WMH-801A新六统一智能变电站220kV母线保护技术说明书.pdf

WMH 801A 新六统一智能变电站母线保护 技术及使用说明书 许继电气股份有限公司许继电气股份有限公司 XJ ELECTRIC CO LTD 许继电气股份有限公司 许继集团 许继电气股份有限公司版权所有 Ver 1 00 本版本说明书适用于 WMH 801 系列 Ver1 00 版本及 以上程序 许继电气股份有限公司保留对本说明书进 行修改的权利 当产品与说明书不符时 请以实际产 品为准 2014 02 第一次印刷 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 前前 言言 1 应用说明应用说明 WMH 801 系列是全面支持新一代智能变电站的继电保护装置 满足国网公司 Q GDW441 2010 智能变电站继电保护技术规范 以及南方电网 Q CSG11006 2009 数 字化变电站技术规范 等标准的技术规范要求 所有保护装置按照 Q GDW396 2010 IEC61850 工程继电保护应用模型 规范进行保护逻辑建模 保护装置在满足 可靠性 选 择性 灵敏性 速动性 的基础上 利用电子式互感器的特性进行了一些新原理 新特性的 保护性能提升工作 2 产品系列特点产品系列特点 2 1 逻辑开发可视化逻辑开发可视化 所有保护软件在统一软件平台上使用 VLD 可视化逻辑编程工具实现 保护源代码完全 由软件机器人自动生成 正确率达到 100 杜绝了人为原因产生软件 Bug 保护逻辑均由 基本的算法 逻辑功能元件或组件组成 2 2 事故分析透明化事故分析透明化 通过分层 模块化 元件化的设计 装置内部实现了元件级 模块级 总线级三级监视 点 可以监视装置内部任一个点的数据 发生事故后通过透明化事故分析工具 可以对故障 进行快速准确的定位 装置硬件设有大容量存储芯片 可以记录一次故障全过程保护内部各 元件的动作情况 达到事故波形全程回放再现 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 2 3 全生命周期的状态监测全生命周期的状态监测 WMH 801 系列保护装置具有全面的软硬件自检及防护功能 在保护装置的运行中周期 性进行 CPU 插件上各元器件的自检工作 实时监视电源插件的工作状态 及时将各种自检 信息上送监控系统 2 4 可靠的抗干扰措施可靠的抗干扰措施 限于目前电子式互感器的技术发展和应用水平 针对应用中多次出现的各种异常可导致 保护误动的模拟量数据干扰 保护装置通过时域识别和频域分析相结合的方法能够有效的避 免采集回路不正常工作产生的异常数据对保护的干扰 2 5 人性化的人机界面人性化的人机界面 XJ GUI 和现场调试向导的成功应用 降低了现场维护和运行人员的工作强度 使运行 维护工作变得轻松 借助 XJ GUI 界面设计工具 实现操作界面的灵活定制及人性化设计 主接线图及丰富的实时数据的显示 类 WINDOWS 菜单 通过菜单提示 可完成装置的全部操作 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 1 目目 录录 1 概述 1 1 1 应用范围 1 1 2 保护配置 1 1 3 装置主要特点 2 2 技术指标 2 2 1 基本电气参数 2 2 2 主要技术指标 3 2 3 环境条件 6 2 4 通信接口 6 3 保护原理介绍 7 3 1 差动保护 7 3 2 母联失灵保护 15 3 3 断路器失灵保护 17 3 4 母联充电过流保护 20 3 5 母联非全相保护 21 3 6 交流断线告警 22 3 7 运行方式识别 23 3 8 自检功能 25 4 装置硬件介绍及典型接线 28 4 1 装置整体介绍 28 4 2 结构与安装 30 4 3 装置插件介绍 31 4 4 过程层插件端子定义 34 5 装置状态监视信息 38 5 1 装置状态监视遥测信息 38 5 2 告警信息 39 5 3 状态变位信息 40 6 定值 软压板清单及整定说明 40 6 1 装置定值清单 40 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 2 6 2 装置定值整定说明 42 6 3 装置软压板整定说明 43 7 后接线装置使用说明 48 7 