電氣500kv電抗器電量保護(hù)wkb-801ag技術(shù)說明書

1、電氣（Ver 1.00）本版本說明書適用于 WKB-801AGVer1.00 版本及以上程序,電氣公司保留對本說明書進(jìn)行修改的權(quán)利，當(dāng)產(chǎn)品與說明書不符時(shí)，請以實(shí)際產(chǎn)品為準(zhǔn)。2011.08 第一次印刷WKB-801A 微機(jī)電抗器保護(hù)裝置前言1 應(yīng)用范圍WKB-801A 型裝置集成了一臺電抗器的全部電氣量保護(hù)，適用于 220kV 及其以上各種電壓等級的并聯(lián)電抗器。其中 WKB-801AG 保護(hù)裝置則依據(jù)500kV 變壓器保護(hù)及并聯(lián)電抗器保護(hù)技術(shù)規(guī)范，遵循功能配置、回路設(shè)計(jì)、端子排布置、接口標(biāo)準(zhǔn)、屏柜壓板、格式的原則。2、產(chǎn)品特點(diǎn)2.1 裝置系統(tǒng)邏輯開發(fā)可視化國內(nèi)首家在高壓保護(hù)上實(shí)現(xiàn)可視化邏輯編程，

2、保護(hù)源代碼完全由機(jī)器人自動(dòng)生成，正確率達(dá)到 100%，杜絕了人為原因產(chǎn)生組件組成。Bug。所有的保護(hù)邏輯由基本的元件和事故分析透明化通過層次化、模塊化、元件化的設(shè)計(jì)，裝置實(shí)現(xiàn)了元件級、模塊級、總線級三級監(jiān)視點(diǎn)，可以監(jiān)視裝置任一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，發(fā)生事故后通過透明化事故分析工具，可以對故障進(jìn)行快速準(zhǔn)確的定位。總線監(jiān)視:組件級寫入狀態(tài)總線標(biāo)志總線數(shù)據(jù)總線錄波故障波形回放：工程應(yīng)用柔性化采用功能自描述和數(shù)據(jù)自描述技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)容可以通過描述文件以不同的形式重組，功能可以通過配置文件形式重構(gòu)，解決了不同用戶差異化需求和版本集中管理的。2.2 人機(jī)界面人性化XJGUI 和現(xiàn)場調(diào)試向?qū)У某晒?yīng)用，降低了現(xiàn)場工作

3、變得輕松。和運(yùn)行的工作強(qiáng)度，使運(yùn)行出口邏輯跳閘邏輯保護(hù)邏輯數(shù)據(jù)準(zhǔn)備2.3 保護(hù)性能特點(diǎn)免整定傳統(tǒng)的電抗器保護(hù)裝置需要整定相關(guān)保護(hù)的定值，給現(xiàn)場的實(shí)際使用帶來諸多不便。WKB-801A 微機(jī)電抗器保護(hù)裝置可根據(jù)電抗器的實(shí)際銘牌參數(shù)自動(dòng)生成各個(gè)保護(hù)定值，現(xiàn)場使用極為方便。比幅式零序方向原理匝間保護(hù)（專利號：200610017753.9）WKB-801A 微機(jī)電抗器保護(hù)裝置的比幅式零序方向原理匝間保護(hù)，克服了傳統(tǒng)的零序功率方向原理匝間保護(hù)動(dòng)作靈敏度低，可靠性差的種種缺點(diǎn)，大大提高了靈敏性和可靠性。動(dòng)作方程為： 3U 0 j 3I0 X L03U 0 j 3I0 X s0。試驗(yàn)證明，比幅式零序方向原理

4、匝間保護(hù)能保證帶線路正常空充、非全相空充電抗器以及空充外部故障時(shí)，匝間保護(hù)不誤動(dòng)，在空充匝間短路故障時(shí)保護(hù)靈敏、快速動(dòng)作。在電抗器發(fā)生 1.7匝間短路故障時(shí)，保護(hù)靈敏動(dòng)作。自適應(yīng)變特性的綜合差動(dòng)保護(hù)WKB-801A 保護(hù)裝置主保護(hù)根據(jù)不同的故障類型配置了不同原理的差動(dòng)保護(hù)，形成了不同原理差動(dòng)保護(hù)間的冗余性和互補(bǔ)性。各個(gè)原理的差動(dòng)保護(hù)均采用自適應(yīng)變特性技術(shù)，既有反映嚴(yán)重故障的快速動(dòng)作區(qū)、典型故障的一般動(dòng)作區(qū)，又有反映接地輕微故障的靈敏動(dòng)作區(qū)。裝置自動(dòng)根據(jù)不同的故障類型，自適應(yīng)選擇不同動(dòng)作特性和不同濾波算法，達(dá)到繼電保護(hù)“四性”的辨證。試驗(yàn)證明，差動(dòng)保護(hù)在各種系統(tǒng)運(yùn)行方式下的區(qū)外故障均能可靠不誤動(dòng)

5、，在區(qū)內(nèi)各種故障均能可靠動(dòng)作，典型故障動(dòng)作時(shí)間不大于 15ms。3、專利技術(shù)比幅式零序方向繼電器測量電抗器匝間故障的方法(專利號：200610017753.9)；快速變數(shù)據(jù)窗相量求取方法（專利號：200310110258.9）；一種三相同時(shí)刻采樣值啟動(dòng)保護(hù)方法（專利號：200410102433.4）。目錄1 應(yīng)用范圍32、產(chǎn)品特點(diǎn)32.1 裝置系統(tǒng). 3人機(jī)界面人性化4保護(hù)性能特點(diǎn)53、專利技術(shù)6概述111.11.21.3應(yīng)用范圍1產(chǎn)品特點(diǎn)1保護(hù)配置22技術(shù)參數(shù)42.12.22.32.4額定電氣參數(shù)4主要技術(shù)指標(biāo)4機(jī)械及環(huán)境參數(shù)6通口63產(chǎn)品原理介紹73.13.23.33.43.53.63.7

