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1、许继电气保护及自动化事业部,WXH-810系列微机线路保护装置,第一篇WXH-810系列微机线路保护装置的保护原理及实现,WXH-810系列微机线路保护装置产品概述,WXH-810系列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。该系列装置适用于作35kV-110kV输电线路的保护装置。该系列装置还含有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。,WXH-810系列保护配置,WXH-810系列保护距离保护,WXH-811、WXH-815、WXH-817装置设置了三段式相间距离保护及三段式接地距离保护。WXH-816装置设置了
2、三段式相间距离保护及根据零序电流投入的两段式接地距离保护。相间距离保护采用圆特性阻抗继电器，接地距离保护采用四边形特性阻抗继电器。,WXH-810系列保护距离保护,距离保护的原理,距离保护是反应故障点至保护安装点之间的距离（阻抗）,并根据距离保护的远近而确定动作时间的一种保护。主要元件为距离（阻抗）继电器，根据电压、电流测知保护至短路点之间的阻抗值。 如上图所示，距离保护的三段时限特性。,基 本 原 理,WXH-810系列保护距离保护,距离保护的原理,距离保护的优点： 1.既反应电压的降低又反应动作电流的增大，灵敏度高。 2.保护范围不受运行方式的影响。 3.可以在多电源的复杂网络中保证动作的
3、选择性。,距离保护的缺点： 1.不能实现全线速动。,WXH-810系列保护距离保护,常用保护元件 阻抗计算 方向阻抗元件 比相式园特性阻抗元件 不对称故障开放元件 对应故障开放元件,距离保护的原理,WXH-810系列保护距离保护,接地阻抗计算:,阻抗计算元件,距离保护的元件介绍,单相接地经过渡电阻模型,Z = U /(I +Kz*3I0),WXH-810系列保护距离保护,阻抗计算元件,距离保护的元件介绍,Z = U /I ,相间阻抗计算 不考虑相间弧光电阻,相间短路模型,WXH-810系列保护距离保护,距离保护的元件介绍,多边形特性 方向阻抗元件,基本原理：首先计算故障相阻抗，然后进行动作区比
4、较， 由于正向故障阻抗与反向故障阻抗有明显差别，具有明确方向性。 缺点：当门口短路时，故障相电压接地于零，此时，故障相阻抗方向不明确，需另加方向元件把关；通常有记忆阻抗方向、第三相电压极化的阻抗方向、变化量方向等。,WXH-810系列保护距离保护,多边形特性说明： 1.小偏四边形主要保征门口短路可靠动作。 2.电抗线是为了防止接地距离超越，计算X后下倾 。 3.电阻线倾斜，与R轴夹角为60, 主要是躲负荷阻抗用。,距离保护的元件介绍,多边形特性方向阻抗元件,优点：躲负荷能力强,WXH-810系列保护距离保护,距离保护的元件介绍,阻抗继电器暂态特性,阻抗继电器稳态特性,暂态园特性阻抗继电器,暂态
5、园特性阻抗继电器,记忆正序电压,当前正序电压,园特性阻抗元件介绍,WXH-810系列保护距离保护,距离保护的元件介绍,园特性阻抗元件,优点： 1.耐过渡电阻能力较强。当用于短线路时，动 作特性可向第一相限偏移，进一步增加耐过 渡电阻能力。 2.明确的方向性。 缺点： 1.躲负荷能力较差。,WXH-810系列保护距离保护,距离保护的元件介绍,不对称故障开放元件,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。,阻抗元件在系统振荡时会误动作，为了保证系统振荡时距离保护不误动，振荡中故障可靠动作，必须增加故障开放元件。,|I2|+|I0|m|I1| m通常取0.50.7 I1为制动量，m为制动系
6、数，可以确保在振荡时不会动作。,WXH-810系列保护距离保护,距离保护的元件介绍,行为分析：,不对称故障开放元件,振荡与区内短路同时存在满足上述条件。 单相故障： I2F+I0F=2I1F 两相短路： I2F=I1F 两相短路接地：|I2F+I0F|=I1F,单纯振荡或振荡与区外短路同时不满足上述条件。 1.单纯振荡时正序电流很大，负序、零序接近零。 2.振荡和区外故障同时存在，本线路正序电流很大，零序、负序电流小。,WXH-810系列保护距离保护,距离保护的元件介绍,对称故障开放元件,振荡判别元件: 原理：判别测量振荡中心的电压 为正序电压， 是正序电压 和电流之间的夹角,系统电压向量图,
7、如图所示： 1.在在系统正常运行或系统振荡时，恰好反应振荡中心的正序电压； 2.在三相短路时，为弧光电阻上的压降，三相短路时过渡电阻是弧光电阻，弧光电阻上压降小于5,WXH-810系列保护距离保护,距离保护的元件介绍,对称故障开放元件,振荡判别元件:,短路电流电压向量图,分析： 1.实际系统线路阻抗角不为90，因而 需进行角度补偿。 如图： 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。 2.实际应用公式：,WXH-810系列保护距离保护,距离保护的元件介绍,对称故障开放元件,依据 在系统振荡时的变化曲线可以测量振荡周期。,WXH-810系列保护距离保护,距离保护的元件介绍