1 面板布置图 48 7 2 装置功能按键说明 49 7 3 命令菜单 50 7 4 液晶显示说明 52 7 5 正常运行操作 53 7 6 动作及异常处理 55 8 前接线装置使用说明 56 8 1 面板布置图 56 8 2 液晶显示说明 57 8 3 正常运行操作 58 8 4 动作及异常处理 59 9 过程层通讯 61 9 1 过程层链路信息 61 9 2 网络联接 62 10 保护调试大纲 69 10 1 装置检查 69 10 2 SV 及 GOOSE 检查 70 10 3 保护定值校验 71 11 订货须知 74 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 1 1 1 概述 概述 1 1 应用范围 应用范围 WMH 801 系列装置为微机实现的数字化母线保护装置 适用于 750 kV 及 750 kV 以下 各种电压等级 各种主接线方式的母线 作为发电厂 变电站母线的成套保护装置 保护装 置用于智能变电站 满足 直采 直跳 接口要求 也支持 SV 过程层网络接收及 GOOSE 网络跳闸模式 模拟量采用 FT3 格式或 IEC 61850 9 2 点对点接入 开关量采用 GOOSE 接 入 装置遵循 Q GDW 175 2013 变压器 高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化 设计规范 标准 功能配置接口以及保护定值 报告格式 均按照此标准进行设计 WMH 801A 应用于 220kV 及以下电压等级的双母 双母双分 主接线形式 保护允许 连接支路数最大为 24 个 含母联及分段支路 过程层 SV 采用 IEC 61850 9 2 点对点接入 方式 WMH 801A 母线保护支持传统后接线 软件型号 WMH 801A DA G MPX 和前接线 软件型号 WMH 801A FA G MPX 两种装置 其中后接线装置为传统按键操作方式 前接线装置为触摸屏操作 1 2 保护配置 保护配置 WMH 801A 装置均包含 主机箱和子单元 主机箱完成保护功能和通信功能 子单元 完成数据采集及转发功能 装置的主要保护功能 分相式常规比率制动差动保护 分相式突变量比率制动差动保护 大差后备保护 差动保护复合电压闭锁 母联死区保护 母联失灵保护 断路器失灵保护 断路器失灵保护复合电压闭锁 母联充电过流保护 选配 母联非全相保护 选配 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 2 线路失灵解除电压闭锁 选配 CT 断线告警 CT 断线闭锁 PT 断线告警 母线运行方式自动识别 SV 信号及通道状态检测 链路中断 接收不匹配 GOOSE 信号及通道状态检测 链路中断 接收不匹配 过程层接口状态监测 接收功率 发送功率 光口温度 1 3 装置主要特点 装置主要特点 动作速度快 典型故障动作时间不大于 20ms 采用稳态量差动保护和突变量差动保护相结合 在保证保护可靠性基础上 大大 提高了高阻接地故障和振荡中故障时保护的灵敏度 采用 启动 跳闸 的模式 由 SV 第二路 AD 数据完成启动功能 第一路 AD 完成保护逻辑运算 第一路 AD 和第二路 AD 与 逻辑后动作于 GOOSE 跳 闸出口 自适应能力强 可以自动适应母线的各种运行方式 倒闸过程可根据刀闸位置自 动识别 自动完成各种运行方式下的母线各段小差电流计算和出口回路的动态切 换 操作界面直观丰富 采用类 Windows 图形界面设计 菜单简洁 内容丰富 方便 运行人员查看母线上所有设备运行状态 核对潮流信息 刀闸强制操作方便 当支路刀闸位置错误时 可以通过整定软压板的方式强制投 退刀闸 设置有强制使能压板 当刀闸开入跟强制使能同时存在时 优先判别强 制投退状态 2 2 技术指标 技术指标 2 1 基本电气参数 基本电气参数 2 1 1 额定交流数据额定交流数据 输入方式 数字量 61850 9 2 点对点传输方式 额定频率 fn 50 Hz WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 3 2 1 2 额定直流数据额定直流数据 220 V 或 110 V 允许变化范围 80 115 2 1 3 功率消耗功率消耗 直流回路 