6、3.8分相差動(dòng)保護(hù)7零序差動(dòng)保護(hù)9匝間保護(hù)11過流保護(hù)14零序過流保護(hù)14過負(fù)荷保護(hù)15小電抗器過流和過負(fù)荷保護(hù)15PT 異常判別164裝置硬件介紹及典型接線16裝置整體介紹16裝置背視示意圖18結(jié)構(gòu)與安裝18WKB-801A 保護(hù)裝置端子圖19WKB-801A 裝置輸出觸點(diǎn)254.14.24.34.44.556. 26定值裝置定值. 2711概述1.1 應(yīng)用范圍WKB-800A 微機(jī)并聯(lián)電抗器保護(hù)裝置適用于220kV 及其以上各種電壓等級的并聯(lián)電抗器。其中 WKB-801A 型裝置集成了一臺并聯(lián)電抗器的全部電氣量保護(hù)，WKB-802A型裝置集成了一臺并聯(lián)電抗器的全部非電氣量保護(hù)，可滿足各種電

7、壓等級并聯(lián)電抗器的雙主雙后配置及非電量類保護(hù)完全獨(dú)立的配置要求。本說明書是 WKB-801A 裝置應(yīng)用220kV 及其以上電壓等級的并聯(lián)電抗器的說明。于1.2 產(chǎn)品特點(diǎn)基于高性能、高冗余的新一代硬件，可視化的邏輯開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)保護(hù)透明化設(shè)計(jì)，變動(dòng)作特性原理使保護(hù)性能全面，裝置內(nèi)存的“日志系統(tǒng)”及“黑匣子”故障等是該保護(hù)裝置的主要特點(diǎn)。1.2.1 保護(hù)性能高靈敏度的匝間保護(hù)本裝置采用以比幅式零序方向原理為主，以自適應(yīng)的零序功率方向原理為輔的匝間保護(hù)，能很好的反映電抗器的匝間短路及單相接地故障可靠的分相差動(dòng)保護(hù)采用多段、多折線的方法，能夠快速切除區(qū)內(nèi)嚴(yán)重故障，同時(shí)也保證輕微故障、復(fù)雜故障的靈敏度。采

8、用長短數(shù)據(jù)窗結(jié)合的多重算法，大大提高的能力。1.2.2 高性能、高冗余的新一代軟、硬件高性能、高可靠性硬件結(jié)構(gòu)采用 3 個(gè) CPU 并行工作的硬件結(jié)構(gòu)，采用 32 位高性能 DSP 處理器、32 位邏輯處理器和 16 位的高速 AD，保護(hù)出口跳閘采用“啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作”的方式，杜絕保護(hù)裝置硬件故障引起的誤動(dòng)。強(qiáng)能力軟硬件設(shè)計(jì)上采取充分的措施，6U 全封閉機(jī)箱，整體面板，強(qiáng)弱電嚴(yán)格分開，裝置的能力大大提高，對外的電磁輻射也滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。強(qiáng)大的自檢功能完善的 A/D 采樣回路自檢能避免 A/D 采樣出錯(cuò)導(dǎo)致的裝置誤動(dòng)；開出回路自檢可以準(zhǔn)確檢測任一路開出擊穿故障，發(fā)出告警并可靠閉鎖保護(hù)；定值自檢能夠檢測

9、定值區(qū)出錯(cuò)、定值越限等；具備5V、15V 電源自檢功能，當(dāng)電源電壓不正常時(shí)，裝置發(fā)告警信息，并閉鎖保護(hù)?？梢暬倪壿嬮_發(fā)采用可視化的邏輯開發(fā)工具 VLD，在 VLD 的開發(fā)環(huán)境下所有的保護(hù)邏輯都是由不同可視化的柔性繼電器組成，實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)的完全透明化設(shè)計(jì)。11.2.3 便捷的操作使用友好的人機(jī)界面彩色液晶大屏幕顯示，采用全中文類 Windows 菜單模式，結(jié)構(gòu)清晰，通過菜單提示，可完成裝置的全部操作，使用方便。主頁面顯示彩色主接線圖，有豐富的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，美觀實(shí)用。獨(dú)特的傳動(dòng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)可以在不施加電流電壓的情況下，通過傳動(dòng)試驗(yàn)，檢驗(yàn)現(xiàn)場各跳閘回路的接線。方便的通信對點(diǎn)功能現(xiàn)場可在不具備保護(hù)功能試驗(yàn)條

10、件的情況下，通過通信對點(diǎn)菜單，使裝置向自動(dòng)化系統(tǒng)上送相關(guān)保護(hù)動(dòng)作信息、告警信息等，非常方便地進(jìn)行通信對點(diǎn)試驗(yàn)。完善的事件功能100 次故障、8 次故障波形、200 次異常信息。錄波數(shù)據(jù)與 COMTRADE 兼可 容。完善的打印功能具有手動(dòng)啟動(dòng)錄波并打印功能，可打印出正常時(shí)各側(cè)的電流電壓的幅值、相位，方便用戶在電抗器投運(yùn)時(shí)進(jìn)行各側(cè)電流電壓的極性校驗(yàn)。1.3 保護(hù)配置WKB-801A 裝置中可提供一臺并聯(lián)電抗器所需要的全部電量保護(hù)，主保護(hù)和后備保護(hù)可共用同一 CT。這些保護(hù)包括：分相差動(dòng)保護(hù)分相差動(dòng)速斷保護(hù)零序差動(dòng)保護(hù)零序差動(dòng)速斷保護(hù)匝間保護(hù)主電抗器過流保護(hù)主電抗器零序過流保護(hù)小電抗器過流保護(hù)另外

