WH813A技术说明书(101).docx

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1、许继电气股份WXH-813A 微机线路保护装置技术说明书Version 1.012007.9前言1、应用范围WXH-813A 系列保护装置主要用作 110kV 电压等级输电线路的纵联差动主保护及后备保护。2、 产品特点2.1 装置系统平台l 规律开发可视化国内首家在高压保护上实现可视化规律编程，保护源代码完全由软件机器人自动生成， 正确率到达 100%，杜绝了人为缘由产生软件 Bug。全部的保护规律由根本的元件和组件组成。l 事故分析透亮化通过分层、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，发生事故后通过透亮化事故分析工具，可以对故障

2、 进展快速准确的定位。故障波形回放：工程应用柔性化承受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治理的冲突。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。l 借助 XJ-GUI 界面设计工具，实现操作界面的敏捷定制及人性化设计；l 主接线图及丰富的实时数据的显示；l 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l 全线内典型金属性故障小于 20ms；配置快速的自适应浮动门槛的瞬时差动保

3、护；l 差动保护、距离保护承受变动作特性的原理；保护的变动作特性，依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；ZY灵敏区 K*ZY一般区速动区RXIopK=1区速内动区区外推断差动动作区K=0.7K*Iop.0Iop.00Ir差动保护动作区域设置距离保护动作区域设置l 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牢靠闭锁，而在系统未振荡时快速动作，振荡中区内故障牢靠动作；2.4 进的光纤通道技术l 通道监测依据 G.826 标准要求，具体的通道信息使用户直观了解通道质量，可进展准确的故障定位；l 通道传输采样值

4、修补功能，利用插值算法修复通道间或丢帧或误码引起的坏采样点,提高保护抗通道误码的力量；l 光纤通道自适应主从定位技术，主从状态免整定；l 自适应 TA 变比，即无需整定对侧变比值；3、专利技术l 利 用 电 流 互 感 器 二 次 测 量 电 流 动 态 补 偿 其 传 递 产 生 的 幅 值 和 相 位 误 差(200610017752.4)l 差动保护 TA 变比自适应技术(200310110258.9)l 采样序号调整同步技术(200310110259.3)l 快速数据窗相量算法技术(200310110258.9)l 纵联差动保护中电流互感器TA 断线识别方法及差动保护方法(200310

5、110257.4)l 继电保护故障检测模块(200310110260.6)l 高压电网永久性故障自适应判别方法(200410010372.9)目录1 概述11.1 应用范围及保护配置11.2 产品特点21.2.1 保护功能特点21.2.2 光纤通道技术21.2.3 操作界面32 技术指标32.1 根本电气参数32.1.1 额定沟通数据32.1.2 额定直流数据32.1.3 打印机关心沟通电源32.1.4 功率消耗32.1.5 过载力量42.2 主要技术指标42.2.1 纵差保护42.2.2 距离保护42.2.3 零序电流方向保护52.2.4 测距局部52.2.5 重合闸52.2.6 手合同期5

6、2.2.7 低周减载52.2.8 低压减载62.2.9 记录容量及定值区容量62.2.10 对时方式62.2.11 输出触点62.2.12 绝缘性能72.2.13 冲击电压72.2.14 机械性能72.2.15 抗电气干扰性能72.3 环境条件82.4 通信接口82.5 光纤通道技术参数92.5.1 光纤接口92.5.2 继电保护复用接口93 保护原理介绍93.1 启动元件103.1.1 相电流突变量启动元件103.1.2 零序电流启动元件103.1.3 静稳破坏启动元件103.1.4 差流启动元件113.1.5 低周启动元件113.1.6 低压启动元件113.2 数字通信接口及同步调整123

7、.2.1 通信接口123.2.2 双通道工作方式可选123.2.3 通道信息和误码监测133.2.4 同步调整133.3 电流差动元件143.3.1 分相稳态量差动元件143.3.2 分相增量差动元件143.3.3 零序电流差动元件143.4 阶段式距离元件153.4.1 三段式接地距离153.4.2 三段式相间距离163.4.3 变压器低压侧相间短路的后备距离183.5 重合闸203.5.1 重合方式203.5.2 重合闸的充放电203.5.3 重合闸的启动203.5.4 重合出口213.5.5 重合闸的告警回路213.5.6其它213.6 手合同期213.7 低周减载元件223.8 低压减