主机箱装置不大于 40 W 子单元装置不大于 40 W 2 2 主要技术指标 主要技术指标 2 2 1 差动保护差动保护 差动保护启动电流定值整定范围 按二次值整定 0 05 20 In 差动保护启动电流定值误差 2 5 或 0 01 In 差动保护装置动作时间 在两倍整定电流 0 5 倍低电压定值下 装置动作时间不 大于 20 ms 2 2 2 断路器失灵保护复合电压闭锁元件断路器失灵保护复合电压闭锁元件 低电压闭锁定值整定范围 按二次值整定 0 V Un 低电压闭锁定值误差 2 5 或 0 1 V 零序电压闭锁定值 3U0 整定范围 按二次值整定 0V Un 零序电压闭锁定值 3U0 误差 2 5 或 0 1 V 负序电压闭锁定值整定范围 按二次值整定 0 V Un 负序电压闭锁定值误差 2 5 或 0 1 V 2 2 3 母联 分段 失灵保护母联 分段 失灵保护 母联分段失灵电流定值整定范围 按二次值整定 0 05 20 In 母联分段失灵电流定值误差 2 5 或 0 01 In 母联失灵保护延时元件整定范围 0 s 10 s 母联失灵保护延时元件误差 1 或 40 ms 2 2 4 断路器失灵保护断路器失灵保护 断路器失灵保护电流定值 三相失灵相电流 零序电流 负序电流 整定范围 按 二次值整定 0 05 20 In 断路器失灵保护电流定值 三相失灵相电流 零序电流 负序电流 误差 2 5 或 0 01 In 断路器失灵保护护延时元件 失灵保护 1 时限 失灵保护 2 时限 整定范围 0 s WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 4 10 s 断路器失灵保护护延时元件 失灵保护 1 时限 失灵保护 2 时限 误差 在 1 2 倍 电流整定值下动作时间误差 1 或 40 ms 2 2 5 母联充电过流保护母联充电过流保护 母联充电过流保护电流定值整定范围 按二次值整定 0 05 20 In 母联充电过流保护电流整定值误差 2 5 或 0 01 In 母联充电过流保护延时元件整定范围 0 1s 10 0s 母联充电过流保护延时元件误差 施加 1 2 倍定值电流量 时间整定值误差 1 或 40 ms 2 2 6 母联非全相保护母联非全相保护 母联非全相保护电流定值 零序电流 负序电流 整定范围 按二次值整定 0 05 20 In 母联非全相保护电流整定值误差 2 5 或 0 01 In 母联非全相保护延时元件整定范围 0 1 s 10 0 s 母联非全相保护延时元件误差 施加 1 2 倍定值电流量 时间整定值误差 1 或 40ms 2 2 7 记录容量及定值区容量记录容量及定值区容量 故障录波内容和故障事件报告容量 可对记录保护启动和保护动作时所有电流电压波形 保护装置可循环记录 100 次故 障事件报告 正常波形记录容量 正常时保护可记录 50 次故障全过程所有电流电压波形 以供故障波形回放及仿真 分析 故障报告容量 保护装置可循环记录 100 条故障报告 事件记录容量 保护装置可循环记录 80 次告警事件报告 保护装置可循环记录 80 次开入变位记录报告 保护装置可循环记录 80 次保护事件报告 保护装置可循环记录 80 次装置操作记录 保护装置可循环记录 80 次通讯报告记录 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 5 装置提供 8 套定值区 2 2 8 对时方式对时方式 IRIG B 码对时 IEEE 1588 网络对时 对时精度 60 V 与外壳的介质强度能耐受交流 50 Hz 电压 2 kV 有 效值 历时 1 min 试验 而无绝缘击穿或闪络现象 装置所有弱电回路 60 V 与外壳的介质强度能耐受交流 50 Hz 电压 500 V 有 效值 历时 1 min 试验 而无绝缘击穿或闪络现象 2 2 10 冲击电压冲击电压 装置的导电部分对外露的非导电金属部分外壳之间 在规定的试验大气条件下 能耐受 幅值为 5 kV 的标准雷电波短时冲击检验 2 2 11 机械性能机械性能 工作条件 能承受国家或行业标准规定的严酷等级为 级的振动和冲击响应检验 运输条件 能承受国家或行业标准规定的严酷等级为 级的振动耐久 冲击耐久及碰撞检验 2 2 12 抗电气干扰性能抗电气干扰性能 抗辐射电磁场骚扰能力 能承受 