11、還包括以下異常告警功能：主電抗器過負(fù)荷告警小電抗器過負(fù)荷告警CT 異常告警PT 異常告警下圖為 WKB-801A 在 500kV 并聯(lián)電抗器典型的接線（主后公用 CT）的應(yīng)用配置方案。2圖 1-3-1WKB-801A 的典型應(yīng)用配置圖中：所示的保護(hù)在一臺裝置中實(shí)現(xiàn)，所有的交流量只接入裝置一次。CT(即無 TA3)時(shí)，小電抗器過流(負(fù)荷)保護(hù)電流用主電抗器當(dāng)中性點(diǎn)電抗器無尾端三相電流。利用第二組 CT 和第二臺裝置完成第二套保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)雙主雙后。32技術(shù)參數(shù)2.1 額定電氣參數(shù)2.1.1 額定交流數(shù)據(jù)額定交流電流In ：5 A 或 1 A；額定交流電壓U n ：線電壓 100 V，相電壓 10

12、0/ 3 V；額定頻率： 50 Hz。2.1.2 額定直流數(shù)據(jù)220V 或 110V，允許偏差 +15，-20。2.1.3輔助交流電源220V，0.7A，50Hz/60Hz，允許變化范圍 80%110%。2.1.4 功率消耗交流電壓回路：當(dāng)為額定電壓時(shí)，每相不大于 0.5 VA；交流電流回路：當(dāng)額定電流為 1 A 時(shí)，每相不大于 0.5 VA；當(dāng)額定電流為 5 A 時(shí)，每相不大于 1 VA；直流回路： 正常運(yùn)行時(shí)，每個(gè)保護(hù)箱邏輯回路不大于 35 W，開入回路每路不大于1.5 W；保護(hù)動(dòng)作時(shí)，每個(gè)保護(hù)箱邏輯回路不大于 50 W，開入回路每路不大于 1.5 W。2.1.5 熱穩(wěn)定性2 In 電流下

13、，長期運(yùn)行；10 In 電流下，允許運(yùn)行 10 s；40 In 電流下，允許運(yùn)行 1 s。2.2 主要技術(shù)指標(biāo)2.2.1 動(dòng)作時(shí)間差動(dòng)速斷：不大于 20 ms(1.5 倍整定值)；分相電流差動(dòng)：不大于 25 ms(2.0 倍整定值)；零序電流差動(dòng)：不大于 30 ms(2.0 倍整定值)；匝間保護(hù)：不大于 40 ms(2.0 倍整定值)。2.2.2 定值誤差電流定值誤差不超過2.5%或0.01 In ( In 為 CT 規(guī)格，1A 或 5A)；電壓定值誤差不超過2.5%或0.1V；比率制動(dòng)系數(shù)誤差不超過5%；4后備保護(hù)延時(shí)誤差不超過 2.5%或 40ms。2.2.3容量2.2.3.1故障錄波內(nèi)容

14、和故障事件容量保護(hù)跳閘前 4 個(gè)保護(hù)裝置可循環(huán)、跳閘后 6 個(gè)100 次故障事件所有電流電壓波形；。2.2.3.2正常波形正常時(shí)保護(hù)可容量10 個(gè)所有電流電壓波形，以供或校驗(yàn)極性。2.2.3.3異常可循環(huán)容量200 次事件和裝置自檢。事件包括軟、硬壓板投退、開關(guān)量變位等；裝置自檢包括硬件自檢出錯(cuò)、裝置長期起動(dòng)等。2.2.4 對時(shí)方式IRIG-B 碼對時(shí)；GPS 脈沖對時(shí)（分脈沖或秒脈沖）；系統(tǒng)絕對時(shí)間的對時(shí)命令2.2.5 輸出觸點(diǎn)信號觸點(diǎn)容量允許長期通過電流：5 A；切斷電流：0.3 A(DC 220 V，=5 ms)。跳閘出口觸點(diǎn)容量允許長期通過電流：10 A；切斷電流：0.3 A(DC 2

15、20 V，=5 ms)。輔助繼電器觸點(diǎn)容量允許長期通過電流：5 A；切斷電流：0.3 A(DC 220V，=5 ms)。絕緣性能絕緣電阻：裝置所有電路與外殼之間的絕緣電阻在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)條件下，不小于100 M；介質(zhì)強(qiáng)度：裝置的額定絕緣電壓小于 60 V 的電路與外殼的介質(zhì)強(qiáng)度能耐受交流 50 Hz，電壓 500 V(有效值)，歷時(shí) 1 min 試驗(yàn),其它電路與外殼的介質(zhì)強(qiáng)度能耐受交流 50 Hz，電壓 2 kV(有效值)，歷時(shí) 1 min 試驗(yàn)，而無絕緣擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。沖擊電壓裝置的導(dǎo)電部分對外露的非導(dǎo)電金屬部分外殼之間，在規(guī)定的試驗(yàn)大氣條件下，能耐受幅值為 5kV 的標(biāo)準(zhǔn)雷電波短時(shí)沖擊檢驗(yàn)。2.

16、2.8電：裝置輸出觸點(diǎn)電路在電壓不超過 250 V，電流不超過 0.5 A，時(shí)間常數(shù)為 5ms0.75 ms 的負(fù)荷條件下，產(chǎn)品能可靠動(dòng)作及返回 1 000 次；機(jī)械：裝置輸出觸點(diǎn)不接負(fù)荷，能可靠動(dòng)作和返回 10 000 次。52.2.9能力輻射電磁場干擾試驗(yàn)：符合 GB/T 14598.9 規(guī)定的嚴(yán)酷等級的輻射電磁場干擾?？焖偎沧兏蓴_試驗(yàn)：符合 GB/T 14598.10 規(guī)定的嚴(yán)酷等級為 IV 級的快速瞬變干擾。脈沖群干擾試驗(yàn)：符合 GB/T 14598.13 規(guī)定的頻率為 1 MHz 及 100 kHz 衰減振蕩波（第一個(gè)半波為電壓幅值共模為 2.5 kV，差模為 1 kV）脈沖群干擾。

