WXH811说明书.doc
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1、(完整版)WXH811说明书WXH-811微机线路保护装置1 适用范围WXH-811微机线路保护装置是基于32位浮点型DSP为基本的硬件平台和实时多任务操作系统上的线路保护装置。该装置配置有三段式相间距离和接地距离保护,以及四段零序方向保护,并配置有三相一次重合闸,适用于作110kV输电线路的保护装置。该装置还含有双母线交流电压切换、适用于断路单或双跳闸线圈的出口操作回路。2 功能配置名称型号装置主要功能适用范围保护装置WXH-811具有三段式相间距离及接地距离保护具有双回线相继速动保护具有不对称故障相继速动保护.具有四段式零序电流保护具有三相一次重合闸功能。具有双母线交流电压切换回路具有出口
2、操作回路110kV线路双母线、单母线等接线方式。也适用于单或双跳闸线圈的断路器3 主要技术原理3.1 装置主要元件装置的保护用每周24点采样.3.1.1 起动元件a. 相电流突变量起动元件DI1保护插件设有该起动元件,用于开放保护跳闸出口继电器(QDJ)回路和控制程序执行相应的故障处理程序。其判据为:Imax1。25IT+0。15In其中: ,为相电流突变量,为相电流不平衡量的最大值0.15In为固定门槛。IT为浮动门槛,随着变化量输出增大而逐步自动提高,取1。25倍可保证门槛电压始终略高于不平衡输出。Imax是取三相中最大一相电流的积分值.b。 零序电流辅助起动元件为保证在远距离故障或经大电
3、阻接地时,保护的起动继电器(QDJ)能动作,为此,本装置设置了一个零序电流辅助起动元件,可以整定得很灵敏,动作后经40ms延时同样驱动起动继电器(QDJ).c. 静稳破坏检测元件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BC相阻抗辅助起动及A相电流辅助起动。动作后同样驱动相应插件的起动继电器(QDJ)。3.1.2 选相元件选相采用相电流差突变量选相、稳态量选相相结合的方法。再辅助以综合选相判据,区分单相故障、两相接地故障、两相短路故障、三相短路故障。a. 相电流差突变量选相在保护起动后40ms之内采用相电流差突变量选相。b. 稳态量选相在保护起动40ms之后
4、或由辅助元件引起的起动,采用稳态量选相,其中接地故障采用序分量和阻抗结合选相,不接地故障采用阻抗选相。c. 综合选相根据I0判别接地故障与不接地故障,根据I2判别对称故障与不对称故障。3.1.3 求和自检3.1.4 PT断线保护设有两种检测PT断线的判据,两种判据都带延时,且仅在线路正常运行,起动元件不起动的情况下投入,一旦起动元件起动,PT断线检测立即停止,等整组复归后才重新投入。判据为:|UA+UB+UC|7V(有效值)或UA+UB+UC|8V(有效值)且正序电压小于0。5Un. 在PT断线的条件下,距离保护将被闭锁,装置继续监视PT电压,一旦电压恢复正常,距离保护将自动解除闭锁。重合闸在
5、检无压或检同期方式下对抽取电压Ux进行检查, 检查到抽取电压低于0.85Uxn且断路器在合位时,报抽取电压断线。3.1.5 接地综合阻抗元件接地距离保护采用多边形特性的综合阻抗元件。接地综合阻抗元件由ZA、ZB、ZC三个阻抗元件、偏移阻抗元件、零序方向元件、电抗线和电阻线组成。图3。1。1 接地综合阻抗元件的多边形特性a。 阻抗元件根据电流电压方程 U=X*j(I+KX3I0)+K1(I+KR*3I0)+I0R 求解Z=jX+R =A、B、C 零序电抗分量补偿系数 零序电阻分量补偿系数 线路正序电阻与正序电抗之比b。 偏移阻抗元件偏移阻抗元件是在原多边形特性基础上加一个包括坐标原点的小矩形特性
6、,以保证出口短路可靠切除故障。矩形的X、R取值,按 110kV一次系统、每公里0.4、7km线路长度考虑。X=R=min0。3,0.5XD1XD1为接地距离段电抗分量定值c. 零序方向元件 零序方向元件最大灵敏度角110,保证接地距离的方向性。动作方程:d. 电抗线电抗线是为了防止接地距离超越,计算X后下倾7,接地距离的多边形特性如图6所示。e. 电阻线电阻线倾斜,与R轴夹角为60。3.1.6 相间综合阻抗元件相间距离保护采用圆特性的阻抗元件。相间阻抗元件由ZAB、ZBC、ZCA三个阻抗元件和偏移阻抗元件、电抗线、全阻抗园、背后方向性线、负荷特性曲线组成,相间阻抗元件是为保护二相、三相故障而设
7、置.在故障发生150ms之内采用带记忆的正序电压作极化量的姆欧继电器,记忆电压采用故障前八周电压.动作方程: 式中:U1m|0|为故障前的正序电压; =AB、BC、CA 1为方向特性向第一象限偏移角。150ms之后取消记忆,采用正序电压作极化量,动作方程为 若正序电压较低(15Un),为三相短路,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、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、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。反偏或上抛的阻抗值为:Zq= min0。3,0。5