GB T 14598 9 2002 第 4 章规定的严酷等级为 级 的辐射电磁场骚扰 抗快速瞬变干扰能力 能承受 GB T 14598 10 1996 第 4 章规定的严酷等级为 级 的快速瞬变干扰 抗衰减振荡波脉冲群干扰能力 能承受 GB T 14598 13 1998 第 3 章和第 4 章规定 的严酷等级为 级的脉冲群干扰试验 抗静电放电干扰能力 能承受 GB T 14598 14 1998 第 4 章规定的严酷等级为 级 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 6 的静电放电干扰 电磁发射干扰能力 按 GB T 14598 16 2002 第 4 章规定的传导发射限值和 4 2 规定 的辐射发射限值 抗工频磁场干扰能力 能承受 GB T 17626 8 1998 第 5 章规定的严酷等级为 级的 工频磁场干扰 抗脉冲磁场干扰能力 能承受 GB T 17626 9 1998 第 5 章规定的严酷等级为 级的 脉冲磁场干扰 抗阻尼振荡磁场干扰能力 按 GB T 17626 10 1998 第 5 章规定的严酷等级为 级 的阻尼振荡磁场干扰 抗浪涌骚扰能力 能承受 IEC 60255 22 5 2002 第 4 章规定的浪涌骚扰 抗射频场感应的传导骚扰能力 能承受 IEC 60255 22 6 2001 第 4 章规定的射频场 感应的传导骚扰 抗工频干扰能力 能承受 IEC 60255 22 7 2003 第 4 章规定的工频干扰 2 3 环境条件 环境条件 工作环境温度 40 70 40 20 时无液晶 24 h 内平均温度 不超过 35 贮存 40 70 运输 40 70 在极限值下不施加激励量 装置不出现不可逆变化 温度恢复后 装置能正常工作 相对湿度 最湿月的平均最大相对湿度为 93 同时该月的月平均最低温度为 25 且表面无凝露 最高温度为 40 时 平均最大相对湿度不大于 93 大气压力 80 kPa 110 kPa 2 4 通信接口 通信接口 站控层通信接口 IEC 61850 规约 2 个以太网接口 RJ45 或 ST 过程层 满足 SV 直采 GOOSE 直跳以及网络跳闸的接口数量需求 调试口 1 个 RJ45 以太网接口 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 7 3 3 保护原理介绍 保护原理介绍 3 1 差动保护 差动保护 差动保护为 WMH 801A 装置的主保护 设计有比率差动保护和大差后备保护两个保护 比率制动特性差动保护为分相式差动保护 设置大差及各段母线小差 大差由除母联外母线 上所有支路构成 每段母线小差由该段母线上所有支路 包括母联 构成 大差作为启动元 件 用以区分母线区 内外故障 小差为故障母线的选择元件 WMH 801A 母线保护装置的比率制动特性差动保护包含常规比率差动保护和突变量比 率差动保护 3 1 1 差动保护启动元件差动保护启动元件 在保护装置中 启动元件主要用于系统故障检测 开放故障处理逻辑功能 启动元件动 作后保持 7s 在启动条件复归后返回 差动保护启动元件包括突变量启动元件和稳态量启动元件 a 突变量启动元件突变量启动元件 差动保护设有分相式突变量差流启动元件 用于保证金属性故障时保护的启动及动作速 度 差动保护采样频率为 24 点 周波 突变量启动判别的数据窗为 3 个采样点 突变量启动 元件采样基于母线制动电流的采样值判别 判别公式为 n 4 2 2 2 0 IIIkII TkrTkrTkrkr 3 1 式中 Ir k 为制动电流当前时刻的采样值 制动电流母线上所有连接支路的标量和 Ir k 2T 为两周前制动电流当前时刻的采样值 Ir k 4T 为四周前制动电流当前时刻的采样值 k 为突变量启动系数 取为 1 25 保证判别用突变电流始终略高于不平衡输出 突变量启动元件的启动门槛为 0 2In In为交流规格 1A 或 5A 或 CT 一次值 即母线 上制动电流突变大于 0 2In时投入突变量启动元件 b 稳态量启动元件稳态量启动元件 差动保护设有分相式稳态量差流启动元件 稳态量启动元件作为弱电源侧母线故障或经 过渡电阻接地故障时的启动元件 稳态量差流启动元件包括大差差流启动元件和小差差流启 动元件 大差差流启动元件基于大差差流有效值判别 