17、抗靜電放電干擾試驗(yàn)：符合 GB/T 14598.14 規(guī)定的嚴(yán)酷等級為 III 級的抗靜電放電干擾。工頻磁場抗擾度試驗(yàn)：符合 GB/T 17626.8-1998 中第 5 章規(guī)定的嚴(yán)酷等級為級的工頻磁場干擾。脈沖磁場抗擾度試驗(yàn)：符合 GB/T 17626.9-1998 中第 5 章規(guī)定的嚴(yán)酷等級為級的脈沖磁場干擾。浪涌抗擾度試驗(yàn)：符合 IEC 60253-22-5:2002 中第 4 章規(guī)定的嚴(yán)酷等級為級的浪涌騷擾。射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度試驗(yàn)：符合 IEC 60253-22-6:2001 中第 4 章的規(guī)定。工頻干擾試驗(yàn)：符合 IEC 60253-22-7:2003 規(guī)定的工頻干擾。2.3

18、 機(jī)械及環(huán)境參數(shù)2.3.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)機(jī)箱結(jié)構(gòu)尺寸：482.6mm266mm245mm安裝方式：2.3.2 機(jī)械性能工作條件：能承受嚴(yán)酷等級為 I 級的振動(dòng)響應(yīng)，沖擊響應(yīng)檢驗(yàn)； 條件：能承受嚴(yán)酷等級為 I 級的振動(dòng)耐久，沖擊及碰撞檢驗(yàn)。2.3.3 環(huán)境條件工作溫度：10 +55 ，24 h 內(nèi)平均溫度不超過 35 ；溫度：-25 +70 在極限值下不施加激勵(lì)量，裝置不出現(xiàn)不可逆變化，溫度恢復(fù)后，裝置應(yīng)能正常工作；大氣壓力：80 kPa110 kPa；相對濕度：最濕月的月平均最大相對濕度為 90%，同時(shí)該月的月平均最低溫度為 25 且表面無凝露。最高溫度為 40 時(shí)，平均最大相對濕度不超過 50%

19、。通以太網(wǎng)通信口：4 個(gè)；RS-485 通訊接口：2 個(gè)。通信規(guī)約可選擇電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T667-1999（IEC60870-5-103）規(guī)約或 IEC61850 規(guī)約。打印口：可選 RS-485 或 RS-232。調(diào)試口：RS-232。6口3產(chǎn)品原理介紹3.1 分相差動(dòng)保護(hù)分相差動(dòng)保護(hù)是電抗器故障的主保護(hù)，能反映電抗器相間短路故障和單相接地故障。分相差動(dòng)保護(hù)采用電抗器首端和尾端相電流形成的差流作為判據(jù)。3.1.1 動(dòng)作方程以 A 相為例，分相電流差動(dòng)動(dòng)作方程如下：Iop Iop 0，當(dāng)Ires I res 0時(shí)(3-1-1)IIS *(IINI)，當(dāng)I I時(shí)opop 0resres 0re

20、sres 0ITIopI(3-1-2)I I/2 resTN上式中Iop 為差動(dòng)電流，Iop 0 為差動(dòng)動(dòng)作電流定值，Ires 為制動(dòng)電流，S 為比率制動(dòng)系數(shù)定值， IT 、 IN 分別為電抗器首端和尾端的相電流，電流的方向都以指向電抗器為正方向。3.1.2動(dòng)作特性圖IopIop.00Ires.0Ires圖 3-1-1分相差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性圖7S3.1.3保護(hù)邏輯圖主保護(hù)硬壓板投入主保護(hù)軟壓板投入差動(dòng)保護(hù)控制字為1&分相差動(dòng)動(dòng)作分相差動(dòng)啟動(dòng)元件動(dòng)作分相差動(dòng)元件動(dòng)作&CT異常閉鎖差動(dòng)定值為1&CT異常檢測CT異常信號圖 3-1-2分相差動(dòng)保護(hù)邏輯圖3.1.4CT 異常判據(jù)滿足下列條件認(rèn)為 CT 異

21、常：本側(cè)有一相電流為零；本側(cè)有零序電流且大于 0.5 倍額定電流，另一側(cè)各相電流大于 0.5 倍額定電流且無零序電流；c最大相電流小于 1.2 倍額定電流。以上條件均滿足時(shí)，延時(shí) 8s 判為 CT 異常。通過定值“CT 異常閉鎖差動(dòng)”控制 CT 異常判別出后是否閉鎖差動(dòng)保護(hù)。當(dāng)“CT異常閉鎖差動(dòng)”整定為“0”時(shí)，CT 異常后不閉鎖差動(dòng)保護(hù)；整定為“1”時(shí)，差流大于 1.2 倍額定電流時(shí)開放差動(dòng)保護(hù)，小于 1.2 倍額定電流時(shí)閉鎖差動(dòng)保護(hù)。3.1.5 分相差動(dòng)速斷當(dāng)任一相差動(dòng)電流大于分相差動(dòng)速斷定值，瞬時(shí)動(dòng)作于跳閘。分相差動(dòng)速斷保護(hù)邏輯圖如下圖所示：8主保護(hù)硬壓板投入主保護(hù)軟壓板投入&分相差動(dòng)速

22、斷動(dòng)作差動(dòng)速斷控制字為1分相差動(dòng)速斷啟動(dòng)元件動(dòng)作分相差動(dòng)速斷元件動(dòng)作圖 3-1-3分相差動(dòng)速斷邏輯圖3.1.6 差流越限告警當(dāng)任一相差動(dòng)電流大于 0.5 倍分相電流差動(dòng)最小動(dòng)作電流定值，延時(shí) 5s 報(bào)差流越限信號。差流越限保護(hù)邏輯圖如下圖所示：差流越限元件動(dòng)作&差流越限信號5s差動(dòng)保護(hù)控制字為1圖 3-1-4差流越限保護(hù)邏輯圖3.2 零序差動(dòng)保護(hù)零序差動(dòng)保護(hù)能反映電抗器單相接地短路故障。零序差動(dòng)保護(hù)采用電抗器首端和尾端自產(chǎn)零序電流形成的差流作為判據(jù)。3.2.1 動(dòng)作方程Iop I op 0(3-2-1)IS * Iopres Iop3IOT 3IONI(3-2-2)3I 3IresOTON上式

