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，請以實際產(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、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，裝置實現(xiàn)了元件級、模塊級、總線級三級監(jiān)視點，可以監(jiān)視裝置任一個點的數(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?？偩€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)電抗器的實際銘牌參數(shù)自動生成各個保護(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)動作靈敏度低，可靠性差的種種缺點，大大提高了靈敏性和可靠性。動作方程為： 3U 0 j 3I0 X L03U 0 j 3I0 X s0。試驗證明，比幅式零序方向原理

4、匝間保護(hù)能保證帶線路正?？粘?、非全相空充電抗器以及空充外部故障時，匝間保護(hù)不誤動，在空充匝間短路故障時保護(hù)靈敏、快速動作。在電抗器發(fā)生 1.7匝間短路故障時，保護(hù)靈敏動作。自適應(yīng)變特性的綜合差動保護(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保護(hù)，形成了不同原理差動保護(hù)間的冗余性和互補(bǔ)性。各個原理的差動保護(hù)均采用自適應(yīng)變特性技術(shù)，既有反映嚴(yán)重故障的快速動作區(qū)、典型故障的一般動作區(qū)，又有反映接地輕微故障的靈敏動作區(qū)。裝置自動根據(jù)不同的故障類型，自適應(yīng)選擇不同動作特性和不同濾波算法，達(dá)到繼電保護(hù)“四性”的辨證。試驗證明，差動保護(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

5、，在區(qū)內(nèi)各種故障均能可靠動作，典型故障動作時間不大于 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）；一種三相同時刻采樣值啟動保護(hù)方法（專利號：200410102433.4）。目錄1 應(yīng)用范圍32、產(chǎn)品特點32.1 裝置系統(tǒng). 3人機(jī)界面人性化4保護(hù)性能特點53、專利技術(shù)6概述111.11.21.3應(yīng)用范圍1產(chǎn)品特點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分相差動保護(hù)7零序差動保護(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)工具實現(xiàn)保護(hù)透明化設(shè)計，變動作特性原理使保護(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。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 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“啟動保護(hù)動作”的方式，杜絕保護(hù)裝置硬件故障引起的誤動。強(qiáng)能力軟硬件設(shè)計上采取充分的措施，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 采樣出錯導(dǎo)致的裝置誤動；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、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，裝置發(fā)告警信息，并閉鎖保護(hù)。可視化的邏輯開發(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，實現(xiàn)微機(jī)保護(hù)的完全透明化設(shè)計。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，有豐富的實時數(shù)據(jù)，美觀實用。獨特的傳動試驗設(shè)計可以在不施加電流電壓的情況下，通過傳動試驗，檢驗現(xiàn)場各跳閘回路的接線。方便的通信對點功能現(xiàn)場可在不具備保護(hù)功能試驗條

10、件的情況下，通過通信對點菜單，使裝置向自動化系統(tǒng)上送相關(guān)保護(hù)動作信息、告警信息等，非常方便地進(jìn)行通信對點試驗。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啟動錄波并打印功能，可打印出正常時各側(cè)的電流電壓的幅值、相位，方便用戶在電抗器投運(yùn)時進(jìn)行各側(cè)電流電壓的極性校驗。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：分相差動保護(hù)分相差動速斷保護(hù)零序差動保護(hù)零序差動速斷保護(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)在一臺裝置中實現(xiàn)，所有的交流量只接入裝置一次。CT(即無 TA3)時，小電抗器過流(負(fù)荷)保護(hù)電流用主電抗器當(dāng)中性點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，每相不大于 0.5 VA；交流電流回路：當(dāng)額定電流為 1 A 時，每相不大于 0.5 VA；當(dāng)額定電流為 5 A 時，每相不大于 1 VA；直流回路： 正常運(yùn)行時，每個保護(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)動作時，每個保護(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 動作時間差動速斷：不大于 20 ms(1.5 倍整定值)；分相電流差動：不大于 25 ms(2.0 倍整定值)；零序電流差動：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；比率制動系數(shù)誤差不超過5%；4后備保護(hù)延時誤差不超過 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 個保護(hù)裝置可循環(huán)、跳閘后 6 個100 次故障事件所有電流電壓波形；。2.2.3.2正常波形正常時保護(hù)可容量10 個所有電流電壓波形，以供或校驗極性。2.2.3.3異?？裳h(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、裝置長期起動等。2.2.4 對時方式IRIG-B 碼對時；GPS 脈沖對時（分脈沖或秒脈沖）；系統(tǒng)絕對時間的對時命令2.2.5 輸出觸點信號觸點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)實驗條件下，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 1 min 試驗,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 1 min 試驗，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)定的試驗大氣條件下，能耐受幅值為 5kV 的標(biāo)準(zhǔn)雷電波短時沖擊檢驗。2.