小差差流启动元件基于小差差流有效 值判别 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 8 稳态量差流有效值使用全周傅氏算法 启动元件的动作判据为 setd0 8II 3 2 式中 Id为差动电流 Iset为差动保护启动电流定值 突变量启动元件和稳态量启动元件二者任一元件动作后均投入差动保护逻辑判别 启动 元件连续动作 60s 后 保护发 保护长时启动告警 信号 3 1 2 常规比率差动保护常规比率差动保护 常规比率差动保护采用具有比率制动特性的分相电流差动算法 其动作方程为 sd II 3 3 rd kII 3 4 其中 n j j II 1 d n j j II 1 r 式中 Id为差动电流 Ir为制动电流 k 为比率制动系数 Is为差动电流定值 j I 为各支路电流 当大差差流和某条母线的小差差流均满足式 3 3 和 3 4 时 比率差动保护动作 3 1 3 突变量比率差动保护突变量比率差动保护 突变量比率制动差动保护动作条件为 rd II3 0 3 5 sd II 3 6 rd I I 70 3 7 其中 s I为差动定值 n j jd II 1 n j jr II 1 j I 为第 j 个连接支路的电流突变量 j I kj I 2 Tkj I 式 3 5 为突变量大差动作方程 式 3 6 为差流的相量把关 式 3 7 为突变量小差动作方程 当大差差流满足式 3 5 3 6 小差差流满足式 3 6 3 7 时 突变量比率差动 保护动作 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 9 3 1 4 饱和开放识别饱和开放识别 当母线外部发生故障特别是母线近端发生外部故障时 CT 可能出现饱和 使 CT 的二 次电流发生畸变 不能真实反映系统的一次电流 在差动回路中有差电流存在 对母线差动 保护产生不利影响 若不采取必要的闭锁措施 差动保护就可能会误动 因此在各种类型的 母线差动保护中必须对 CT 饱和采取相应的闭锁措施 根据分析 即使 CT 严重饱和时 在故障发生的初始阶段和电流过零点附近 CT 存在一 个线性传变区 在线性传变区内差动保护不会误动作 利用区外故障 CT 饱和时差动保护判 据满足时刻滞后于故障发生时刻的特点 利用同步识别法判断是否为区外故障 如果是区外 故障则闭锁差动保护 然后投入虚拟制动电流判别 CT 饱和判据 以确保母线区外转区内故 障时 差动保护能可靠动作 3 1 5 自适应制动特性自适应制动特性 在母联跳开的情况下弱电源侧母线发生故障时大差比率制动元件灵敏度可能不够 或母 线合环运行工况下母线故障时小差比率制动元件灵敏度可能不够 制动系数设置了高 低两 个制动特性 制动特性根据以下两个原则自适应取值 1 母线并列运行情况下大差制动系数取高制动特性 0 5 分列运行时取低制动特性 0 3 2 双母双分段接线母联和分段均在合位运行状态时小差制动系数取低制动特性 其它情况 下小差制动系数均取高制动特性 如果大差和某段小差都满足式 3 3 式 3 4 的动作方程 判为母线内部故障 若 母线保护复合电压也满足动作条件 详见 3 1 8 母线差动保护动作 跳开故障母线上的所 有断路器 图 3 1 是差动保护动作曲线图 d I r I S I dr IKI dr II 0 动作区 图 3 1 差动保护动作曲线 当某个支路在倒闸过程中 两条母线经刀闸双跨 投入母线互联软压板或母联电流回路 异常时 母联 CT 断线 母联 CT 双 AD 不一致 母联 CT 检修不一致 母联 CT 品质异常 保护将母联所连接的两条母线强制变为互联方式运行 此时不再进行故障母线的选择 如果 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 10 母线发生故障 则将两条母线同时切除 3 1 6 母联运行状态判别母联运行状态判别 a 母联运行状态识别母联运行状态识别 母联运行状态关系到母联 CT 电流是否计入小差 死区故障时保护动作的选择性以及差 动保护的制动特性取值 因此 正确判别出母联运行状态至关重要 为防止母联在合位运行下断路器位置接点错误而误封母联 CT 电流 保护引入分列运行 压板 分列运行压板和断路器位置接点两者相互纠正 用于判别母联断路器运行状态 考虑 