23、中Iop 為零序差動(dòng)電流，Iop 0 為零序差動(dòng)動(dòng)作電流定值，Ires 為零序制動(dòng)電流，S為制動(dòng)系數(shù)， 3IOT 為首端自產(chǎn)零序電流， 3ION 為尾端自產(chǎn)零序電流。93.2.2動(dòng)作特性圖IopIop.00Ires零序差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性圖圖 3-2-13.2.3保護(hù)邏輯圖主保護(hù)硬壓板投入主保護(hù)軟壓板投入零序差動(dòng)保護(hù)控制字為1&零序差動(dòng)動(dòng)作零序差動(dòng)啟動(dòng)元件動(dòng)作零序差動(dòng)元件動(dòng)作&CT異常閉鎖差動(dòng)定值為1&CT異常檢測CT異常信號圖 3-2-2零序差動(dòng)保護(hù)邏輯圖3.2.4零序差動(dòng)速斷當(dāng)零序差動(dòng)電流大于零序差動(dòng)速斷定值，瞬時(shí)動(dòng)作于跳閘。零序差動(dòng)速斷保護(hù)邏輯圖如下圖所示：10S主保護(hù)硬壓板投入主保護(hù)軟壓板

24、投入&零序差動(dòng)速斷動(dòng)作差動(dòng)速斷控制字為1零序差動(dòng)速斷啟動(dòng)元件動(dòng)作零序差動(dòng)速斷元件動(dòng)作圖 3-2-3零序差動(dòng)速斷邏輯圖3.3 匝間保護(hù)高壓并聯(lián)電抗器大多采用分相式結(jié)構(gòu)，電抗器的主要故障形式為匝間短路或單相接地。但是，當(dāng)短路匝數(shù)很少時(shí)，一相匝間短路引起的三相電流不平衡有可能很小，很難被保護(hù)裝置檢測出；由于差動(dòng)保護(hù)從原理上不反應(yīng)匝間短路故障，本裝置采用新原理的的匝間保護(hù)，能靈敏地反映電抗器的匝間短路及單相接地故障。3.3.1 動(dòng)作方程| 3 U 0 j3 I 0 X L0 | 3 U 0 j3 I 0 X S0|式中3U0 為 PT 自產(chǎn)零序電壓， 3I0 為電抗器首端 CT 自產(chǎn)零序電流， XL0

25、 為電抗器零序電抗， XS0 為系統(tǒng)零序電抗。3.3.2 電抗器故障分析圖 3-3-1 中：K1電抗器匝間短路故障；K2電抗器接地故障；K3電抗器外部接地故障。圖 3-3-1 電抗器區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障示意圖113U 0jXS03I0*K3CTK2K13.3.2.1電抗器匝間短路 K1圖 3-3-2 電抗器匝間短路故障時(shí)3U 0 和3I0電抗器匝間短路時(shí)，零序源在電抗器，電抗器向系統(tǒng)送出零序功率，如圖3-3-1 所示。此時(shí)匝間保護(hù)測量到的零序電壓3U 0 j3 I 0 X S o ，保護(hù)的動(dòng)作量為| 3U 0 j3 I 0 X L o | j3 I 0 ( X S o X L o ) |，制動(dòng)量|

26、3U 0 + j3 I 0 X S o |為零。即使短路匝數(shù)很少時(shí)，由于電抗器零序電抗 X L o 很大，而系統(tǒng)零序電抗 X S o 較小，故保護(hù)的動(dòng)作量遠(yuǎn)大于制動(dòng)量，保護(hù)也能靈敏動(dòng)作。3.3.2.2電抗器接地故障 K2圖 3-3-3 電抗器接地故障時(shí)3U 0 和3I0電抗器接地短路時(shí)，零序源在電抗器，電抗器向系統(tǒng)送出零序功率，如圖3-3-3 所示。此時(shí)匝間保護(hù)測量到的零序電壓3U 0 j3 I0 X S o ，保護(hù)的動(dòng)作量為| 3U0 j3 I0 X L o | j3 I0 ( X S o X L o ) |，制動(dòng)量| 3U0 + j3 I0 X S o |為零。同上分析，保護(hù)的動(dòng)作量遠(yuǎn)大于

27、制動(dòng)量，保護(hù)靈敏動(dòng)作。123U03U03I0,*E03IojXS0*K2CT03U03U03I0E,03I*ojXS0CTK103.3.2.3電抗器外部接地故障 K3圖 3-3-4 外部接地短路時(shí)3U 0 和3I0電抗器外部接地短路時(shí)，零序源在電抗器外部，零序功率由外部流進(jìn)電抗器，如圖j3 I 0 X L0 ，保護(hù)的動(dòng)作量3-3-4 所示。此時(shí)匝間保護(hù)測量到的零序電壓 3U 0 3U 0| 3U 0 j3 I 0 X L o | j3 I 0 ( X L o X L o ) |為零，制動(dòng)量為|+ 3 I 0 X S o |近似等于| 3 I 0 X L o |，動(dòng)作量遠(yuǎn)小于制動(dòng)量，保護(hù)可靠不動(dòng)

28、作。由以上分析可知：本裝置采用的新原理匝間保護(hù)，能夠正確區(qū)分電抗器的內(nèi)、外部故障，對于電抗器匝間短路故障具有很高的靈敏度，而對于外部故障等運(yùn)行工況，保護(hù)可靠不動(dòng)作。另外，匝間保護(hù)還設(shè)有電抗器空充處理元件，以消除零序不平衡電壓、電流中的低次諧波的影響，保證正常空充、非全相空充以及空充外部故障時(shí)，保護(hù)可靠不誤動(dòng)，而在空充故障時(shí)，保護(hù)靈敏快速動(dòng)作。3.3.3 低阻抗輔助判據(jù)電抗器匝間故障后電抗器本身的相阻抗參數(shù)將降低，為了保證匝間短路保護(hù)在一些暫態(tài)過程中不誤動(dòng)，例如：非全相運(yùn)行，線路（或串補(bǔ)線路）發(fā)生接地故障后重合閘以及重合于故障再跳閘，開關(guān)非同期、線路兩側(cè)開關(guān)跳開后的 LC 振蕩、區(qū)外故障與非全相

