WDP290C发电机差动保护装置.docx
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WDP290C发电机差动保护装置
WDP290C
数字式发电机差动保护装置
南瑞华宁自动化设备有限公司
目录
一装置简介2
1.1装置概述2
1.2装置主要特点2
1.3功能配置3
二技术参数3
2.1额定参数3
2.2主要技术性能4
2.3绝缘性能5
2.4电磁兼容性能6
2.5机械性能6
2.6环境条件7
三、软件功能说明8
3.1.差动速断保护8
3.2.比率差动保护8
3.3.TA断线报警及闭锁8
3.4过负荷保护9
3.5反时限过电流保护9
3.6定子过电压保护10
3.7定子接地保护10
3.8数据记录10
四、装置的整定11
4.1WDP290C数字式发电机差动保护装置的整定及说明11
五、装置背板端子图14
5.1WDP290C数字式发电机差动保护装置背板端子定义图14
5.2WDP290C数字式发电机差动保护装置开孔尺寸图15
一装置简介
1.1装置概述
WDP290C数字式发电机差动保护装置采用高性能芯片支持的通用硬件平台，维护简便；全以太网通讯方式，数据传输快速、可靠；完全中文汉化显示技术，操作简捷。
基于防水、防尘、抗振动设计，可在各种现场条件下运行。
适用于容量为50MW及以下的火力和水力发电机保护。
1.2装置主要特点
✧摩托罗拉32位单片机技术，使产品的稳定性和运算速度得到保证
✧保护采用14位的A/D转换器、可选配的专用测量模块其A/D转换精度更是高达24位，各项测量指标轻松达到
✧配置以大容量的RAM和FlashMemory，可记录8至50个录波报告，记录的事件数不少于1000条
✧可独立整定32套保护定值，定值切换安全方便
✧高精度的时钟芯片，并配置有GPS硬件对时电路，便于全系统时钟同步
✧配备高速以太网络通信接口，并集成了IEC870-5-103标准通信规约
✧尽心的电气设计，整机无可调节器件
✧高等级、品质保证的元器件选用
✧优异的抗干扰性能，组屏或安装于开关柜时不需其它抗干扰模件
✧完善的自诊断功能
✧防水、防尘、抗振动的机箱设计
✧免调试概念设计
1.3功能配置
表1本系列产品的型号及功能配置表
功能
WDP290C
差动速断
√
比率制动式差动
√
CT断线闭锁差动
√
CT断线告警
√
定子过电压保护
√
定子接地保护
√
过负荷告警
√
反时限过流保护
√
其它备用非电量开入
√
遥控功能压板
√
GPS对时
√
远方管理
√
二技术参数
2.1额定参数
2.1.1额定直流电压：
220V或110V（订货注明）
2.1.2额定交流数据：
a）相电压
V
b）线电压100V
c）交流电流5A或1A（订货注明）
d）额定频率50Hz
2.1.3功率消耗：
a）直流回路正常工作时：
不大于15W
动作时：
不大于25W
b）交流电压回路每相不大于0.5VA
c）交流电流回路额定电流为5A时：
每相不大于1VA
额定电流为1A时：
每相不大于0.5VA
2.1.4状态量电平：
CPU及通信接口模件的输入状态量电平24V（18V～30V）
GPS对时脉冲输入电平24V（18V～30V）
各CPU输出状态量（光耦输出）允许电平24V（18V～30V）
驱动能力150mA
2.2主要技术性能
2.2.1采样回路精确工作范围（10％误差）
电压：
0.4V～120V
电流：
0.08In－20In
2.2.2接点容量
信号回路接点载流容量400VA
信号回路接点断弧容量60VA
2.2.3跳合闸电流
断路器跳闸电流0.5A~4A（订货注明）
断路器合闸电流0.5A~4A（订货注明）
2.2.4各类元件精度
电流元件：
<5%
电压元件：
<5%
时间元件：
0s-1s时，误差不超过40ms;
1s以上时，误差不超过<±2.5％;
频率偏差：
<0.02Hz
2.2.5整组动作时间（包括继电器固有时间）
速动段的固有动作时间：
1.2倍整定值时测量，不大于50ms
2.2.6暂态超越
不大于5%
2.2.7模拟量测量回路精度
装设专用测量子模件的测控装置：
电流、电压：
0.2级
功率、电度：
0.5级
2.3绝缘性能
2.3.1绝缘电阻
装置的带电部分和非带电部分及外壳之间以及电气上无联系的各电路之间用开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻值，正常试验大气条件下，各等级的各回路绝缘电阻不小于100MΩ。
2.3.2介质强度
在正常试验大气条件下，装置能承受频率为50Hz，电压2000V历时1分钟的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象。
试验过程中，任一被试回路施加电压时其余回路等电位互联接地。
2.3.3冲击电压
在正常试验大气条件下，装置的电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地，以及回路之间，能承受1.2/50s的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压5kV。