到在任何情况下误封母联 CT 电流比误投母联 CT 电流造成的后果要严重 所以保护对于母 联分列运行状态判别较为严格 当满足以下所有条件时 母联判为分列运行 1 母联断路器在跳闸位置 TWJ 1 且无断路器位置异常告警 2 母联相关的两条母线均有压 3 分列运行压板投入 在满足上面三个条件之后 母联断路器判为分列运行状态 封掉母联 CT 电流 并自适 应调节母线保护的差动制动特性 详见 3 1 5 上述三个条件中任一条件不满足 保护认为 母联断路器在并列运行状态 将母联 CT 电流计入小差 母联断路器合 并列 操作时 建议先退出分列运行软压板 再操作断路器合闸 母联断路器分 分列 操作时 建议先操作断路器分闸 确保分闸成功后投入分列运行 软压板 b 有压 无压有压 无压 母线无压判别门槛设为 10 V 即母线的三相电压均低于 10 V 时保护认为母线无压 母线有压判别门槛设为 50 V 即母线的三相电压任一相大于 50 V 时保护认为母线有压 有压门槛和无压门槛为统一门槛 程序内部固定 充电状态识别 运行方式识别 母 联运行状态识别中用到的有压和无压门槛均为该数据 c 母联位置异常告警母联位置异常告警 保护设计了完善的母联断路器运行状态异常告警方案 当满足以下任一条件时保护认为 母联断路器位置错误 发母联位置异常告警报文 母联位置异常时认为开关在合闸位置 1 母联断路器跳闸位置和合闸位置同时存在 2 母联断路器跳闸位置和合闸位置同时不存在 3 母联断路器跳闸位置且母联 CT 有流 4 母联断路器跳闸位置和分列运行压板不一致 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 11 3 1 7 充电解决方案充电解决方案 为防止运行母线向被充电母线充电时误切运行母线 母线保护需要判断母联断路器充电 状态 在判出充电到故障点时 保护需要根据故障点所在位置选择性隔离故障点 a 充电过程识别充电过程识别 母线保护引入母联断路器手合接点进行充电合闸过程识别 当满足以下所有条件时 保 护认为断路器处于充电合闸过程中 1 母联断路器手合开入正跃变 开入从 0 变为 1 2 母联断路器处于分位状态 断路器位置常闭接点 3 母联断路器无流 无流门槛 0 04 In 4 母联所连接的两条母线中一段母线无压 同母联运行状态的有压 无压门槛 满足上述 4 个条件时保护认为母联断路器处于合闸过程中 此时保护置上差动充电闭锁 状态 该闭锁状态有效期为 1s b 充电过程运行母线闭锁方案充电过程运行母线闭锁方案 若在充电闭锁状态有效期 即判出充电闭锁状态 1s 之内 运行母线上发生故障 差动 保护经延时 300 ms 动作 若差动保护 300 ms 延时未到达 但是充电闭锁状态有效期已结束 则自动解除充电过 程对差动保护的闭锁 差动保护在充电闭锁状态有效期结束后瞬时动作 若在充电闭锁状态有效期之内母线上无故障 则充电闭锁状态有效期结束后保护自动解 除对母线差动保护的闭锁 c 充电到故障时动作方案充电到故障时动作方案 在充电过程中如果充电到故障位置 有大差差流 则保护根据母联电流自适应确定动 作方案 若母联断路器有流 则认为充电到故障母线 取消充电闭锁状态 瞬时投入差动保护 由故障母线动作跳开母联断路器 隔离故障点 若母联断路器无流 但差动满足动作条件 则认为充电到死区故障或者运行母线故障 充电闭锁状态闭锁差动保护 300 ms 瞬时跳母联断路器 若母联断路器跳开后差动保护返 回 则表示故障点已隔离 若跳开母联断路器后 差动保护未返回 则经 300 ms 延时后跳 开运行母线上所有运行支路 充电闭锁状态判别逻辑如图 3 2 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 12 母联跳位 母联手合 母无压 充电闭锁状态 母联IA 0 04In 500 500 0 1000 1000 0 母无压 母联IB 0 04In 母联IC 0 04In 图 3 2 母联充电闭锁状态逻辑图 由分段断路器对母线充电时 由于母线保护装置无法获得另一组母线电压 因此在双母 双分接线方式中分段充电状态判别逻辑无图 3 2 所述的母线无压 3 1 8 复合电压闭锁复合电压闭锁 a 复合电压闭锁判据复合电压闭锁判据 差动保护用复合电压闭锁元件含母线各相低电压 负序电压 2 U 零序电压 