29、伴隨系統(tǒng)振蕩等，利用電抗器的測量阻抗變化的特性作為匝間保護(hù)的輔助判據(jù)：Z kZe (U Zn (I a I b I c ) / I ，分別表示 a,b 和 c 相，其中ZZn 表示中性點(diǎn)小電抗的電抗值； Ze 表示主電抗器的相電抗值；k 為裝置值自動(dòng)變化。系數(shù)，隨電抗器首端相電流的幅133U03U0,3I0E0*3I0*K3CTjX L03.3.4保護(hù)邏輯圖圖 3-3-5匝間保護(hù)邏輯圖3.4過流保護(hù)主電抗器過流保護(hù)作為電抗器故障的后備保護(hù)。電流輸入量取電抗器首端CT三相電流。當(dāng)電抗器首端任一相電流大于動(dòng)作電流整定值時(shí)，帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。3.4.1 過流保護(hù)邏輯框圖主電抗器過電流過負(fù)荷控制字為1

30、后備保護(hù)硬壓板投入&t后備保護(hù)軟壓板投入&過流保護(hù)出口過流元件動(dòng)作過流保護(hù)啟動(dòng)元件動(dòng)作圖 3-4-1過流保護(hù)邏輯框圖3.5零序過流保護(hù)零序過流保護(hù)作為并聯(lián)電抗器匝間短路及單相接地故障的后備保護(hù)。電流輸入量取電抗器首端 CT 三相電流，零序電流由保護(hù)裝置自產(chǎn)。當(dāng)電抗器自產(chǎn)零序電流 3Io 大于動(dòng)作電流整定值時(shí)，帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。14主保護(hù)硬壓板投入&主保護(hù)軟壓板投入匝間保護(hù)控制字為1匝間保護(hù)動(dòng)作方程滿足匝間保護(hù)動(dòng)作3Io匝間保護(hù)啟動(dòng)電流低阻抗輔助判據(jù)動(dòng)作PT異常CT異常3.5.1 零序過流保護(hù)邏輯框圖主電抗零序過流控制字為1后備保護(hù)硬壓板投入&t零序過流保護(hù)出口后備保護(hù)軟壓板投入&零序過流元件動(dòng)

31、作零序過流啟動(dòng)元件動(dòng)作圖 3-5-1零序過流保護(hù)邏輯框圖3.6過負(fù)荷保護(hù)并聯(lián)電抗器所接系統(tǒng)如果電壓異常升高，可造成電抗器過負(fù)荷，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。電流輸入量取電抗器首端 CT 三相電流。當(dāng)電抗器首端任一相電流大于動(dòng)作電流整定值時(shí)，動(dòng)作于告警。3.7小電抗器過流和過負(fù)荷保護(hù)為限制單相重合閘時(shí)的潛供電流，提高單相重合閘的成功率，三相并聯(lián)電抗器的中性點(diǎn)通常經(jīng)小電抗器接地。小電抗器過流和過負(fù)荷保護(hù)作為此電抗器的過流和過負(fù)荷保護(hù)。CT 時(shí)，小電抗器過流(負(fù)荷)保護(hù)電流用CT 電流，無專當(dāng)中性點(diǎn)電抗器有用 CT 時(shí)用主電抗器尾端自產(chǎn)零序電流。當(dāng)小電抗器零序電流大于過流保護(hù)的動(dòng)作電流時(shí)，帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。

32、當(dāng)小電抗器零序電流大于過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流時(shí)，帶時(shí)限動(dòng)作于告警。3.7.1 小電抗器過流保護(hù)邏輯框圖小電抗器過流過負(fù)荷控制字為1后備保護(hù)硬壓板投入&t小電抗器過后備保護(hù)軟壓板投入&流保護(hù)出口過流元件動(dòng)作小電抗器過流啟動(dòng)元件動(dòng)作圖 3-7-1小電抗器過流保護(hù)邏輯框圖15PT 異常判別判據(jù)原理正序電壓小于 30V，任一相電流大于 0.5 Ie 。（ Ie 為電抗器二次額定電流值）負(fù)序電壓大于 4V。滿足上述任一條件，延時(shí) 8 s 發(fā) PT 異常告警信號。4裝置硬件介紹及典型接線4.1 裝置整體介紹4.1.1 硬件保護(hù)裝置采用新一代 32 位基于 DSP 技術(shù)的通用硬件。整體大面板，全封閉機(jī)箱，硬件

33、電路采用后插拔的插件式結(jié)構(gòu)，CPU 電路板采用 6 層板，并采用表面貼裝技術(shù)，提高了裝置可靠性。硬件框圖如圖 4-1-1 所示：圖 4-1-1硬件框圖裝置有兩個(gè)完全獨(dú)立的、相同的 CPU 板，并具有獨(dú)立的采樣、A/D 變換、邏輯計(jì)算及啟動(dòng)功能，兩塊 CPU 板硬件電路完全一樣。CPU 部分硬件框圖如圖 4-1-2。兩塊 CPU板，由一片 DSP 專門處理人機(jī)板“與”啟動(dòng)出口。另有一塊人機(jī)任務(wù)。人機(jī)擔(dān)負(fù)鍵盤操作和液晶顯示功能。正常時(shí)，液晶顯示當(dāng)前時(shí)間、各側(cè)電流、電壓、差電流。人機(jī)中所有的菜單均為簡體漢字。通過本公司為保護(hù)提供的，可對保護(hù)進(jìn)行更為方便、詳盡的監(jiān)視與控制。裝置部分采用德州儀器公司(T

