WXH811A技术说明书南网版.docx
《WXH811A技术说明书南网版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《WXH811A技术说明书南网版.docx（71页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
WXH811A技术说明书南网版
许继电气股份有限公司
WXH-811AG微机线路保护装置
技术说明书
（Version1.00）
2011.12
前言
1、应用范围
2、
WXH-811A保护装置主要用作110kV电压等级输电线路的主保护及后备保护。
3、产品特点
4、
2.1装置系统平台
●逻辑开发可视化
●
国内首家在高压保护上实现可视化逻辑编程，保护源代码完全由软件机器人自动生成，正确率达到100%，杜绝了人为原因产生软件Bug。
所有的保护逻辑由基本的元件和组件组成。
●事故分析透明化
●
通过分层、模块化、元件化的设计，装置内部实现了元件级、模块级、总线级三级监视点，可以监视装置内部任一个点的数据，发生事故后通过透明化事故分析工具，可以对故障进行快速准确的定位。
故障波形回放：
●工程应用柔性化
●
采用功能自描述和数据自描述技术，实现了内容可以通过描述文件以不同的形式重组，功能可以通过配置文件形式重构，解决了不同用户差异化需求和软件版本集中管理的矛盾。
2.2人机界面人性化
XJGUI和现场调试向导的成功应用，降低了现场维护和运行人员的工作强度，使运行维护工作变得轻松。
●借助XJ-GUI界面设计工具，实现操作界面的灵活定制及人性化设计；
●
●主接线图及丰富的实时数据的显示；
●
●类WINDOWS菜单，通过菜单提示，可完成装置的全部操作。
●
2.3保护性能特点
●距离保护采用变动作特性的原理；
●
保护的变动作特性，根据故障类型设置相应特性的保护，设置速动区、一般区、灵敏区，不同区域设置不同数字滤波算法、不同时延；
距离保护动作区域设置
●自适应的振荡判据及先进的振荡识别功能，确保距离保护在系统振荡加区外故障能可靠闭锁，而在系统未振荡时快速动作，振荡中区内故障可靠动作；
●
1概述
2
2.1应用范围及保护配置
2.2
WXH-811A线路保护装置适用于110kV电压等级输电线路成套数字式保护装置。
WXH-811A装置的保护功能包括三接地距离保护、四段相间距离保护、四段零序保护等，配置有三相重合闸功能。
此外，该装置还包括双母线交流电压切换回路、适用于断路器单或双跳闸线圈的出口操作回路。
具体配置详见表1-1。
表1-1WXH-811AG装置的保护配置
序号
功能配置
01
保护功能
1.三段接地距离、四段相间距离
2.四段零序过流
3.三相一次重合闸
4.两段PT断线后过流
5.双回线相继速动
6.不对称相继速动
02
其它功能
1.电压切换回路
2.操作回路
2.3产品特点
2.4
基于高性能、高冗余的许继新一代硬件平台，可视化的逻辑开发工具实现保护透明化设计，变动作特性原理使保护性能全面提升，装置定值、菜单、信息等简洁化设计是该保护装置的主要特点。
2.4.1保护功能特点
2.4.2
✧可选功能可通过配置工具，可靠、快捷的完成；
✧
✧采用高性能、可信赖、功能强大的许继新一代硬件平台，16位高精度的双AD，浮点运算32位DSP，充分考虑冗余及功能扩展。
✧
✧可视化的逻辑开发工具VLD，在VLD开发环境下，所有的保护逻辑都是由不同的可视化柔性继电器组成，实现微机保护的完全透明化设计；
✧
✧软件运行时内存内容“日志系统”及保护逻辑信息“黑匣子”记录，实现异常情况的快速、准确定位；
✧
✧装置采用整体面板、标准6U机箱，插件后插拔，强弱电回路严格分开，大大提高装置的抗干扰能力；
✧
✧装置的AD回路、CPU插件、继电器线圈等全面自检；
✧
✧可选功能可通过配置工具，可靠、快捷的完成；
✧
2.4.3操作界面
2.4.4
✧借助XJ-GUI界面设计工具，实现操作界面的灵活定制及人性化设计；
✧
✧主接线图及丰富的实时数据的显示；
✧
✧中文下拉式菜单，通过菜单提示，可完成装置的全部操作。
✧
3技术指标