自产 0 3U 元件 各元件并行工作 构成或门关系 判据如下 s UU 3 9 s UU 00 3 3 10 其中 U 为母线相电压 2 2 1 3 ABC UUa UaU CBA UUUU 0 3 s U s2 U s0 U是用于差动保护的电压闭锁元件 分别是相低电压 负序 零序电压定值 内部分别固 定为 40 V 4 V 6 V 电压品质异常 电压检修不一致 电压双 AD 不一致或电压 SV 接收软压板退出时开放 对应母线的复合电压闭锁 b 复合电压闭锁方案复合电压闭锁方案 差动保护用复合电压闭锁元件和差动元件配合 实现分母线闭锁 差动保护动作跳母线上连接的普通支路经本母线保护复合电压闭锁 双母线接线方式跳母联经其所连接的两条母线的任一母线复合电压闭锁开放 双母双分接线方式下跳母联经其所连接的两条母线的任一母线复合电压闭锁开放 双母 双分接线方式跳分段支路不经复合电压闭锁 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 13 3 1 9 母联死区保护母联死区保护 在双母线接线中 如果母联断路器两侧各装设一组 CT 并且交叉接线 这时不存在死 区 用不到死区保护 如果母联断路器仅一侧装设 CT 如图 3 5 所示 需要配置死区保护 a 正常封正常封 CT 逻辑逻辑 两段母线并列运行时 母联死区位置发生故障 对 母差动保护来说为外部故障 设定 CT 在 母侧 断路器在 母侧 母差动保护不动 对 母差动保护为内部故障 母差 动保护动作 跳开 母上的连接支路及母联断路器 但此时故障仍不能切除 针对这种情况 本装置采用 母母差动作后经 150 ms 延时后检测母联断路器位置 若母联处于跳位 跳位 确认 150 ms 并且母联电流大于死区门槛 0 2 In时 母联电流不再计算入差动保护 从而 破坏 母电流平衡 使 母差动动作 最终切除故障 b 强制封强制封 CT 逻辑逻辑 若母联断路器跳闸位置接点异常 开路 则正常的死区保护逻辑无法动作 则母联死 区故障时保护自动按母联失灵来处理 若母联失灵保护未能正确动作 保护在躲过母联分段 失灵时间 100 ms 之后强制封母联 CT 破坏母线差流平衡 促成母线差动保护动作 图 3 3 是母联死区保护的逻辑框图 差动跳母联 封母联CT 150 0 母联TWJ 150 0 Ts 0 母联IA 0 2In 母联IB 0 2In 母联IC 0 2In 注 Ts为母联分段失灵时间 100ms 图 3 3 母联死区保护逻辑框图 在母联分位运行情况下 保护根据母联断路器位置 模拟量 压板状态确认母联分列运 行状态后 固定封掉母联 CT 电流 因此在分位运行情况下死区位置发生故障 母联 CT 上 的故障电流不计入小差电流 对于双母双分段主接线下的分段支路 只有收到对侧启分段失灵开入后才封分段 CT 逻辑示意如下图 对侧启分段失灵 封分段CT 150 0 分段TWJ 150 0 Ts 0 分段IA 0 2In 分段IB 0 2In 分段IC 0 2In WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 14 图 3 4 分段死区保护逻辑框图 3 1 10 大差后备保护大差后备保护 大差连续动作达到大差后备保护延时 150 ms 若此前无小差动作则跳开母线上无隔离 刀闸辅助触点位置的元支路和母联 若此前有任一母线差动动作则仅跳无位置支路 出口经 任一母线复合电压闭锁 大差后备保护主要有以下两个作用 1 母线故障差动保护动作跳闸后 如果故障母线上还连有无隔离刀闸辅助触点位置 的电源支路 故障前可能电流很小 方式识别元件不能正确识别到该支路的状态 则可通 过大差后备保护来切除 对于一些新建变电站 平常可能负荷很小 电源支路也可能很少 当此电源支路无刀闸位置时 如果母线故障 小差可能不动作 这时就可以通过大差后备保 护将故障切除 2 如图 3 5 当由 母线通过母联断路器向 母线充电时 若死区位置存在故障点 保护根据手合开入接点及母联断路器位置状态判别出充电过程 充电过程中闭锁差动保护 300 ms 利用大差后备保护瞬时跳开母联断路器进而隔离故障点 II I K 图 3 5 充电到母联死区故障示意图 3 1 11 差动保护逻辑框图差动保护逻辑框图 差动保护动作的总体逻辑框图如图 3 6 