WDH820说明书v25.docx

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WDH820说明书v25

WDH-820系列微机电动机保护测控装置

技术及使用说明书

（ver-2.5）

许继集团股份有限公司

XJGROUPCORPORATIONCO.,LTD.

WDH-820系列

微机电动机保护测控装置

应用范围

适用于3kV~10kV电压等级异步电动机的保护及测控。

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AD，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。

完整的断路器操作回路，设置断路器遥控功能。

异步电动机保护与测控一体化。

WDH-821为2000kW及以下容量的电动机综合保护测控。

WDH-822含磁平衡差动保护，并含WDH-821所有功能。

WDH-823含差动速断，比率差动等保护，并含WDH-821所有功能。

许继电气股份有限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，以实际产品说明为准，恕不另行通知。

2004.02第四版印刷

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2

2.5绝缘性能3

2.6机械性能3

2.7各元件工作范围4

2.8动作时间4

2.9测量精度4

3装置硬件4

3.1机箱结构4

3.2主要插件5

4保护原理5

4.1电动机起动超时保护6

4.2两段式定时限电流保护6

4.3反时限电流保护7

4.4两段式负序电流保护7

4.5零序电流保护8

4.6过负荷保护8

4.7低电压保护8

4.8过电压保护9

4.9过热保护9

4.10磁平衡差动保护（WDH-822）10

4.11差动速断保护（WDH-823）10

4.12比率差动保护（WDH-823）10

4.13差流越限告警（WDH-823）11

4.14TA断线检测（WDH-823）11

4.15非电量保护11

4.16控制回路异常告警11

4.17TV断线检测12

4.18装置故障告警12

4.19遥测、遥信、遥控及遥脉功能12

4.20录波12

4.21GPS对时12

4.22打印功能12

4.23网络通信12

5定值范围及动作告警信息12

5.1定值范围及说明12

5.2WDH-821定值13

5.3WDH-821压板14

5.4WDH-822定值14

5.5WDH-822压板15

5.6WDH-823定值16

5.7WDH-823压板17

5.8动作告警信息及说明18

6装置对外接线说明19

6.1背面端子图19

6.2装置辅助电源19

6.3交流电流输入19

6.4交流电压输入19

6.5开入及开入电源19

6.6中央信号输出20

6.7位置触点20

6.8跳合闸回路20

6.9通信端子20

7人机界面说明20

8调试及异常处理24

8.1调试说明24

8.2程序检查24

8.3开关量输入检查24

8.4继电器开出回路检查25

8.5模拟量输入检查25

8.6相序检查25

8.7整组试验25

8.8异常处理25

9投运说明及注意事项26

10贮存及保修26

11供应成套性26

12订货须知26

13附录A：

WDH-821电动机保护端子图27

14附录B：

WDH-822电动机保护端子图28

15附录C：

WDH-823电动机保护端子图29

16附录D：

WDH-821插件功能示意图30

17附录E：

WDH-822插件功能示意图31

18附录F：

WDH-823插件功能示意图32

19附录G：

装置操作回路原理图33

1.装置简介

WDH-820系列微机电动机保护装置适用于3kV～10kV电压等级的中高压异步电动机的保护及测控，既可以直接安装在开关柜上，也可组屏安装。

其中WDH-821微机电动机保护用于2000kW以下中小型异步电动机的保护；WDH-822、WDH-823微机电动机保护用于2000kW及以上大型异步电动机的保护。

1.1.功能配置：

请参看表1-1

表1-1：

功能配置

功能名称

WDH-821

WDH-822

WDH-823

保护功能

电动机起动超时保护

√

√

√

二段电流保护

√

√

√

反时限电流保护

√

√

√

两段式负序电流保护

√

√

√

低电压保护

√

√

√

过电压保护

√

√

√

过负荷保护

√

√

√

零序电流保护

√

√

√

过热保护

√

√

√

磁平衡差动保护

√

差动速断保护

√

比率差动保护

√

差流越限告警

√

TA断线检测

√

非电量I保护

√

√

√

非电量II保护

√

√

√

控制回路异常告警

√

√

√

TV断线检测

√

√

√

测控功能

8路遥信开入采集、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、IC、Uab、Ubc、Uca、f等模拟量的遥测

√

√

√

开关事故分合次数统计及事件SOE等

√

√

√

故障录波

√

√

√

4路脉冲输入

√

√

√

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：

可保存不小于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.采用DL/T667-1999规约，设有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。

2.技术指标

2.1.额定数据

a.额定直流电压:

220V或110V（订货注明）

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）

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

2.2.装置功耗

a.交流电压回路：

每相不大于0.5VA；

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.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.脉冲群干扰试验：

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.快速瞬变干扰试验：

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.辐射电磁场干扰试验：

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Ⅳ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