34、exas Instruments) 的 32 位數(shù)字信號處理器TMS320VC33，主要完成保護(hù)的出口邏輯及功能，使保護(hù)整體精確、高速、可靠。16DSP2DSP1圖 4-1-2CPU 部分硬件框圖模擬量變換由 1 塊交流變換插件完成，功能是將 CT、PT 二次電氣量轉(zhuǎn)換成小電壓信號。保護(hù)出口由 1 塊出口插件，完成所有跳閘出口功能。信號插件和開入插件分別完成信號開出、開關(guān)量輸入等功能。4.1.2采用 ATI 公司的 RTOS 系統(tǒng) NUCLEUS PLUS。RTOS 是一個(gè)經(jīng)過嚴(yán)格測試的內(nèi)核，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性。4.1.3 與綜合自動(dòng)化系統(tǒng)接口說明系統(tǒng)應(yīng)用總體框圖如圖 4-1-3 所示：圖 4-

35、1-3 系統(tǒng)總體框圖系統(tǒng)的各個(gè)裝置之間、每一裝置內(nèi)各保護(hù) CPU 之間以及保護(hù) CPU 與通信管理 CPU 之間通過現(xiàn)場總線 Lonworks 相連，可方便的實(shí)現(xiàn)自檢和互檢，同時(shí)減少各部分的關(guān)聯(lián)性，有利于整體可靠性的提高。單元管理機(jī)以串行通信或網(wǎng)絡(luò)通信方式與變電站監(jiān)控系統(tǒng)相聯(lián),可對變電站功能。系統(tǒng)上送事件、告警信息等，并可由遠(yuǎn)方實(shí)現(xiàn)保護(hù)投退17通過 Lonworks 現(xiàn)場總線可方便的級連多臺保護(hù)裝置，通過可設(shè)置任一臺保護(hù)裝置單元管理機(jī)為與自動(dòng)化系統(tǒng)連接節(jié)點(diǎn)端口。設(shè)有兩組獨(dú)立的通訊接口 RS-485，支持 IEC60870-5-103 通訊規(guī)約?？蓾M足 Ethernet 組網(wǎng)要求，并通過配套規(guī)約

36、轉(zhuǎn)換器可適應(yīng)多種通信規(guī)約，滿足 220kV 及以上電壓等級變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的要求。4.2 裝置背視示意圖裝置背視示意圖如下圖所示：圖 4-2-1WKB-801A 背視示意圖4.3 結(jié)構(gòu)與安裝19 in 全寬 6 U 機(jī)箱。機(jī)箱外形尺寸和安裝開孔尺寸如圖 4-3-1 和圖 4-3-2 所示：圖 4-3-1機(jī)箱外形尺寸18F#E#D#C#B#A#9#8#7#6#5#4#3#2#1#穩(wěn)壓電源通訊插件通訊轉(zhuǎn)換/空面板信號插件開入插件空面板空面板跳閘出口空面板保護(hù) C P U保護(hù) C P U采保插件空面板空面板交流變換圖 4-3-2WKB-801A 保護(hù)裝置端子圖安裝開孔尺寸4.44.4.1交流電流

37、電壓端子圖：191# 交流輸入NJL-801輸入量名稱01Ia主電抗首端電流02In03Ib04In05Ic06In07Il中性點(diǎn)電流08In09Ia主電抗尾端電流10In11Ib12In13Ic14In15Il備用電流16In171819Ua主電抗首端電壓20Ub21Uc22Un23Ua備用電壓24Un圖 4-4-1WKB-801A 裝置交流變換插件端子圖注 1、測頻電壓取自 Ua 相電壓；注 2、WKB-801A 裝置交流輸入共 7 路交流電流、3 路交流電壓。4.4.2保護(hù)跳閘開出端子圖208# 出口插件NCK-801作用功能對應(yīng)開出矩陣01跳邊斷路器開出 10203跳中斷路器開出 20

38、405備用開出 30607啟動(dòng)遠(yuǎn)方跳閘開出 40809啟動(dòng)遠(yuǎn)方跳閘開出 51011備用開出 61213備用開出 71415備用開出 8備用開出啟動(dòng)邊斷路器失靈開出2021啟動(dòng)中斷路器失靈開出 112223備用開出 122425備用開出 132627備用開出 142829備用開出 153025Ul備用電壓26Un27Ul備用電壓28Un圖 4-4-2WKB-801A 裝置跳閘出口插件端子圖保護(hù)信號開出端子圖和壓板開入端子圖4.4.3圖 4-4-3WKB-801A 裝置裝置信號插件和開入插件端子圖21C#信號插件B# 開入插件NXH-808NKR-810名稱名稱第一組信號保護(hù)開入01公共端01保護(hù)

39、檢修狀態(tài)02保護(hù)信號02主保護(hù)硬壓板03備用03后備保護(hù)硬壓板04保護(hù)運(yùn)行異常04備用05備用05備用06備用06備用07過負(fù)荷07備用08備用08備用09備用09自動(dòng)打印開入10裝置故障10備用第二組信號11備用12公共端12備用13保護(hù)信號13備用14備用14備用15保護(hù)運(yùn)行異常15備用16備用16備用17備用17備用18過負(fù)荷18備用19備用19備用20備用20備用21裝置故障21備用第三組信號22備用23公共端23備用24保護(hù)信號24備用25備用25備用26保護(hù)運(yùn)行異常26備用27備用27備用28備用28備用29過負(fù)荷29備用30備用30備用31備用31開入公共端32裝置故障3231備