16、2.8電：裝置輸出觸點電路在電壓不超過 250 V，電流不超過 0.5 A，時間常數(shù)為 5ms0.75 ms 的負(fù)荷條件下，產(chǎn)品能可靠動作及返回 1 000 次；機(jī)械：裝置輸出觸點不接負(fù)荷，能可靠動作和返回 10 000 次。52.2.9能力輻射電磁場干擾試驗：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：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：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：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：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：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：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：符合 IEC 60253-22-6:2001 中第 4 章的規(guī)定。工頻干擾試驗：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 級的振動響應(yīng)，沖擊響應(yīng)檢驗； 條件：能承受嚴(yán)酷等級為 I 級的振動耐久，沖擊及碰撞檢驗。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，平均最大相對濕度不超過 50%

19、。通以太網(wǎng)通信口：4 個；RS-485 通訊接口：2 個。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 分相差動保護(hù)分相差動保護(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 動作方程以 A 相為例，分相電流差動動作方程如下：Iop Iop 0，當(dāng)Ires I res 0時(3-1-1)IIS *(IINI)，當(dāng)I I時opop 0resres 0re

20、sres 0ITIopI(3-1-2)I I/2 resTN上式中Iop 為差動電流，Iop 0 為差動動作電流定值，Ires 為制動電流，S 為比率制動系數(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動作特性圖IopIop.00Ires.0Ires圖 3-1-1分相差動保護(hù)動作特性圖7S3.1.3保護(hù)邏輯圖主保護(hù)硬壓板投入主保護(hù)軟壓板投入差動保護(hù)控制字為1&分相差動動作分相差動啟動元件動作分相差動元件動作&CT異常閉鎖差動定值為1&CT異常檢測CT異常信號圖 3-1-2分相差動保護(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，延時 8s 判為 CT 異常。通過定值“CT 異常閉鎖差動”控制 CT 異常判別出后是否閉鎖差動保護(hù)。當(dāng)“CT異常閉鎖差動”整定為“0”時，CT 異常后不閉鎖差動保護(hù)；整定為“1”時，差流大于 1.2 倍額定電流時開放差動保護(hù)，小于 1.2 倍額定電流時閉鎖差動保護(hù)。3.1.5 分相差動速斷當(dāng)任一相差動電流大于分相差動速斷定值，瞬時動作于跳閘。分相差動速斷保護(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&分相差動速

22、斷動作差動速斷控制字為1分相差動速斷啟動元件動作分相差動速斷元件動作圖 3-1-3分相差動速斷邏輯圖3.1.6 差流越限告警當(dāng)任一相差動電流大于 0.5 倍分相電流差動最小動作電流定值，延時 5s 報差流越限信號。差流越限保護(hù)邏輯圖如下圖所示：差流越限元件動作&差流越限信號5s差動保護(hù)控制字為1圖 3-1-4差流越限保護(hù)邏輯圖3.2 零序差動保護(hù)零序差動保護(hù)能反映電抗器單相接地短路故障。零序差動保護(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 為零序差動電流，Iop 0 為零序差動動作電流定值，Ires 為零序制動電流，S為制動系數(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動作特性圖IopIop.00Ires零序差動保護(hù)動作特性圖圖 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保護(hù)控制字為1&零序差動動作零序差動啟動元件動作零序差動元件動作&CT異常閉鎖差動定值為1&CT異常檢測CT異常信號圖 3-2-2零序差動保護(hù)邏輯圖3.2.4零序差動速斷當(dāng)零序差動電流大于零序差動速斷定值，瞬時動作于跳閘。零序差動速斷保護(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&零序差動速斷動作差動速斷控制字為1零序差動速斷啟動元件動作零序差動速斷元件動作圖 3-2-3零序差動速斷邏輯圖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，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3U 0 和3I0電抗器匝間短路時，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)的動作量為| 3U 0 j3 I 0 X L o | j3 I 0 ( X S o X L o ) |，制動量|