4
4.1基本电气参数
4.2
4.2.1额定交流数据
4.2.2
✧额定交流电压Un：
V；
✧
✧额定交流电流In：
5A或1A；
✧
✧额定频率fn：
50Hz。
✧
4.2.3额定直流数据
4.2.4
220V或110V，允许变化范围：
80%～115%。
4.2.5打印机辅助交流电源
4.2.6
220V，0.7A，50Hz/60Hz，允许变化范围：
80%～115%。
4.2.7功率消耗
4.2.8
✧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：
保护装置不大于50W（正常进行）；
✧
保护装置不大于100W（保护动作）；
每路开入回路不大于0.5W。
4.2.9过载能力
4.2.10
✧交流电压回路：
1.5Un------------------连续工作；
✧
✧交流电流回路：
2In------------------长期运行；
✧
10In-----------------10s；
40In-----------------1s；
4.3主要技术指标
4.4
4.4.1距离保护
4.4.2
✧整定范围：
✧
0.01Ω～25Ω（In=5A）
0.05Ω～125Ω（In=1A）
✧阻抗动作值准确度：
✧
在线路阻抗角下、满足精工电压的条件下，测量阻抗整定值平均误差不超过±2.5%或±0.05/InΩ。
✧精确工作电压：
0.5V～1.1Un
✧
✧精确工作电流范围：
0.1In～20In
✧
✧Ⅰ段的暂态超越不大于5%；
✧
✧Ⅱ、Ⅲ段延时时间元件：
0.05s～10s，整定值误差不超过±1%或±40ms；
✧
✧Ⅳ段阻抗整定范围：
0.01～40Ω（In=5A）、0.05Ω～200Ω（In=1A）；
✧
✧Ⅳ段时间元件：
0.05s～10s，整定值误差不超过±1%或±40ms；
✧
✧Ⅰ段整组动作时间：
Ⅰ段整定延时为0s时，在0.7倍整定阻抗内不大于30ms。
✧
4.4.3零序电流方向保护
4.4.4
✧整定范围：
0.1In～20In，整定值误差不超过±2.5%或±0.01In；
✧
✧零序功率方向元件动作区：
；
✧
✧延时段时间元件：
零序I段0s～10s，误差不超过±1%或±40ms；零序Ⅱ段、Ⅲ段、IV段0.05s～10s，误差不超过±1%或±40ms。
✧
4.4.5测距部分
4.4.6
单端电源金属性故障时允许误差：
<±2.5%
4.4.7重合闸
4.4.8
✧具有三相一次重合闸功能；
✧
✧同期角度整定范围为：
10°～60°；
✧
✧重合闸延时时间元件：
0.3s～10s，误差不超过±1%或±40ms；
✧
✧一次重合闸时间间隔为15s；
✧
✧同期角度整定误差：
不大于±3°。
✧
4.4.9记录容量及定值区容量
4.4.10
✧故障录波内容和故障事件报告容量
✧
记录保护跳闸前4个周波、跳闸后6个周波所有电流电压波形；保护装置可循环记录50次故障事件报告。
✧正常波形记录容量
✧
正常时保护可记录10个周波所有电流电压波形，以供记录或校验极性。
✧异常记录容量
✧
可循环记录200次事件记录和装置自检报告。
事件记录包括软、硬压板投退、开关量变位等；装置自检报告包括硬件自检出错报警、装置长期启动等。
✧装置提供30套定值区
✧
4.4.11对时方式
4.4.12
✧IRIG-B码对时；
✧
✧GPS脉冲对时（分脉冲或秒脉冲）；
✧
✧监控系统绝对时间的对时命令；
✧
4.4.13输出触点
4.4.14
✧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。
✧
4.4.15绝缘性能
4.4.16
✧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。
4.4.17冲击电压
4.4.18
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。
4.4.19机械性能
4.4.20
✧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。