8、载元件223.9 失灵启动233.10 故障开放元件233.10.1 短时开放保护233.10.2 不对称故障开放元件233.10.3 对称故障开放元件243.11 关心元件243.11.1 TV 断线检查243.11.2 TV 反序检查253.11.3 TA 断线253.11.4 TA 饱和263.11.5 远跳、远传信号263.12 保护规律框图273.12.1 差动保护规律273.12.2 距离保护规律283.12.3 零序保护规律293.12.4 不对称相继速动保护规律303.12.5 双回线相继速动保护规律303.12.6 重合闸规律313.12.7 低周减载323.12.8 低压减

9、载334 装置硬件介绍334.1 装置整体构造334.2 构造与安装354.3 装置插件介绍364.3.1 电压切换插件364.3.2 沟通变换插件364.3.3 CPU 插件374.3.4 光纤接口374.3.5 开入插件384.3.6 出口插件394.3.7 操作插件404.3.8 通讯插件414.3.9 电源插件425 定值清单及整定说明435.1 定值清单435.2 定值整定说明465.3 软压板496 订货须知497附图511 概述1.1 应用范围及保护配置WXH-813A 系列线路保护装置是适用于 110kV 电压等级输电线路成套数字式保护装置。WXH-813A 系列装置的主保护为

10、分相电流差动保护,后备保护包括三段相间及接地距离保护及四段零序保护等，配置有三相重合闸功能。此外，该系列装置还包括双母线沟通电压切换回路、适用于断路器单或双跳闸线圈的出口操作回路。WXH-813A/B1 适用于专用光纤或复用 2Mb/s 通信接口方式；WXH-813A/B2适用于复用 64kb/s 通信接口方式。具体配置详见表 1-1。表 1-1WXH-813A 系列装置的保护配置功能名称WXH-813A/B1WXH-813A/B2分相电流差动三段相间及接地距离四段零序电流三相一次重合闸TV 断线后过流双回线相继速动保护不对称故障相继速动功能手合同期*低周减载*低压减载*变压器低压侧相间短路的

11、后备距离*无故障快速复归*断路器失灵启动*其它电压切换回路功能操作回路回路通信 专用光纤及复用 2Mb/s 通信接口接口复用 64kb/s 通信接口注：表示该型号产品的典型配置功能，*表示该型号的可选功能另外光纤双通道接口方式请在订货时注明。1.2 产品特点基于高性能、高冗余的许继一代硬件平台，可视化的规律开发工具实现保护透亮化设计，变动作特性原理使保护性能全面提升，先进的光纤通道技术，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。1.2.1 保护功能特点 动作速度快，差动保护全线内典型金属性故障小于 20ms； 先进 TA 抗饱和方案，差动保护抗区外饱和指标不大于 3ms； 可选功

12、能可通过配置工具，牢靠、快捷的完成； 承受高性能、可信任、功能强大的许继一代硬件平台，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。 可视化的规律开发工具 VLD，在 VLD 开发环境下，全部的保护规律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亮化设计； 软件运行时内存内容“日志系统”及保护规律信息“黑匣子”记录，实现特别状况的快速、准确定位； 装置承受整风光板、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力量； 装置的 AD 回路、CPU 插件、继电器线圈等全面自检；1.2.2 光纤通道技术 装置可选配双光纤通信接口，且两

13、接口独立，轻松实现双通道、双差动， 充分满足双通道的冗余； 完全支持成帧通信格式，可实现通道故障准确诊断和定位功能； 通道监测依据 G.826 标准要求，具体的通道信息使用户直观了解通道质量，可进展准确的故障定位； 可输出双端的瞬时数据，便于通道测试、检测和维护； 通道传输采样值修补功能，利用插值算法修复通道间或丢帧或误码引起的坏采样点,提高保护抗通道误码的力量； 光纤通道自适应主从定位技术，不需用户整定； 自适应 TA 变比，即无需整定对侧变比值； 专用光纤通道：2 Mb/s 高速数据传输；复用传输通道：复用 2Mb/s 数率数据E1接口传输，复用64kb/s 数率数据传输PCM。1.2.3