26、3U 0 + j3 I 0 X S o |為零。即使短路匝數(shù)很少時，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)的動作量遠(yuǎn)大于制動量，保護(hù)也能靈敏動作。3.3.2.2電抗器接地故障 K2圖 3-3-3 電抗器接地故障時3U 0 和3I0電抗器接地短路時，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)的動作量為| 3U0 j3 I0 X L o | j3 I0 ( X S o X L o ) |，制動量| 3U0 + j3 I0 X S o |為零。同上分析，保護(hù)的動作量遠(yuǎn)大于

27、制動量，保護(hù)靈敏動作。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3U 0 和3I0電抗器外部接地短路時，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)的動作量3-3-4 所示。此時匝間保護(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，制動量為|+ 3 I 0 X S o |近似等于| 3 I 0 X L o |，動作量遠(yuǎn)小于制動量，保護(hù)可靠不動

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?？粘?、非全相空充以及空充外部故障時，保護(hù)可靠不誤動，而在空充故障時，保護(hù)靈敏快速動作。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，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作電流整定值時，帶時限動作于跳閘。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)出口過流元件動作過流保護(hù)啟動元件動作圖 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 大于動作電流整定值時，帶時限動作于跳閘。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)動作方程滿足匝間保護(hù)動作3Io匝間保護(hù)啟動電流低阻抗輔助判據(jù)動作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

31、作零序過流啟動元件動作圖 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作電流整定值時，動作于告警。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，小電抗器過流(負(fù)荷)保護(hù)電流用CT 電流，無專當(dāng)中性點電抗器有用 CT 時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)的動作電流時，帶時限動作于跳閘。

32、當(dāng)小電抗器零序電流大于過負(fù)荷保護(hù)的動作電流時，帶時限動作于告警。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)出口過流元件動作小電抗器過流啟動元件動作圖 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 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完全獨立的、相同的 CPU 板，并具有獨立的采樣、A/D 變換、邏輯計算及啟動功能，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，液晶顯示當(dāng)前時間、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，可方便的實現(xiàn)自檢和互檢，同時減少各部分的關(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)為與自動化系統(tǒng)連接節(jié)點端口。設(shè)有兩組獨立的通訊接口 RS-485，支持 IEC60870-5-103 通訊規(guī)約。可滿足 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啟動遠(yuǎn)方跳閘開出 40809啟動遠(yuǎn)方跳閘開出 51011備用開出 61213備用開出 71415備用開出 8備用開出啟動邊斷路器失靈開出2021啟動中斷路器失靈開出 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，表示本裝置處于檢修狀態(tài)。此時裝置各類信息不再向自動化系統(tǒng)上傳，對自動化下發(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脈沖對時開入B碼對時開入直流+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 對時脈沖接點，對保護(hù) CPU 對時，可進(jìn)行脈沖對時（分脈沖或秒脈沖）或 B 碼對時。F03、F04 為 B 碼對時脈沖接點，對保護(hù) CPU 對時。F07、F08 為強(qiáng)電復(fù)歸開入接點，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，保護(hù)正常運(yùn)行時此接點斷開，保護(hù)裝置失電后，接點閉合。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插件實現(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 個以太網(wǎng)口、2 個 RS-485 通口、1 個網(wǎng)絡(luò)打印 485 串口、1 個打印 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，可實現(xiàn)三種通訊方式：可作為網(wǎng)關(guān)使用；可實現(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 485 口和 8 個通信狀態(tài)指示燈。插件上的調(diào)試口設(shè)計使用不提供用戶使用。E01、E02 為電源控制接點，將電源線中串入此接點，常時不帶電，在有報文需要打印時，管理機(jī)將該接點閉合，導(dǎo)通交流電源。GPS 對時的接口有脈沖接點和 B 碼對時。E04、E05 為 GPS 對時脈沖接點，可進(jìn)行脈沖對時（分脈沖或秒脈沖）。E16、E17 為 B 碼對時接口，主要用于人機(jī)接口時鐘對時。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。實際應(yīng)用時，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WKB-801A 保護(hù)裝置觸點原理圖如圖 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遠(yuǎn)方跳閘啟動遠(yuǎn)方跳閘n801n802n803n804n805n806n807n808n809n810啟動邊斷路器失靈備用備用備用備用n811n812n813n814n815n816n817n818n819n820啟動中斷路器失靈備用備用備用備用n821n822n823n824n825n826n827n828n829n830備用n831n832圖 4-5