4.4.21抗电气干扰性能
4.4.22
1）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；
2）
3）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；
4）
5）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;
6）
7）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；
8）
9）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。
10）
11）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。
12）
13）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。
14）
15）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。
16）
17）抗浪涌骚扰能力：
能承受IEC60255-22-5:
2002第4章规定的浪涌骚扰。
18）
19）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。
20）
21）抗工频干扰能力：
能承受IEC60255-22-7:
2003第4章规定的工频干扰。
22）
4.5环境条件
4.6
✧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。
✧
4.7通信接口
4.8
✧通信接口通过选用不同的通信插件，可以具有下列两种模式：
✧
模式1：
4个以太网通信口+1个RS-485通讯接口；
模式2：
2个RS-485通讯接口；
✧通信规约可选择电力行业标准DL/T667-1999（IEC60870-5-103）规约或IEC61850规约；
✧
✧打印口，可选RS-485或RS-232；
✧
✧调试口，RS-232。
✧
5保护原理介绍
6
本装置的保护功能设计，基于许继公司开发的可视化逻辑开发环境（VLD），同时采用分层、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。
6.1启动元件
6.2
在保护装置中，启动元件主要用于系统故障检测、开放故障处理逻辑及开放出口继电器的正电源功能，启动元件动作后，在满足复归条件后返回。
保护启动元件包含相电流突变量启动、零序电流启动、静稳破坏启动、低周启动、低压启动等启动元件，任一启动元件动作展宽7s,驱动启动继电器后开放故障处理逻辑。
6.2.1相电流突变量启动元件
6.2.2
通过实时检测各相电流采样的瞬时值的变化情况，来判断被保护线路是否发生故障，该元件在大多数故障的情况下均能灵敏启动，为保护的主要启动元件。
其判据为：
其中：
为电流突变量启动定值。
为浮动门槛，随着变化量输出增大而逐步自动提高，取1.25倍可保证门槛电流始终略高于不平衡输出。
6.2.3零序电流启动元件
6.2.4
主要用于在高阻接地故障情况下保护可靠启动，作为辅助启动元件，元件本身带30ms延时。
其判据为：
式中：
为三倍零序电流，
为零序电流启动定值。
6.2.5静稳破坏启动元件
6.2.6
为了检测系统正常运行状态下发生静态稳定破坏而引起的系统振荡，保护还设有静稳破坏电流启动元件。
在距离保护投入且“距离保护经振荡”控制字投入时,装置投入静稳破坏启动元件。
其判据为：
正序电流大于静稳破坏电流定值门槛且突变量启动元件未启动时，延时30ms动作。
6.3阶段式距离元件
6.4
装置设置了三段相间距离、三段接地距离保护及作为变压器远后备的距离Ⅳ段保护；三段式相间距离保护由圆特性阻抗复合躲负荷线构成，接地距离保护由多边形特性阻抗元件构成；距离Ⅳ段由负序阻抗及上抛圆构成。
6.4.1三段式接地距离
6.4.2