14、 操作界面 借助 XJ-GUI 界面设计工具，实现操作界面的敏捷定制及人性化设计； 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。2 技术指标2.1 根本电气参数2.1.1 额定沟通数据3 额定沟通电压 Un：100V； 额定沟通电流 In：5 A 或 1 A； 额定频率 fn：50 Hz 。2.1.2 额定直流数据220 V 或 110 V，允许变化范围：80%115%。2.1.3 打印机关心沟通电源220 V，0.7 A，50 Hz/60 Hz，允许变化范围：80%115%。2.1.4 功率消耗 沟通电压回路：不大于 0.5 VA/相额定电压下； 沟

15、通电流回路：不大于 1 VA/相In=5 A；不大于 0.5 VA/相In=1 A； 直流回路： 保护装置不大于 50 W正常进展；保护装置不大于 100 W保护动作；每路开入回路不大于 0.5 W。2.1.5 过载力量 沟通电压回路：1.5 Un连续工作； 沟通电流回路： 2 In长期运行；10 In -10 s；40 In -1 s；2.2 主要技术指标2.2.1 纵差保护动作电流整定范围：0.05In 2In 整定误差：2.5%或 0.01In;整组动作时间：典型金属性故障不大于 20ms。2.2.2 距离保护 整定范围： 0.0125(In=5A) 0.05125(In=1A) 阻抗动

16、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/In 。 准确工作电压：0.25V60V 准确工作电流范围：0.1In30In 段的暂态超越不大于 3%； 、段延时时间元件：0.05s10s，整定值误差不超过1%或40ms； 段整组动作时间：段整定延时为 0s 时，在 0.7 倍整定阻抗内不大于30ms；2.2.3 零序电流方向保护 整定范围：0.05In20In，整定值误差不超过2.5%或0.01In； 零序功率方向元件动作区： -190 Arg(3 U/ 3 I ) -30；00 延时段时间元件：零序 I 段 0s10s，误差不超过1%或4

17、0ms；零序 II、III 段 0.05s10s，误差不超过1%或40ms； 零序 IV 段 0.5s10s，误差不超过1%或40ms；2.2.4 测距局部单端电源金属性故障时允许误差： 1.25DIT+ DIdz其中：DIdz为电流突变量启动定值。DIT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。3.1.2 零序电流启动元件主要用于在高阻接地故障状况下保护牢靠启动，作为关心启动元件，元件本身带 30ms 延时。其判据为： 3I0 I0dz式中： 3I0为三倍零序电流， I0dz为零序电流启动定值。3.1.3 静稳破坏启动元件为了检测系统正

18、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”掌握字投入时,装置投入静稳破坏启动元件。其判据为：正序电流大于静稳电流定值门槛且突变量启动元件未启动时，延时 30ms 动作。3.1.4 差流启动元件差动保护设有分相差流启动元件, 用于一侧为弱电源或高阻故障时的关心启动元件，由差流淌作元件复合电压启动元件构成，动作时带 30ms 延时。差流淌作元件其判据为：I 0.8ICDfSET式中: I SET为相量差动电流定值；A、B、C 相差流。电压启动元件其判据为：任一侧DU 8V 或D3U 1.2V 或3U 5V 。F000式中： DU

19、为相电压的突变量， D3U 为零序电压的突变量， 3U 为零序电F0压。3.1.5 低周启动元件低周减载模块设置了一个低周启动元件,其判据为：1) f 0.1I ；Fn3) U VBFAB4) 滑差Df Dt DFT其中: f 为系统频率， Df Dt 为滑差；FD为低周减载频率定值；VBF为低周减载低压闭锁定值；DFT 为低周减载滑差闭锁定值。3.1.6 低压启动元件低压减载模块设置了一个低压启动元件, 其判据为:1) 无 TV 断线告警；2) U VDY 且任一相电流大于 0.1In；3) 三相线电压均大于 12V 且3U 2 ICDFSETFICDF 0.75 * Ir式中：动作电流 I

