元件
当母线外部发生故障特别是母线近端发生外部故障时，TA可能发生饱和，使TA的二次电流发生畸变，不能真实反映系统的一次电流，在差动回路中有差电流存在，对母线差动保护产生不利影响,若不采取必要的闭锁措施，差动保护就可能会误动，因此在各种类型的母线差动保护中必须对TA饱和采取相应的闭锁措施。
根据分析，即使TA严重饱和时，在故障发生的初始阶段和电流过零点附近TA存在一个线性传变区，在线性传变区内差动保护不会误动作。
利用TA饱和时差动保护判据满足时刻滞后于故障发生时刻的特点，利用同步识别法判断区外故障时TA是否饱和，如果饱和则闭锁差动保护一周，然后利用波形识别法来开放差动保护，以确保母线区外转区内故障时，差动保护能可靠动作。
五．母联死区保护
在双母线接线中，如果母联断路器两侧各装设一组TA，并且交叉接线，这时不存在死区；如果母联断路器仅一侧装设TA，如图5.1b所示。
图5.1b母联死区故障示意图
K点发生故障，对Ⅱ母差动保护来说为外部故障，Ⅱ母差动保护不动；对Ⅰ母差动保护为内部故障，Ⅰ母差动保护动作，跳开Ⅰ母上的连接元件及母联断路器。
但此时故障仍不能切除，针对这种情况，本装置采用Ⅰ母母差动作跳母联断路器100ms后检测母联断路器位置，若母联处于跳位，则封掉母联TA的电流，从而破坏Ⅱ母电流平衡，使Ⅱ母差动动作，最终切除故障。
若没有把母联的跳位接点引入保护装置，或者保护没有识别到母联断路器的位置，则母联死区故障时保护自动按母联失灵来处理。
5.2复合电压闭锁
复合电压闭锁元件包括三部分：
母差用复合电压闭锁、失灵用复合电压闭锁（若含有失灵保护功能）、TV断线告警。
一．母差用复合电压闭锁
复合电压闭锁元件含母线各相低电压、负序电压（
）、零序电压（自产
）元件，各元件并行工作，构成或门关系。
判据如下：
其中，
为相电压，
，
，
、
、
分别为母线相、零序、负序电压定值。
母差用复合电压闭锁元件和差动元件配合，实现分段闭锁、分段开放。
二．TV断线告警
当单相电压
或负序电压
，延时7s报TV断线并发告警信号。
5.3母联失灵保护
当保护向母联发跳令后，经整定延时（应大于母联断路器最大动作时间）母联电流仍然大于母联失灵电流定值时，母联失灵保护经两条母线的复合电压闭锁后切除两条母线上的所有连接元件。
一般情况下，只有保护装置内的母差保护、母联充电保护和断路器失灵保护才启动母联失灵保护。
母联失灵保护受差动、充电硬压板控制，当差动、充电硬压板任意一个投入，母联失灵软压板投入，母联失灵保护投入，如逻辑图所示
母联失灵保护逻辑框图:
5.4母联（分段）充电保护
当任一组母线检修后再投入运行之前，利用母联（分段）断路器对该母线进行充电试验时可投入母联（分段）充电保护，当被试验母线存在故障时，可通过充电保护切除故障。
充电保护有专门的启动元件，且只能短时启动，在充电保护启动期间如果母联（分段）任一相大于充电保护整定值，充电保护按各段的延时动作切除母联（分段）断路器。
充电保护启动的逻辑为：
在至少一组母线无压的前提下，当母联（分段）由无电流变为有电流（>0.04In），则启动充电保护，充电保护开放5s，母联充电保护出口不经复合电压闭锁。
根据“母联充电闭锁母差”控制字（该项控制字在差动保护定值中）的投退来决定充电保护启动期间是否闭锁母差保护，若控制字投入，则在充电保护启动期间闭锁母差保护300ms。
考虑到用户可能希望外部保护（如充电保护）动作时闭锁本装置母差保护，当装置检测到“外部闭锁母差保护”开入后，闭锁母差保护。
若该开入保持5s不返回，装置发告警信号报“外部闭锁母差保护开入异常”，并解除对母差保护的闭锁。
母联充电保护的逻辑框图如下：
5.5母联（分段）过流保护（可选）
当利用母联（分段）断路器作为线路（或旁路）的临时保护时可投入过流保护。
过流保护投入时，当任一相母联（分段）电流大于过流保护电流整定值，经整定延时跳母联开关。
母联（分段）过流保护出口不经复合电压闭锁。
5.6TA断线闭锁及告警
保护装置利用差流进行TA断线的判别。
TA断线设置灵敏段和不灵敏段，不灵敏段闭锁母线差动保护，灵敏段不闭锁母线差动保护。
系统正常运行时，大差以及各段母线小差均为零。
当差流连续越限7s即判为TA断线，发TA告警信号，如果是不灵敏段动作则闭锁断线相的该段母线差动保护。
5.7运行方式识别
在双母线系统中，根据电力系统运行方式变化的需要，母线上的连接元件需在两条母线间频繁切换，为此要求母线保护能够自动跟踪一次系统的倒闸操作。
本装置引入隔离刀闸的辅助触点，用软件完成运行方式的自动识别，作为小差电流计算及出口跳闸的依据。