由多边形特性阻抗元件、零序电抗元件、零序功率方向元件复合构成接地距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保护；
✧Ⅰ、Ⅱ段动作特性：
✧
图3-1a接地距离多边形特性图3-1b零功方向元件特性
零序电抗线：
零序功率方向：
✧Ⅲ段动作特性：
✧
图3-1c接地距离多边形特性图3-1d零功方向元件特性
✧测量方程（X，R的测量）
✧
其中：
，KX为零序电抗补偿系数，KR为零序电阻补偿系数。
6.4.3三段式相间距离
6.4.4
相间距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保护采用由正序电压极化的圆特性。
✧Ⅰ、Ⅱ段动作特性：
✧
a正方向故障的动作特性（带记忆）b正方向故障的动作特性（稳态）
图3-2正方向故障的动作特性（带记忆）
✧Ⅲ段动作特性：
✧
图3-2c正方向不对称故障时动作特性图3-2d三相故障时动作特性（偏移阻抗）
正序极化电压较高时，由正序电压极化的距离继电器有很好的方向性；当正序电压下降至20%以下时，由正序电压记忆量极化。
为保证正方向故障能动作，反方向故障不动作，设置了偏移特性。
在Ⅰ、Ⅱ段距离继电器暂态动作后，改用反偏阻抗继电器，保证继电器动作后能保持到故障切除。
在Ⅰ、Ⅱ段距离继电器暂态不动作时，改用上抛阻抗继电器，保证母线及背后故障时不误动。
对后加速则一直使用反偏阻抗继电器。
✧动作方程
✧
Ⅰ、Ⅱ比相圆：
为偏移角；
电抗线：
Ⅲ段比相圆：
式中：
为极化电压，采用正序极化；
负荷线：
在重负荷时，测量阻抗可能落入阻抗元件内，因此增加负荷特性曲线。
继电器两边的斜率与线路正序阻抗角一致，Rzd为负荷限制电阻定值。
6.4.5相间距离Ⅳ段
6.4.6
相间及接地距离Ⅳ段距离元件是针对Y/△接线变压器低压侧母线相间短路而设。
对Y/△接线组别的变压器，保护范围必须包括主变低压侧母线。
一般低压侧系统为小电流接地系统，所以仅考虑两相短路和三相短路。
该元件由负序阻抗及上抛圆阻抗元件构成；
✧负序阻抗元件
✧
负序阻抗元件是针对变压器低压侧两相短路而设置。
在Y/△接线组别的变压器中，两侧电压和电流的大小和相位均发生了变化，由于其接线方式对正序、负序分量转换的角度不同，因此变压器低压侧两相短路对距离保护性能产生很大影响。
采用负序阻抗元件能很好解决变压器低压侧两相短路故障灵敏度与躲负荷之间的矛盾。
如图：
主变低压侧两相短路时各点正、负序电压分布图，图中F为故障点，y为保护范围末端。
ZS、ZL、ZT、ZP分别为系统阻抗、线路阻抗、变压器短路阻抗和馈线阻抗。
图31主变低压侧两相短路时各点正、负序电压分布图
补偿序分量电压：
，
式中：
、
、
、
分别为保护安装处测量的正序电压、正序电流、负序电压、负序电流；ZZ4为距离Ⅳ段阻抗定值：
ZZ4=ZL＋ZT＋ZF；
在故障点永远有U1=U2=0.5Un，故区内故障时
；
负序阻抗继电器动作方程：
为防止反向故障负序阻抗元件的潜动和PT断线的影响，附加辅助判据：
且3I2>0.3In
✧上抛圆阻抗元件
✧
上抛圆阻抗元件是针对变压器低压侧发生的三相故障而设置。
在变压器低压侧发生三相短路时，不存在负序电流及电压，负序阻抗元件不动作。
采用上抛圆阻抗元件很好解决三相短路故障灵敏度与躲负荷之间的矛盾，动作方程：
式中：
ZZ4=ZL＋ZT＋ZF，ZZ4为距离Ⅳ段阻抗定值，ZZ3为相间阻抗Ⅲ段定值。
该继电器的动作特性是以ZZX、0.5ZZ3端点之间连线为直径的上抛圆。
其保护范围包含了低压侧母线和馈线。
图32上抛圆阻抗元件特性图
距离Ⅳ段阻抗定值ZZ4按包含变压器低压侧最长线路整定，ZZ3为相间阻抗Ⅲ段定值。
6.5重合闸
6.6
6.6.1重合方式
6.6.2
装置可以实现三相一次重合闸。
重合闸不用时，投入“停用重合闸软压板”或“停用重合闸硬压板”。
6.6.3重合闸的充放电
6.6.4
在软件中，专门设置了一个计数器，模仿自动重合闸中电容器的充放电功能。
重合闸的重合功能必须在“充电”完成后才能投入。
重合闸充电条件：
a）断路器在“合闸”位置，即断路器跳闸位置继电器TWJ不动作；
b）重合闸启动回路不动作；