8、ZYZY为相间距离段定值图3.1。2a 、段阻抗继电器暂态特性 图3。1.2b 、段阻抗继电器稳态特性、段阻抗继电器暂态及稳态动作特性如图7所示。段阻抗继电器的动作特性: 3.1.7 故障开放元件3.1。7.1距离保护a) 短时开放保护相电流突变量起动元件DI1,能灵敏反映各种不对称和对称故障,利用DI1短时开放保护150ms,150ms以后系统可能已引起振荡,采用不对称故障开放及对称故障开放保护逻辑。零序电流辅助起动及静稳破坏检测起动后,直接采用不对称故障开放及对称故障开放保护逻辑。b) 不对称故障判别元件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。阻抗元件在振荡时的不正确动作只是发
9、生在两侧电势较大约130180的时刻,因此若振荡中心落在被保护线路上,距离保护要误动.不对称故障判别元件就是按照这一原则来考虑的,它的动作判据为:I2+I0mI1 .式中I0、I1、I2为保护测量到的零、正、负序电流的幅值,系数m0。50.7。式(7)以为动作量,I1为制动量,m为制动系数,式中I1制动可以确保在振荡时不会动作。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,在区内故障只要较小就能开放保护。若TS=0。1s,在=36的区间将历时20ms,段距离继电器可以动作.由于m1,一般线路两侧保护同时开放,在不利的情况下才是一侧保护段动作后先跳闸后另一侧纵续动作.c) 对称故
10、障开放元件在起动元件开放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:1是线电流线电压的夹角,U为线电压。假定系统联系阻抗的阻抗角为90,则振荡时电流向量垂直于EM、EN连线,与振荡中心电压同相,如图3.1.3所示。图3。1。3 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.在三相短路时,设线路阻抗角为90时,是弧光电阻上的压降,三相短路时过渡电阻是弧光电阻,弧光电阻上压降小于5%Un.实际线路阻抗角不为90,因而可进行角度补偿,如图3。1。4所示.1图3.1。4 短路电流电
11、压相量图图中0d为测量电压,=ob,因而ob反应当线路阻抗角为90时弧光电阻压降,实际的弧光压降为oa,与线路压降ad相加得到测量电压U。本装置引入补偿角,为正序阻抗角,得到=1+1,则UOS=,三相短路时,UOS=ocoa,可见可反应弧光压降。本装置采用的动作判据分两部分:1) -0.03UnUos0。08Un,延时150ms开放。实际系统中,三相短路时故障电阻仅为弧光电阻,弧光电阻上压降的幅值不大于5Un。因此三相短路时,该幅值判据满足,为了保证振荡时不误开放,其延时应保证躲过振荡中心电压在该范围内的最长时间,振荡中心电压为0。08Un时,系统角为171,振荡中心电压为-0。03Un时,系
12、统角为183。5,按最大振荡周期计3s计,振荡中心在该区间停留时间为104ms。装置中取延时150ms已有足够的裕度。2) -0。1UnUos0.7Uxn)转为检同期,检同期过程中计算Ux与Ua之间的角度与固有角度之差小于30允许合闸。无压或同期延时固定为0.5s。连续10S不能合闸,则返回;为防止手合于故障,开关跳开后,手合开入未消失前再次合于故障上,设一手合记数器,满10s后,方可开放手合功能。 手合记数器清零的条件:手合起动后整组复归时;开关为合位;手合记数器未满时,又来手合开入;上述条件不满足手合记数器加1。3.2。6 保护跳闸保护跳闸逻辑框图如图3。2。4所示图3.2。4 保护跳闸逻
13、辑框图3。2.7 相继速动相继速动逻辑框图如图3.2。5所示图3.2.5 相继速动逻辑框图3。2。8 不对称故障相继速动不对称故障相继速动逻辑框图如图3。2。6所示图3。2。6 不对称故障相继速动逻辑框图3.3 辅助保护功能3.3.1 PT断线闭锁装置在检测出一相、二相PT断线及三相失压时,PT报断线并发告警信号,同时距离保护自动退出工作。 3.3.2 极性校验新投运的保护装置,需对PT、CT一次接线进行校验。3.4 其他特性3.4.1 故障测距装置采用解微分方程算法,配合有限冲击响应(FIR)的数字滤波器,粗算出感受的电抗分量和电阻分量,再根据不同系统估算出电抗的斜率,准确计算出实际电抗.采
14、用该自适应阻抗测距的方法,提高了经过渡电阻接地的测距的准确度。a。 阻抗粗算: b。 的计算:c. 的确定由已知电压等级线路长度或自然功率确定两侧接地变压器的零序阻抗,如图3。4。1所示。4 技术数据4.1 基本数据4。1。1额定交流数据交流电压相电压U:100/V线路抽取电压UXL:100/V或100V交流电流5A或1A(订货注明)4.1.2 频率50Hz4。1.3 额定直流电压220V或110V(订货注明)4.1。4 打印机工作电压交流220V、50Hz4.1.5 交流回路过载能力交流电压: 1。2Un持续工作交流电流: 2In-持续工作 40In-1s4.1.6 功率消耗a. 交流电压回
15、路每相不大于0。5VAb。 交流电流回路:当In=5A时,每相不大于1VA;当In=1A时,每相不大于0。5VA.c。 直流电压回路:正常进行时,不大于40W;动作时,不大于60W。4.1.7 输出触点4.1.8 出口跳合闸触点:在电压不大于250V,电流不大于2A,时间常数L/R为5ms0.75ms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。4.1.9 出口信号及其它触点:在电压不大于250V,电流不大于0.5A,时间常数L/R为5ms0。75ms的直流有感负荷电路中,触点断开容量为20W,长期允许通过电流不大于3A。4.2 主要技术性能指标4.2.1 距离保护a
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