WMZ-41A说明书

WMZ-41A微机母线保护装置技术说明书使用说明书编写胡明辉毛乃虎审核夏俊陈亚强批准郭效军V:2.0国电南京自动化股份有限公司2002年6月*本说明书可能会被修改，请注意最新版本资料*2002年6月第2版第1次印刷第一部分技术说明书目次1概述………………………………………………………………………………………………11.1功能特点………………………………………………………………………………………11.2保护配置………………………………………………………………………………………11.3主要技术参数…………………………………………………………………………………22保护原理说明……………………………………………………………………………………42.1电流差动保护…………………………………………………………………………………42.2抗TA饱和措施…………………………………………………………………………………42.3电压闭锁………………………………………………………………………………………52.4双母线运行方式的识别与跟踪………………………………………………………………62.5断路器失灵保护………………………………………………………………………………72.6母联失灵保护…………………………………………………………………………………82.7母联死区保护…………………………………………………………………………………82.8母联充电保护…………………………………………………………………………………92.9母联过流保护…………………………………………………………………………………92.10TA断线监视…………………………………………………………………………………92.11TV断线监视…………………………………………………………………………………92.12直流稳压电源监视…………………………………………………………………………103有关保护整定的说明……………………………………………………………………………113.1保护整定原则…………………………………………………………………………………113.2主TA变比不一致的处理……………………………………………………………………133.3整定值清单……………………………………………………………………………………14·概述·11概述WMZ-41A是在WMZ-41基础上改进而成的新型微机母线保护装置。装置采用整面板背插式机箱结构，保持WMZ-41成熟的保护原理及算法，吸取WMZ-41多年成功的运行经验，提高了整体技术性能。由其构成的GZM-W41A系列微机母线保护柜可适用于500kV及以下各种电压等级、各种接线方式的母线保护。1.1功能特点WMZ-41A型微机母线保护装置以32位主CPU为核心，CPU板采用6层印制板，贴装工艺；模拟量转换采用高精度16位模数转换器。大屏幕彩色汉化液晶显示，菜单化操作，可方便进行各种软硬件测试。采用带比率制动特性的完全电流差动判据，利用采样值算法及突变量算法实现快速母线差动保护。采用同步识别法抗TA饱和措施，有效地消除了TA饱和对差动保护的不利影响。在母线区内故障时，保护迅速出口。而区外故障时，保护可靠不误动。当系统发生相继故障或故障发展时，保护均能正确而快速地反应。自动跟踪、识别双母线运行方式，并可适应于母联带出线、旁路兼母联、母线兼旁路等各种特殊运行方式。对系统并列、解列或出线倒闸过程中的各种运行状态，均能确保母线安全运行。主TA变比不一致时，用户在现场可设置解决。配置中文打印机，可打印定值报告、采样报告、自检报告及故障报告；其中故障报告可记录最近8次故障，有三种打印格式如：简明故障报告，采样值故障报告，波形故障报告。多种可选的通信接口（RS485/RS422/RS232）。机柜正面可设置模拟系统主接线图，运行方式一目了然；在隔离开关辅助接点出错情况下，可借助手动小开关强行设置运行方式，实用方便。整面板、背插式机箱结构型式，强弱电完全分开。多层布线印刷电路板工艺，抗干扰能力强。调试简单，维护方便。·概述·21.2保护配置分相式电流差动保护复合电压闭锁线路断路器失灵保护（可选）母联断路器失灵保护母联死区保护母联充电保护母联过流保护（可选）TA断线监视闭锁TV断线监视直流稳压电源监视1.3主要技术参数1.3.1额定参数直流电源：220V或110V(允许波动范围：80%～110%)交流电压：100V/3或100V额定电流：5A或1A额定频率：50Hz交流电源：单相220V（允许波动范围：85%～110%）1.3.2技术指标内外故障判定时间3ms保护整组动作时间：18ms定值误差：5%1.3.3功耗直流电源回路：100W（正常工作）200W（所有保护启动）交流电流回路：1VA/相（Ie=5A）0.5VA/相（Ie=1A）交流电压回路：1VA/相1.3.4过载能力·概述·3交流电流回路：2倍额定电流，连续工作20倍额定电流，工作10s40倍额定电流，工作1s交流电压回路：1.2倍额定电压，连续工作1.3.5绝缘性能绝缘电阻在标准大气条件下，装置的带电部分和非带电部分对外壳之间、以及电气上无联系的各回路之间的绝缘电阻值不小于100MΩ（用500V摇表测量）。介质强度在标准大气条件下，装置承受频率为50Hz、电压2000V的1min耐压试验而无击穿闪络及元器件损坏现象。试验过程中，任一被试回路加电压时，其余回路应互连并接地。冲击电压在标准大气条件下，装置的电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地以及各回路之间，通过1.2/50μs的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压5kV。1.3.6耐湿热性能装置通过GB/T2423.9-89规定的湿热试验。最高试验温度+40℃，最大湿度95%，试验时间为48h。