c）没有低气压闭锁重合闸和闭锁重合闸开入；
d）重合闸投入；
在以上条件满足时，充电计数器开始计数。
充电时间为15s，充电满后装置面板上的“重合允许”信号灯点亮，放电后该灯熄灭。
重合闸放电条件
a）重合闸退出；
b）收到外部闭锁重合闸信号（如手跳闭锁重合闸等）；
c）重合闸启动前合闸压力不足延时200ms“放电”；
d）重合闸脉冲发出的同时“放电”；
e）重合闸“充电”未满时，跳闸位置继电器TWJ动作或有保护跳闸启动重合闸开入；
f）控制回路断线1s后；当不使用本装置操作插件时，跳合位均需接入；
g）TWJ开入10分钟；
h）PT断线时，若投入“PT断线闭锁重合”则重合闸放电；
在满足以上任一条件时，充电计数器清零。
6.6.5重合闸的启动
6.6.6
本装置设有两个启动重合闸的回路：
保护跳闸启动重合闸以及断路器偷跳启动重合闸。
a）保护跳闸启动重合闸
内部设有保护跳闸启动重合闸逻辑，重合闸在保护收跳令时开始计时。
b）断路器偷跳启动
本装置考虑了断路器偷跳启动重合闸，主要用于断路器偷跳。
本装置仅利用跳闸位置继电器触点启动重合闸，二次回路设计必须保证手跳时通过闭锁重合闸开入端子将重合闸回路“放电”。
6.6.7重合出口
6.6.8
重合闸启动后，在未发重合令前，程序完成以下功能：
a）不断检测有无闭锁重合闸开入。
若有，则充电计数器清零。
b）根据重合闸控制字设置的检同期和检无压等方式，进行电压检查，不满足条件时，重合计数器清零。
c）若重合闸一直未能重合，等待一定延时后整组复归。
6.6.9重合闸的告警回路
6.6.10
本重合闸设置了以下告警回路。
重合闸投检同期或无压方式时，检查到抽取电压低于0.85Uxn且断路器在合位，则延时10s报抽取电压断线动作，抽取电压大于0.85Uxn延时2s返回。
6.6.11其它
6.6.12
线路正常运行时识别抽取电压的额定值Uxn，极性，相位，所以做试验时应模拟线路正常运行状态（时间大于1s）。
重合过程中检无压方式为检抽取电压或母线电压无压。
线路抽取电压的门槛取为0.4Uxn,母线三相电压小于30V。
检无压方式有压时自动转为检同期方式，线路抽取电压有压门槛取为0.7Uxn，母线电压的有压门槛取为40V。
6.7故障开放元件
6.8
6.8.1短时开放保护
6.8.2
相电流突变量启动元件，能灵敏反映各种不对称和对称故障，利用该元件动作后瞬时开放保护，如识别系统失稳后的期间再发生故障时则采用不对称故障开放及对称故障开放保护逻辑。
6.8.3不对称故障开放元件
6.8.4
不对称故障判别元件的基本出发点就是检测三相不对称度。
不对称故障判别元件的动作判据为：
I2+I0≥mI1
采用这种故障判别元件在振荡过程中发生区外故障时不会误开放保护，在区内故障只要两侧功角δ较小就能开放保护。
若TS=0.1s，在δ=±36°的区间将历时20ms，Ⅰ段距离继电器可以动作。
由于m＜1，一般线路两侧保护同时开放，在不利的情况下才是一侧保护Ⅰ段跳闸后另一侧纵续动作。
6.8.5对称故障开放元件
6.8.6
在启动元件开放150ms以后或系统振荡过程中，如发生三相故障，则上述开放措施均不能开放保护，本装置中另设置了专门的振荡判别元件，即判别测量振荡中心的电压：
其中：
为线路阻抗角，
，
为正序电压。
图3-6系统电压相量图
在系统正常运行或系统振荡时，
恰好反应振荡中心的电压。
本装置采用的动作判据分二部分：
✧
延时150ms开放
✧
✧
延时500ms开放。
✧
6.9辅助元件
6.10
6.10.1PT断线检查
6.10.2
PT断线仅在线路正常运行时投入，保护启动后不进行PT断线检测。
✧PT断线判据为：
✧
a．U1<30V且合位或有流，保护不启动
b．3U0>7V，保护不启动
✧判据a或判据b满足后延时1秒发PT断线异常信号，PT断线恢复后保护延时2秒恢复正常，PT断线异常信号返回。
✧
✧判别出PT断线后退出距离保护，同时自动投入两段PT断线相过流；
✧
根据“PT断线退方向”控制字决定是否保留带方向的零序过流保护段。
✧当重合闸投入时，如果装置整定为重合闸检同期或检无压，开关在合闸位置时检查输
升级会员 