40、用開出 1632注 1、裝置提供三組保護(hù)信號，其中第一組和第二組為瞬動(dòng)信號，第三組信號為磁保持信號；注 2、保護(hù)檢修狀態(tài)開入投入時(shí)，表示本裝置處于檢修狀態(tài)。此時(shí)裝置各類信息不再向自動(dòng)化系統(tǒng)上傳，對自動(dòng)化下發(fā)令不響應(yīng)，但不閉鎖保護(hù)功能。4.4.4穩(wěn)壓電源插件GPS脈沖對時(shí)開入B碼對時(shí)開入直流+220/110V電源直流-220/110V電源失電告警開出1失電告警開出2直流+220/110V直流-220/110V圖 4-4-4穩(wěn)壓電源插件端子定義圖本插件為直流逆變電源插件。直流 220 V 或 110 V 電壓輸入經(jīng)濾波回路后，利用逆變原理輸出本裝置需要的三組直流電壓，即 5 V、15 V 及 24

41、 V。電源插件具有失電告警功能。F01、F02 為 GPS 對時(shí)脈沖接點(diǎn)，對保護(hù) CPU 對時(shí)，可進(jìn)行脈沖對時(shí)（分脈沖或秒脈沖）或 B 碼對時(shí)。F03、F04 為 B 碼對時(shí)脈沖接點(diǎn)，對保護(hù) CPU 對時(shí)。F07、F08 為強(qiáng)電復(fù)歸開入接點(diǎn)，可直接從外接進(jìn) 220 V 或 110 V 對保護(hù)裝置進(jìn)行復(fù)歸。F09F12 為兩組失電告警接點(diǎn)，保護(hù)正常運(yùn)行時(shí)此接點(diǎn)斷開，保護(hù)裝置失電后，接點(diǎn)閉合。用于對保護(hù)裝置工作電源的監(jiān)視。F13 為裝置工作電源正極性端， F15 為裝置工作電源負(fù)極性端，該裝置可外接 220V或 110V 直流工作電源。F17 為裝置地，應(yīng)將此接點(diǎn)直接連到接地銅排。22F01GPS

42、+ (24V)F02GPS- (24V)F03B碼 (485+)F04B碼 (485-)F050VF06F07信號復(fù)歸正F08信號復(fù)歸負(fù)F09F10F11F12F13裝置正電源F14F15裝置負(fù)電源F16F17地4.4.5 通信插件/通信轉(zhuǎn)換插件通信功能由兩個(gè)插件實(shí)現(xiàn)，即通信插件(E#)和通信轉(zhuǎn)換插件(D #)，可作為保護(hù)、測控或其它自動(dòng)控制裝置的通訊、人機(jī)接口管理單元，根據(jù)用戶需求，提供了 4 個(gè)以太網(wǎng)口、2 個(gè) RS-485 通口、1 個(gè)網(wǎng)絡(luò)打印 485 串口、1 個(gè)打印 232 串口。具體定義見圖4-4-5（a）和圖 4-4-5（b）。通訊轉(zhuǎn)換圖 4-4-5（a）通信轉(zhuǎn)換插件端子定義圖2

43、3調(diào)試口485口1 485口2LAN1 LAN2 LAN3 LAN4TX2 RX2 TX1 RX1RUNPWR端口類別插件端口與外部連接調(diào)試口調(diào)試口編程調(diào)試口以太網(wǎng)口1-4LAN1至控制系統(tǒng)LAN2LAN3LAN4指示燈PWR電源燈備用預(yù)留燈備用RUN運(yùn)行燈RX1指示RS485口1的收發(fā)狀態(tài)TX1RX2指示RS485口2的收發(fā)狀態(tài)TX2RS485口 1-2485口1連接E#RS485口1485口2連接E#RS485口2圖 4-4-5（b）通信插件端子定義圖通信轉(zhuǎn)換插件提供的四個(gè)光纖以太網(wǎng)口，即四路 10M/100Mbps 自適應(yīng)以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)換回路，可實(shí)現(xiàn)三種通訊方式：可作為網(wǎng)關(guān)使用；可實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)

44、與保護(hù) CPU 間的通訊；可用于保護(hù) CPU 與 RS485 間的通訊。另外還提供了 2 個(gè) 485 口和 8 個(gè)通信狀態(tài)指示燈。插件上的調(diào)試口設(shè)計(jì)使用不提供用戶使用。E01、E02 為電源控制接點(diǎn)，將電源線中串入此接點(diǎn)，常時(shí)不帶電，在有報(bào)文需要打印時(shí)，管理機(jī)將該接點(diǎn)閉合，導(dǎo)通交流電源。GPS 對時(shí)的接口有脈沖接點(diǎn)和 B 碼對時(shí)。E04、E05 為 GPS 對時(shí)脈沖接點(diǎn)，可進(jìn)行脈沖對時(shí)（分脈沖或秒脈沖）。E16、E17 為 B 碼對時(shí)接口，主要用于人機(jī)接口時(shí)鐘對時(shí)。RS485 串口(E09、E10/ E11、E12)用于系統(tǒng)。E06、E07、E08 為LON 接口。E20、E23、E24 為打

45、印 RS-232 串口，E20、E21、E22 為網(wǎng)絡(luò)打印 RS-485 串口。E13、E14、E18、E19 備用。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，通信插件通過 RS485 口（E09、E10 或 E11、E12）將信息傳送到通信轉(zhuǎn)換插件的 RS485 口 1 或 RS485 口 2，再經(jīng)由通信轉(zhuǎn)換插件的以太網(wǎng)接口與控制系統(tǒng)進(jìn)24行通信。4.5 WKB-801A 裝置輸出觸點(diǎn)WKB-801A 保護(hù)裝置觸點(diǎn)原理圖如圖 4-5-1、圖 4-5-2 和圖 4-5-3 所示：跳中斷路器跳邊斷路器備用啟動(dòng)遠(yuǎn)方跳閘啟動(dòng)遠(yuǎn)方跳閘n801n802n803n804n805n806n807n808n809n810啟動(dòng)邊斷路器失靈備用備用備用備用n811n812n813n814n815n816n817n818n819n820啟動(dòng)中斷路器失靈備用備用備用備用n821n822n823n824n825n826n827n828n829n830備用n831n832圖 4-5