1.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。

2.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。

3.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。

4.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。

5.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.各元件工作范围

a.定值整定范围

交流电压：

2V～160V；

交流电流：

0.1In～20In；

b.定值误差

电流：

<±2.5%。

电压：

<±2.5%。

2.8.动作时间

定时限：

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

反时限保护延时误差为：

0s～2s（含2s）范围内不超过100ms，延时2s以上不超过理论计算值的±5%。

2.9.测量精度

1.各模拟量的测量误差不超过额定值的±0.2%；

2.功率测量误差不超过额定值的±0.5%；

3.开关量输入电压（220V），分辨率不大于2ms；

4.脉冲量输入电压24V，脉冲宽度不小于10ms；

5.有功、无功电度不超过±1%。

3.装置硬件

3.1.机箱结构

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。

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.主要插件

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交、直流电源转换为保护装置工作所需电压。

本模块输出+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电压输出装置，用于装置驱动继电器使用。

电源插件还附加有过热闭锁起动继电器（BYJ3）、备用继电器（BYJ4）、（BYJ5）。

b.交流插件

WDH-821电动机保护装置交流变换部分包括6个电流变换器“TA”和3个电压变换器“TV”，用于将系统二次侧电流、电压信号转换为弱电信号，输送给AD进行转换，并起强弱电隔离作用。

3个TV分别变换母线电压UA、UB、UC，6个TA分别变换IA、IB、IC、3I0、CIA、CIC等。

WDH-822电动机保护装置交流变换部分包括9个电流变换器“TA”和3个电压变换器“TV”，用于将系统二次侧电流、电压信号转换为弱电信号，输送给AD进行转换，并起强弱电隔离作用。

3个TV分别变换母线电压UA、UB、UC，9个TA分别变换IA、IB、IC、3I0、Ixa、Ixb、Ixc、CIA、CIC等。

WDH-823电动机保护装置交流变换部分包括9个电流变换器“TA”和3个电压变换器“TV”，用于将系统二次侧电流、电压信号转换为弱电信号，输送给AD进行转换，并起强弱电隔离作用。

3个TV分别变换母线电压UA、UB、UC，9个TA分别变换IA1、IB1、IC1、3I0、IA2、IB2、IC2、CIA、CIC等。

c.CPU插件

CPU插件由微处理器CPU、RAM、ROM、FlashMemory等构成。

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

信号部分主要包括跳闸信号继电器（TXJ）、告警继电器（GXJ）、闭锁继电器（BSJ）。

跳合闸部分主要包括启动继电器（QDJ）、闭锁继电器（BSJ）、跳闸继电器（TZJ）、遥跳继电器（YTJ）、遥合继电器（YHJ）、防跳继电器（FTJ）、跳闸保持继电器（TBJ）、合闸保持继电器（HBJ）、跳闸压力继电器（TYJ）、合闸压力继电器（HYJ）、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）。

此外还有二个备用继电器（BY1、BY2）。

e.人机对话插件

人机对话插件安装于装置面板上，液晶采用中文菜单方式显示（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.电动机起动超时保护

当电动机正常起动时，电流由零突然增大，超过Ie，随后电流将逐渐减小；在电动机起动时间内，电流将逐渐减小到小于Ie，电动机起动结束。

电动机起动结束后，电动机起动超时保护退出，在液晶的左下脚显示“▉”标志。

装置在电动机起动失败后启动电动机起动超时保护。

电动机起动超时跳闸由控制字投退。

电动机超时保护原理框图如图4-1。

图4-1电动机起动超时保护原理框图

装置如只用A、C相电流互感器，控制字TA2置1。

装置设有电动机起动结束开入端子（N217）；当接入此端子，装置的起动结束标志置为1，保护跳过电动机起动过程，直接处于正常运行状态。

本端子只在测试时使用。

4.2.两段式定时限电流保护

装置设有两段定时限电流保护，分别由压板投退。

I段一般用于电流速断保护，用于保护电动机相间短路。

电动机起动过程中，保护速断定值自动升为速断整定电流值的整定倍数（菜单整定）躲过电动机的起动电流；当电动机起动结束后，保护速断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，同时还能保证运行中保护有较高的灵敏度。

II段为过流保护，作为电流速断保护的后备保护，为电动机的堵转提供保护。

II段定时限过流保护在电动机起动过程中自动退出。

4.3.反时限电流保护

在电动机起动过程中，反时限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。

保护由控制字YSFS（分别由0、1、2表示）选取曲线。

反时限电流保护原理框图如图4-2。

图4-2反时限电流保护原理框图

反时限电流保护由以下三条曲线（0代表一般反时限，1代表非常反时限，2代表极度反时限）组成：

一般反时限（方式0）：

非常反时限（方式1）：

极端反时限（方式2）：

式中：

I为故障电流Ip为反时限电流定值Ifsx

tp为反时限时间定值Tfsxt为动作时间

4.4.两段式负序电流保护

图4-3II段负序电流保护（定时限）原理框图

当电动机三相电流有较大不对称，出现较大的负序电流，而负序电流将在转子中产生2倍工频的电流，使转子附加发热大大增加，危及电动机的安全运行。

装置设置两段负序电流保护，分别对电动机反相、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，I段负序电流保护为负序速断保护，为不平衡保护的主保护,只动作于跳闸；II段负序电流保护为不平衡保护的后备保护。