1.3.7抗电磁干扰性能脉冲群干扰装置通过GB/T14598.13-1998规定的3级频率为1MHz及100KHz的脉冲群干扰试验。快速瞬变干扰装置通过GB/T14598.10-1996中规定的4级4kV快速瞬变干扰试验。·保护原理说明·42保护原理说明2.1电流差动保护引入母线上所有支路（包括母联或分段）的三相电流构成具有比率制动特性的分相电流差动保护（对于35kV母线保护，可采用A、C两相式电流差动保护）。取各支路同相电流和的绝对值作为动作量NjjdiI1，而取各支路同相电流绝对值之和作为制动量NjjfiI1。其动作方程为：启动元件：IcdiNjj1；………（1）动作元件：011NjjNjjiKsi………（2）式中：ji：第j支路的电流N：参与差流计算的支路数Icd：动作门坎Ks：制动系数（Ks1）若母线上各支路电流同时满足方程（1）、（2），即认为“母线故障”。差动保护动作。以上两个动作判据是建立在“各单元主TA变比相同，电流极性正确”基础上的。而当主TA变比不一致时，应通过引入“电流平衡系数”处理。各单元电流极性（从主TA二次到保护装置内小TA二次输出）的正确性，应通过试验来确认。对双母线或单母线分段，母联单元被视为I母上的普通单元，即母联电流引入极性与I母各单元的电流极性相同。在保护程序中，动作判据用电流的瞬时值（即采样值）算法进行计算。2.2抗TA饱和措施当系统发生故障而TA发生饱和时，由于饱和TA的二次不能正确反应一次电流，这将使动作判据中的差动量Id不能正确反映母线各支路一次电流的实际分配，从而导致差动保护装置的误判。·保护原理说明·5WMZ-41A微机母差保护采用“同步识别法——全新的抗TA饱和新方案”解决了TA饱和对母线差动保护的不利影响。同步识别法基于如下准则：●在系统发生故障瞬间，无论一次电流有多大，TA不可能立即饱和。从故障发生到TA饱和至少经1/4周波的时间，在此期间TA能正确传变一次电流。●TA饱和后，二次电流波形出现畸变、缺损，但当一次电流过零点附近时，饱和TA二次侧将出现一个线性传变区。（即其二次电流能正确反应一次电流）同步识别法的实质：是判别“故障发生”与“差流越限”是否同步发生。若“故障发生”与“差流越限”同时出现，则认为“差流越限”是由母线区内故障引起。此时差动保护在5ms以内，发出“动作指令”并记忆下来，快速切除故障。若判别到“故障发生”与“差流越限”不是同时出现，而是“故障发生”在前而后出现“差流越限”，则认为“差流越限”是由母线区外故障TA饱和所引起。此时将母差保护闭锁一个周波，然后在下一周波内重复上述判别。若仍是区外故障，则在随后的每个周波内判别一次，直到区外故障消失；若发展成了区内故障，则经判定后发出跳闸命令。2.3电压闭锁为了防止由于差动及失灵出口回路的误碰或出口继电器损坏等原因而导致母线连接元件误跳闸，在保护装置中采用复合电压闭锁跳闸出口。复合电压元件采用低电压、零序电压、负序电压及电压突出变量构成。电压突变电压突变是利用本周波电压的采样值与前一周波电压的对应采样值进行比较。其判据为：1UuukTk式中：uk：当前采样点的电压值uk-T：前一周波对应采样点的电压值U1：电压突变定值低电压低电压动作条件：三相电压中的任一相电压小于低电压定值。负序电压负序电压动作条件：由各相电压通过负序滤过计算所得负序电压大于负序电压定值。·保护原理说明·6零序电压零序电压动作条件：自产零序电压或外接零序电压（即TV开口三角形电压）大于零序电压定值。复合电压闭锁判据由以上四个判据经“或”逻辑构成。电压闭锁接点串入母差或失灵保护每个元件的出口跳闸回路中。母联单元出口跳闸回路中根据用户要求可不经电压闭锁接点。对双母线系统，当其中一段母线TV检修或TV回路发生断线时，低电压动作将使整套母线保护失去电压闭锁功能。为解决此问题，在保护柜上配置TV投切开关，方便运行人员“投上或退出”该段母线的电压判别功能。双母线正常并列运行时，“I母TV”及“II母TV”投切开关应同时置于“投”位。当I母TV检修时，将“I母TV”置于“退”位，此时装置发“I母TV（断线）”信号，两条母线保护的电压闭锁均取自II母电压。当II母TV检修时，将“II母TV”置于“退”位，此时装置发“II母TV（断线）”信号，电压闭锁均取自I母电压。当母线保护配置有线路断路器失灵保护时，针对“线路末端发生故障（断线）母线电压动作灵敏度下降”的问题，电压闭锁设置高、低（用于失灵）两套整定值。线路断路器失灵保护启动后，电压整定值自动切换到更灵敏的低定值，从而确保电压元件可靠动作，开放各单元出口回路。2.4双母线运行方式的识别与跟踪双母线保护装置能自动识别一次系统的运行状态并跟踪各单元倒闸操作后形成新的运行状态，从而确保双母线保护动作的正确性及选择性。将运行于双母线的所有单元隔离开关辅助接点（常开接点）引入保护装置，对其接点状态通过电流校验确定无误后，形成双母线运行“状态字”。还应接入母联开关辅助接点（常开接点），以解决“双母线分列运行发生死区故障时母差可能产生的错误动作行为”问题。在双母线保护装置中，配置有两套“小差”（按母线设置的分差动）及“大差”（两条母线总电流差动），两小差根据其“运行状态字”分别计算差流，各单元电流在两小差保护中实现无触点切换。正常运行时，在I母小差的差电流中将母联电流判别为“+”；而II母小差的差电流中母·保护原理说明·7联电流则为“-”。大差取两段母线上所有联接单元电流（不计入母联单元电流）进行计算。若I母小差与大差同时动作，装置发“I母差动”动作信号；若II母小差与大差同时动作，装置发“II母差动”动作信号；此时，所有运行于故障母线上的单元将被跳闸，以切除故障。在双母线单元倒闸操作过程中，由于同一单元在I母以及在II母的隔离开关辅助接点同时合上，双母线处于并母方式。此时，保护装置自动进入互联状态。在互联状态下，无论I母线或II母线发生故障，保护装置大差动作无选择性地切除两段母线上所有联接单元。此时两小差将不起作用。在采用自动互联时，若隔离开关主触头与辅助接