20、CDF=| I&+ I&| ，为两侧电流矢量和的幅值；制动电流MFNFI=| I&- I&| ，为两侧电流矢量差的幅值；IrMFNFSETF为相量差动电流定值，由用户整定；整定时应保证区内故障有足够的灵敏度。3.3.2 分相增量差动元件动作方程：DI ICDFSETFDI 0.75 * DICDFr式中：动作电流DICDF=| DI&+ DI&| ，为两侧电流变化量矢量和的幅值；MFNF制动电流DIr定值。=| DI&- DI&|，为两侧电流矢量差的幅值； IMFNFSETF为相量差动电流3.3.3 零序电流差动元件动作方程：I ICD 0SET 0I 0.75 * ICD 0r 0式中：动作

21、电流 ICD 0=| 3I&+ 3I&| ，为两侧零序电流矢量和的幅值；制动M 0N 0电流 Ir 0=| 3I&- 3I&| ，为两侧零序电流矢量差的幅值；IM 0N 0SET 0为零序差动电流定值，由用户整定；三倍零序差流淌作整定值，按保证经大过渡电阻接地时有足够的灵敏度整定。该元件满足条件后延时 100ms 动作。Coef_KIopIset0Ires图 3-3差动保护动作特性图 3-3 为差动保护动作特性图，各差动元件动作特性区分仅在于差动电流定值及制动系数的不同，图中 I为相应差动元件的动作定值门槛，Coef_K 为相SET应差动元件的比率制动系数。3.4 阶段式距离元件装置设置了三段

22、式相间距离及三段式接地距离保护；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。3.4.1 三段式接地距离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、段保护；、段动作特性：XZDZ12X0DZRDZRDZRX20U0&I0)图 3-4a 接地距离多边形特性图 3-4b 零功方向元件特性U&- (I&+ k 3I&Ze jfdz零序电抗线： 90o ff&z0set 270o3I e j 78 0U&零序功率方向： - 190o Arg0 -30oI0 段动作特性：20U0XZDZF DZRF DZRDZRX&I0图 3-4c 接地距离多

23、边形特性图 3-4d 零功方向元件特性 测量方程X，R 的测量U jXIK 3IjK IK 3IX01R0其中：K =R1 ，K 为零序电抗补偿系数，K为零序电阻补偿系数。1 X1XR3.4.2 三段式相间距离相间距离、段保护承受由正序电压极化的圆特性。 、段动作特性：XZDZ12电抗线F DZR-Zm1XZDZ12电抗线F DZ0Ra 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 3-5 正方向故障的动作特性带记忆 段动作特性：XZDZDZRDZR-Zm1XZDZDZRDZR-Zp图 3-6a 正方向不对称故障时动作特性图 3-6b三相故障时动作特性偏移阻抗正序极化电压较高时，由

24、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。对后加速则始终使用反偏阻抗继电器。 动作方程 、比相圆：-90 Arg电抗线：-U*ejq /U) 90q为偏移角；polop-90 Arg- Iff* Z段比相圆：set*e j 78 /U 90op- 90 Arg - U&pol/ U&) 90op式中：U为极

25、化电压，承受正序极化；pol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全都，Rzd 为负荷限制电阻定值。3.4.3 变压器低压侧相间短路的后备距离后备距离元件是针对 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，保护范围必需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、负序重量转换的角度不同，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。承受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冲突。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阻抗和馈线阻抗。、 Z、 ZLT、 Z分别为系统阻抗、线路阻抗、变压器短路PZTZsZLFYZFyUU20.5UnU1图 3-7 主变低压侧两相短路时各点正、负序电压分布图补偿序重量电压：U& ” = U& I& ZZX ，U& ” = U& I& ZZX111222式中： U&、 I& 、U&、 I& 分别为保护安装处测量的正序电压、正