8、,对称开放元件判据：,当上述门槛满足后，延时一段时间后开放三相对称故障； 延时可取固定门槛，也可根据振荡周期实现自适应。 M1通常0.1，m2通常0.25,对称故障开放元件,WXH-810系列保护距离保护,WXH-810系列距离保护原理,保护启动 元件,相电流突变量启动元件DI1、静稳破坏检测元件 零序电流辅助启动元件I04,选相元件,电流突变量选相,电流稳态量选相,WXH-810系列保护距离保护,接地距离 多边形特性零序方向元件,实际应用说明： 1.接地距离动作特性为多边形特性,始终带偏移特性,方向元件为零序功率方向元件。,WXH-810系列保护距离保护,相间距离,阻抗继电器暂态 特性,阻抗
9、继电器稳态 特性,实际应用说明： 极化电压Uz: 1.启动后0-150ms,采用八周前的记忆正序电压作为极化量。 2.启动150ms后, 采用当前正序电压作为极化电压,|U1|8V时, 对于距离段若为正方向或UCOS动作,增加偏移圆特性;对于距离段在首次计算阻抗在II段范围内之后增加偏移圆特性。否则为上抛特性。,WXH-810系列保护距离保护,距离保护逻辑,距离I.II段不考虑系统发生振荡的影响， 如距离I段动作逻辑出口，距离II段动作 则固定，开始计时，延时到出口跳闸， 距离III段动作则开始计时，延时到出口跳闸,突变量启动 0150ms,突变量启动或I04 辅助启动150ms 后或静稳启动
10、,本阶段需考虑振荡的影响，不对称故障由元 件由I012元件开放；在未发生振荡时三相对 称故障有DI2元件开放；在检出发生振荡时， 由BC相UCOS元件开放三相对称故障;距离I、 II段动作后如开放元件动作，且满足延时条 件出口跳闸；距离III段动作延时到出口跳闸,WXH-810系列保护距离保护,距离保护手合加速逻辑,计算六种阻抗,任一阻抗满足条件后延时30MS 出口永跳。,WXH-810系列保护零序保护,WXH-810系列保护装置设置了段零序电流(方向)保护。WXH-816无零序保护。零序保护的投退由压板控制，每段都可由控制字选择经方向或不经方向元件闭锁，零序方向元件的电压门槛不小于1 V，不
11、大于2 V。,WXH-810系列保护零序保护,零序保护的原理,零序保护是根据大接地电流系统发生接地故障时出现较大的零序电流且故障线路的零序功率方向由线路流向母线的原理构成的一种保护。,基 本 原 理,WXH-810系列保护零序保护,常用保护元件 零序方向过流,零序保护的原理,零序保护的优点 对高阻接地故障有较高的灵敏度,零序保护的缺点 保护范围受系统运行方式影响较大。 不能实现全线速动。,WXH-810系列保护零序保护,零序方向过流,零序保护的元件介绍,零序功率方向判据,零序过流判据,零序功率正方向元件,零序过流元件, 三相TV断线判据： (有效值)且正序电压小于0.5 Un。 用于小电流接地
12、系统的判据为： 一相或两相TV断线判据： 任两相线电压的模值之差大于18 V； 三相TV断线判据： 三个线电压均小于18 V且任一相电流大于0.06 In。,WXH-810系列保护辅助判据,TA回路自检 TA断线 无零序电压但零序电流持续12s大于IV段定值，则报TA断线； TA回路异常 三电流之和是否同零序电流回路的采样值相符，如果持续60ms电流差值大于1.4In，则报TA回路异常。,第二篇WXH-810系列保护装置结构和系统设计思路,WXH-810系列保护装置结构和设计思路,保护装置结构 平台通用性设计 高可靠性设计 人性化设计 开放性设计,WXH-810微机保护装置硬件结构,保护装置采
13、用新一代32位基于DSP技术的通用硬件平台。 整体大面板。 全封闭机箱，硬件电路采用后插拔式的插件式结构。 CPU电路板采用6层板，并采用表面贴装技术，提高了装置可靠性。,WXH-810微机保护装置硬件介绍,通用的DSP型保护模块 32位浮点DSP技术 16位AD转换 装置自检功能强大，开出可自检到继电器线圈。 硬件存储容量大 报告输出全汉化,WXH-800微机保护装置硬件介绍,通用的人机接口模块 友好的人机界面：大屏幕、图形化、汉化、彩色液晶。也可以通过PC机进行操作。 支持RS232、RS485、Ethernet等多种通信接口 采用国际通用标准规约（IEC60870-5-103、IEC60
14、870-5-104），灵活配置，充分满足不同用户的要求，方便与不同厂家的产品互联。,系统设计思路一平台通用性设计,平台通用性设计 各保护插件硬件统一 便于维护、生产、开发,系统设计思路 高可靠性设计,高抗干扰性设计 完善的干扰屏蔽吸收措施 多层印制板的采用 专业的印制板走线布局 高电磁兼容能力机箱结构的采用,达到标准规定的最高电磁兼容能力指标,系统设计思路 高可靠性设计,硬件冗余设计 保护出口由多个CPU管脚控制 独立16位A/D,系统设计思路 高可靠性设计,完备的自检功能 微处理系统硬件损坏自检 通道异常自检,系统设计思路 人性化设计,界面友好易操作 全中文显示 操作界面图形化,系统设计思路 人性化设计,调试方便易分析 大容量事件信息存储 零漂及刻度无需现场调整 具有完备的故障信息记录功能 配套完善、灵活的调试及离散分析软件 支持就地及网络打印输出两种模式,系统设计思路 开放性设计,接口灵活丰富 串口通信 与监控或保护管理机相连 GPS接口,放映完毕 谢谢！,