II段负序电流保护可由控制字选择定时限延时或反时限延时，并且可由控制字选择跳闸或告警。

负序定时限电流保护原理框图如图4-3。

II段负序反时限电流保护的公式如下：

式中：

I为负序电流Ip为反时限电流定值I2fs

tp为反时限时间定值T2fst为动作时间

4.5.零序电流保护

装置设有零序电流保护功能，由压板投退。

零序电流保护由控制字选择跳闸或告警。

图4-4零序电流保护原理框图

装置配置零序互感器测量零序电流3I0。

零序电流3I0输入除可用作零序电流保护，又可用作小电流接地选线的输入。

零序电流保护原理框图如图4-4。

4.6.过负荷保护

装置设有过负荷保护功能，由压板投退。

过负荷保护由控制字选择跳闸或告警。

在电动机起动过程中，过负荷保护自动退出。

过负荷保护原理框图如图4-5。

如果电动机长期工作在过负荷状态下，会使电动机的温升超过允许值，加速线圈绝缘老化，甚至将电动机烧坏。

图4-5过负荷保护原理框图

4.7.低电压保护

当电源电压短时降低或短时中断时，为保证重要电动机自起动，要断开次要电动机，就需要配低电压保护。

TV断线时闭锁低电压保护（可选择）。

低电压保护原理框图如图4-6。

图4-6低电压保护原理框图

4.8.过电压保护

任一相线电压大于过电压保护定值，时间超过整定时间时，过电压保护动作。

过电压保护经HWJ位置闭锁。

过电压保护原理框图如图4-7。

图4-7过电压保护原理框图

4.9.过热保护

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，防止电动机正常启动中保护误动）,=1.0（起动结束后）；

Kfr=3～10，模拟I22的增强发热效应，一般可取为6。

过热保护方程为：

散热保护方程为：

式中：

Tsr=Tfr*Ksr*（1-Krgj/2）

其中：

Ie---------电动机额定电流Ieq——等值发热电流

Tfr——过热时间常数Tsr——散热时间常数

Ksr——散热系数t——动作时间。

当热积累值达到RGJ（过热报警水平）时发告警信号，装置面板上的过热灯亮；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）时，发告警返回信号，面板上的过热灯熄灭。

当热积累值达到过热跳闸水平时发跳闸信号并跳闸，热起动继电器触点断开，防止按下手动起动按钮而在过热情况下起动电动机。

过热保护动作跳闸后，不能立即再次起动，要等到电动机散热到热报警水平的50%以下时，才能再起动。

在需要紧急启动的情况下，通过装置引出的热复归触点（N224）强制将热模型恢复到“冷态”。

4.10.磁平衡差动保护（WDH-822）

磁平衡差动保护俗称“小差动保护”，主要用于额定容量在2000kW及以上或2000kW以下但电流速断保护灵敏度不够的电动机，作为电动机相间短路或匝间短路的主保护。

磁平衡差动保护配有专用磁平衡互感器。

在电动机起动过程中，保护通过控制字（QDYS）增加延时120ms保护出口或通过控制字（QDCPH）退出本保护，以躲过电动机起动过程中瞬时暂态峰值电流，提高保护可靠性。

磁平衡差动保护原理框图如图4-8。

本保护只配置在WDH-822电动机保护中。

图4-8磁平衡差动保护原理框图

4.11.差动速断保护（WDH-823）

保护设有一速断段，在电动机内部严重故障时快速动作。

任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口继电器。

在电动机起动过程中,保护通过控制字（QDTR）退出本保护；通过控制字（QDYST）选择延时120ms保护出口，以躲过电动机起动过程中瞬时暂态峰值电流，提高保护可靠性。

起动结束后，保护零时限动作。

装置设有差动保护开入硬压板（N220）投入差动速断保护。

差动速断保护原理框图如图4-9。

保护只配置在WDH-823电动机保护中。

图4-9差动速断保护在电动机起动过程中原理框图

4.12.比率差动保护（WDH-823）

装置采用常规比率差动原理，其动作方程如下：

当Ires≤Izd时，Iop≥Idz;当Ires≥Izd时，Iop≥Idz+Kzd*（Ires-Izd）.

满足上述两个方程，差动元件动作。

式中：

Iop为差动电流，Idz为差动最小动作电流整定值，Ires为制动电流，Izd为最小制动电流整定值，Kzd为比率制动系数。

动作电流：

Iop=∣IT+IN∣

制动电流：

Ires=∣（IT-IN）/2∣

式中：

IT、IN分别为机端、中性点电流互感器（TA）二次侧电流。

在电动机起