2.3.4耐湿热性能
装置能承受GB7261第21章规定的湿热试验。
最高试验温度+40℃、最大湿度95％，试验时间为48小时，每一周期历时24小时的交变湿热试验，在试验结束前2小时内根据2.3.1的要求，测量各导电电路对外露非带电金属部分及外壳之间、电气上不联系的各回路之间的绝缘电阻不小于1.5MΩ，介质耐压强度不低于2.3.2规定的介质强度试验电压幅值的75％。
2.4电磁兼容性能
2.4.1静电放电抗干扰度
通过GB/T17626.2－1998标准、静电放电抗干扰Ⅳ级试验。
2.4.2射频电磁场辐射抗干扰度
通过GB/T17626.3－1998标准、射频电磁场辐射抗干扰度3级试验。
2.4.3电快速瞬变脉冲群抗扰度
通过GB/T17626.4－1998标准、电快速瞬变脉冲群抗扰度Ⅳ级试验。
2.4.4浪涌（冲击）抗扰度
通过GB/T17626.5－1999标准、浪涌（冲击）抗扰度3级试验。
2.4.5射频场感应的传导骚扰度
通过GB/T17626.6－1998标准、射频场感应的传导骚扰度3级试验
2.4.6工频磁场抗扰度
通过GB/T17626.8－1998标准、工频磁场抗扰度5级试验
2.4.7脉冲磁场抗扰度
通过GB/T17626.9－1998标准、脉冲磁场抗扰度5级试验。
2.4.8阻尼振荡磁场抗扰度
通过GB/T17626.10－1998标准、阻尼振荡磁场抗扰度5级试验。
2.4.9振荡波抗扰度
通过GB/T17626.12－1998标准、振荡波抗扰度4级试验。
2.5机械性能
2.5.1振动
装置能承受GB7261中16.3规定的严酷等级为I级的振动耐久能力试验。
2.5.2冲击
装置能承受GB7261中17.5规定的严酷等级为I级的冲击耐久能力试验。
2.5.3碰撞
装置能承受GB7261第18章规定的严酷等级为I级的冲击耐久能力试验。
2.6环境条件
a）环境温度：
工作：
-40℃～85℃。
贮存：
25℃～+70℃,在极限值下不施加激励量,装置不出现不可逆的变
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℃且表面无凝露。
最高温度为+40℃时,平均最大相对湿
度不超过50%。
c）大气压力：
86～106kPa（相对海拔高度2km以下）
三、软件功能说明
3.1.差动速断保护
当任一相差电流大于差动速断整定值时，保护动作于全停。
用于发电机在区内发生严重故障情况下快速切除发电机。
差动速断定值应能躲过外部故障的最大不平衡电流，并考虑到电流互感器饱和因素，一般取3～8倍的额定电流。
3.2.比率差动保护
采用常规比率差动原理，其动作方程如下：
Id>Icd（IrIr0）
Id-Icd>Kcd·（Ir-Ir0）（Ir≥Ir0）
同时满足上述两个方程时，比率差动元件动作。
其中，Id为差动电流，Ir为制动电流，Kcd为比率制动系数，Icd为差动电流门槛定值，Ir0为拐点电流值。
建议将元件中的拐点电流Ir0设定为1.0倍的高压侧额定电流，以保证匝间短路在制动电流小于额定电流即IrIe时，没有制动作用。
差动电流门槛判据不宜过小，建议取Icd＝（0.3～0.5）Ie。
比率制动系数的整定可按以下的公式进行:
Kcd=Kk·（Ktx·Fwc+△Fph）
其中，Kk为可靠系数，取1.3～1.5
Ktx为同型系数，取1.0
Fwc为电流互感器的允许误差，取0.1
△Fph为因电流互感器引起的电流不平衡产生的相对误差，取0.05
比率制动系数Kcd建议取值范围为0.3～0.7。
Id＝∣
+
∣
Ir＝∣
-
∣/2
式中，
、
分别为机端侧和中性点侧电流。
3.3.TA断线报警及闭锁
具有瞬时TA断线闭锁或告警功能及差流越限告警功能。
3.3.1瞬时TA断线
比率差动启动后，需经过瞬时TA断线的检测，保证差流不是由于断线引起的。
判别为TA断线后，发出告警信号，报告TA断线，通过调整控制字可以决定是否闭锁差动保护。
瞬时TA断线判别在满足下列任何一个条件时，将不进行TA断线判别：
1）启动前某侧最大相电流小于该侧额定电流的20％，则不判该侧；
2）启动后相电流最大值大于该侧额定电流的120％；
3）启动后任一侧电流比启动前增加。
在上述三个条件均不满足的情况下，如某一侧同时满足以下条件，则判为CT断线：
1）只有一相电流为零；
2）其余两相电流于启动前电流相等。
3.3.2差流越限告警
如差流大于15％的额定电流，经判别超过10s后，发出告警信号。
并报告差流越限，但不闭锁差动保护。
这一功能兼起保护装置交流采样回路的监视功能。
3.4过负荷保护
发电机过负荷保护反应发电机定子绕组过负荷或故障引起的定子绕组过流而导致绕组过热，保护判别发电机绕组B相电流的大小，当电流大于整定值时经延时发告警信号。
3.5反时限过电流保护
发电机反时限过流保护反应发电机定子绕组电流大小，保护绕组因电流过大而导致定子绕组过热，保护判别发电机三相电流大小，由三个部分组成：