当刀闸位置变化时，保护装置报出刀闸变位信息；当某个元件刀闸双跨或母线互联压板投入时，保护装置报母线互联并发信号，此时保护按单母线方式运行；当刀闸双跨解除且母线互联压板处于退出位置时，保护装置的母线互联信号可手动复归,保护恢复到双母线方式运行。
保护装置利用电流对隔离刀闸的辅助触点位置进行校核，若校核电流不平衡，则发位置异常信号并保持异常前的刀闸状态，只有在电流平衡后，才根据新的刀闸位置更新母线的运行方式。
隔离刀闸辅助触点的状态通过开关量箱面板的发光二极管指示。
当装置发出位置异常后，运行人员可通过开关量箱面板上的强制开关将保护临时切换到正确的运行方式，在排除隔离刀闸辅助触点问题后，再将强制开关切换到自动识别状态。
如果装置在位置异常期间（尚未排除故障且未强制到正确的运行方式）发生母线故障，则保护按位置异常前的运行方式计算、跳闸。
注：
当某元件刀闸双跨或“母线互联”压板投入时，运行方式默认为所有元件都连接在Ⅰ母。
5.8通信功能
装置面板上设有一个面板调试PC串口，可通过PC机与保护装置通信，通过厂家提供的调试分析软件Prate800，读取保护CPU信息，便于故障分析；面板调试PC串口与PC机的通信电缆可带电插拔。
同监控后台网络通讯，设两个独立的RS485（可配制成光纤）,还可转换为两个独立的Ethernet。
当选择RS485时，规约为IEC60870-5-103；当选择Ethernet以太网时，规约为IEC60870-5-104。
装置背后设有打印串口，与打印机连接。
5.9自检功能
装置设置了完善全面的自检功能，在硬件及软件自检中设有程序求和自检、定值区号自检、定值地址自检、定值求和自检、开出自检、采样自检等。
6定值及整定说明
6.1CPU1
6.1.1母线差动保护
a）定值清单
序号
名称
整定范围
１
差动电流
0.2In～10In
2
制动系数
0.3～0.8
3
大差后备延时
0.1s～2s
3
基准变比
20～4000
4
TA1变比
0～4000
5
TA2变比
0～4000
6
TA3变比
0～4000
7
TA4变比
0～4000
8
TA5变比
0～4000
9
TA6变比
0～4000
10
TA7变比
0～4000
11
TA8变比
0～4000
12
TA9变比
0～4000
13
TA10变比
0～4000
14
TA11变比
0～4000
15
TA12变比
0～4000
16
TA13变比
0～4000
17
TA14变比
0～4000
18
TA15变比
0～4000
19
TA16变比
0～4000
20
TA17变比
0～4000
21
TA18变比
0～4000
22
TA19变比
0～4000
23
TA20变比
0～4000
24
TA21变比
0～4000
25
TA22变比
0～4000
26
TA23变比
0～4000
27
TA24变比
0～4000
28
TA25变比
0～4000
29
TA26变比
0～4000
30
TA27变比
0～4000
31
TA28变比
0～4000
32
TA29变比
0～4000
33
TA30变比
0～4000
34
TA31变比
0～4000
35
TA32变比
0～4000
36
投充电闭锁母差
1:
投入，0:
退出
b）软压板
序号
名称
整定范围
1
差动保护软压板
√：
投，×：
退
c）硬压板
序号
名称
1
差动保护硬压板
d）整定说明
1.差动电流定值
应保证母线保护在最小运行方式下有足够的灵敏度，并应尽可能躲过母线出线的最大负荷电流。
2.制动系数
主要考虑母线故障时流出电流占故障电流的比例和外部故障时由于TA误差产生的不平衡电流。
3．TA变比的设定
常规母线差动保护要求TA变比一致，当变比不一致时可以通过安装中间变流器进行调整。
WMH-800A型母线保护装置把TA变比作为定值由用户现场设定，对主TA变比无特殊要求。
一般选择多数相同TA变比为基准变比，对应每一个元件输入其实际变比，没用到的元件TA变比整定为0，此时差动保护电流定值的计算及差动电流的显示均归算到了基准TA的二次侧。
为保证精度，各连接元件TA的变比不宜大于4倍。
例如：
基准变比为600/5，某一变压器TA变比为1200/5，线路TA变比为600/5，厂用变TA变比为600/5，整定时以上变比分别设置为120，240，120，120，没用到的元件为0。
差动电流定值的计算及差动电流的显示以600/5为基准。
不同规格TA混用的说明：
有的变电站，用户不能提供同规格的TA，也即5A和1A规格的TA混用，对于这种情况，用户订货时必须注明每一回路规格。
对于TA规格特殊的元件，WMH-800A母线保护装置内采用和该元件
升级会员 