1）下限定时限：
当三相电流任一相电流大于下限定值但不满足反时限启动值时，按下限延时动作于告警信号；
2）反时限：
当三相电流任一相电流大于反时限启动值时，按反时限动作方程（I2-1）t≥K动作，式中：
I--为发电机电流标么值，K—发电机定子绕组允许发热时间的常数；
3）上限定时限：
当三相电流任一相电流大于上限定值，按上限延时动作于出口跳闸。
3.6定子过电压保护
对于发电机，尤其是水轮发电机，在甩负荷后由于调速系统调速跟不上，容易出现定子电压超出允许范围的过电压现象；此时一般需配备过电压保护，保护取自发电机机端线电压，当任一相大于整定值时经整定的延时动作于停机。
3.7定子接地保护
发电机定子接地保护可用于发电机中性点不接地或经消弧线圈接地的接地方式，保护取自发电机机端开口△绕组电压，当开口△绕组电压大于整定值时经整定延时出口。
3.8数据记录
本装置具备故障录波功能。
可记录的模拟量为Ia、Ib、Ic、3I0、Ua、Ub、Uc、3Uo，可记录的状态量为断路器位置、保护跳闸合闸命令。
所有数据记录信息数据存入FLASHRAM中，可被PC机读取。
可记录的录波报告为5个以上，可记录的事件不少于60次。
本装置除记录系统扰动数据外，还记录装置的操作事件、状态输入量变位事件、更改定值事件及装置告警事件等。
四、装置的整定
4.1WDP290C数字式发电机差动保护装置的整定及说明
4.1.1WDP290C数字式发电机差动保护装置定值清单
序号
保护
定值名称
参考范围
单位
备注
1
控制字一
0000～FFFF
无
参见控制字说明
2
控制字二
0000～FFFF
无
备用
3
发电机额定电流
0.1～10
A
4
差
动
保
护
差动速断电流
3Ie～12Ie
A
5
差动启动电流
0.2Ie～2Ie
A
6
比率差动拐点电流
0.2～15.0
A
7
比率差动制动系数
0.20～1.00
无
8
负序电压闭锁值
0.1～100
V
9
过电压
保护
电压动作值
100～180
V
10
动作延时
0～10
S
11
定子接
地保护
电压动作值
0～100
V
12
动作延时
0～100
S
13
过负荷
动作电流
0～100
A
14
动作延时
0～100
S
15
反
时
限
过
流
定时限段动作电流
0～100
A
16
定时限段动作延时
0～9999
S
17
反时限段启动电流
0～100
A
18
反时限长延时时间
0～9999
S
19
发热时间常数
0～9999
20
反时限段速断电流
0～100
A
21
反时限速断延时时间
0.005～127
S
控制字一定义：
位
置1时的含义
置0时的含义
15~2
备用
备用
1
CT断线闭锁差动保护
CT断线不闭锁差动保护，仅发信
0
CT额定电流为1A
CT额定电流为5A
4.1.2定值整定说明
一、差动
计算发电机的额定电流：
计算流入差动元件的额定二次电流：
比率差动元件的启动值一般取“额定电流”定值的30％～50％。
比率差动拐点电流一般取1.0倍的“额定电流”定值。
比率制动系数一般取0.3～0.7之间。
差动速断元件按躲过最严重外部故障时的不平衡电流等情况整定，一般3～8倍的“额定电流”定值。
二、过负荷保护
1）动作电流：
按照发电机能够承受的过负荷电流整定；
2）动作延时：
按照发电机能够承受过负荷电流的时间整定。
三、过电压保护
1）电压动作值：
水轮发电机一般为1.3~1.5Ue，汽轮发电机一般为1.3Ue；
2）动作延时：
水轮发电机一般为0.3S，汽轮发电机一般为0.5S。
四、定子接地保护
1）电压动作值：
按照躲过正常运行时的最大不平衡电压整定；
2）动作延时：
一般应大于系统接地保护的动作时间。
五、反时限过流保护
1）定时限段动作电流：
按照发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回的条件整定；
2）定时限段动作延时：
按躲过后备保护的最大动作延时整定；
3）反时限段启动电流：
按照发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回的条件整定；
4）反时限段长延时：
按照发电机能承受反时限段启动电流的时间整定；
5）发热时间常数：
由发电机厂家提供；
6）反时限段速断电流：
按照大于机端三相短路的条件整定；
7）反时限段速断延时：
按照保护动作的灵敏度整定延时时间。
4.1.3WDP290C数字式发电机差动保护装置软压板清单
压板名称
对应功能
差动
差动保护功能投退
过负荷保护
发电机过负荷保护功能投退
反时限过流保护
发电机反时限过流保护功能投退
定子过电压保护
发电机定子过电压保护功能投退
定子接地保护
发电机定子接地保护功能投退
五、装置背板端子图
5.1WDP290C数字式发电机差动保护装置背板端子定义图
5.2WDP290C数字式发电机差动保护装置开孔尺寸图
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