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 15 大差比率差动动作 母比率差动动作 母区外 母饱和开放 母CT断线 母复压闭锁开放 母复压闭锁开放 150 0 大差比率差动动作 k 0 3 母突变量比率差动动作 差动保护投入 大差比率差动动作 大差饱和开放 母线CT断线 大差后备保护动作 充电闭锁状态 300 0 母支路电流异常 跳母联 差动保护投入 支路电流异常 充电闭锁状态 充电闭锁状态 300 0 充电跳母联 跳 母线 图 3 6 母差保护逻辑框图 以 母为例 注 1 差动保护投入指差动保护软压板 差动保护控制字均投入 2 母线差动保护时固定跳母线相关的母联 与母联分列 并列运行状态无关 3 母 CT 断线情况下 只闭锁 母断线相差动保护 大差 CT 断线只闭锁断线相的大差后备保护 4 母支路电流异常指 母上运行支路的电流异常 包含 CT 断线 检修不一致 品质异常等 5 无刀闸位置辅助接点支路电流品质异常闭锁各母线三相差动保护及三相大差后备保护 3 1 12 差动保护的闭锁条件差动保护的闭锁条件 以下任一条件满足时 闭锁差动保护 a 差动保护软压板 差动保护控制字退出 b 复合电压闭锁未开放 c 区外故障 饱和开放元件未动作 d 母线充电闭锁状态 e 母线 CT 断线 f 母线 CT 检修不一致 g 母线 CT 品质异常 h 无位置支路电流品质异常 3 2 母联失灵保护 母联失灵保护 3 2 1 普通母联断路器失灵普通母联断路器失灵 当保护向母联断路器发跳令后 经母联分段失灵时间后母联电流仍然大于母联分段失灵 电流定值时 母联失灵保护动作后切除两条母线上的所有连接支路 母联失灵保护可由差动 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 16 保护 失灵保护 相邻母联的母联失灵保护 母联过流保护及外部开入启动 受与之相连的 两段母线电压闭锁 双母双分接线形式下分段失灵时只受与之相连的一段母线电压闭锁 图 3 7 母联失灵保护的逻辑框图 差动跳母联 外部启动开入 失灵保护动作跳母联 失灵解除电压闭锁 I母差动复压开放 II母差动复压开放 I母失灵复压开放 II母失灵复压开放 Ts 0 母联失灵保护动作 母联电流异常 相邻母联失灵动作 跳两段母线 ISIA母联 ISI母联 B ISI母联 C 母联过流动作 图 3 7 母联失灵保护逻辑框图 注 1 图中 Is为母联分段失灵电流定值 Ts为母联分段失灵时间 2 母联电流异常包括母联电流品质异常或者母联电流检修不一致 3 2 2 双母双分分段失灵双母双分分段失灵 双母双分接线方式下母线故障时 若分段断路器失灵 则需要对侧的保护装置动作跳开 母线所有支路 在母线故障时对侧的保护装置为区外故障 对侧装置保护无法动作 因此双 母双分接线方式下每套保护的差动动作时输出一副 启分段失灵出口 的动作接点 该接点 用于启动对侧装置的分段失灵保护 在双母双分的分段支路配置独立的分段保护装置时 其动作接点也要启动分段失灵保 护 该接点也要接入母线保护装置中 因此 双母双分的分段支路配置两个分段启失灵开入 1 分段三相启动失灵开入 来自分段保护装置 2 分段对侧失灵开入 来自对侧母线保护装置 这两个开入启分段失灵保护的动作逻辑同普通母联支路 但其复合电压闭锁条件只判所 在母线电压状态 保护不引入对侧母线的电压 SV 双母双分分段支路不同于普通支路 不需要配置普通间隔的断路器失灵保护用的分相启 失灵开入 3 2 3 启失灵开入告警启失灵开入告警 若母联失灵启动开入长期存在超过 11s 装置发告警信号 并报 母联失灵启动开入异 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 17 常 同时闭锁该支路的断路器失灵保护逻辑 3 3 断路器失灵保护 断路器失灵保护 3 3 1 概述概述 失灵保护由失灵保护软压板 控制字控制 受启失灵检修不一致和相应元件电流品质异 常闭锁 失灵保护由各连接支路相应保护装置的失灵启动接点 或保护跳闸接点 启动 其中 软件中还有差动动作启动主变支路失灵逻辑 该启动逻辑由软件内部实现 和主变支路三跳 失灵启动接点逻辑 或 作为主变支路的失灵启动条件 断路器失灵保护按间隔发动作报 文 判出该支路所在母线 并经设定的跳母联延时和跳母线延时动作 失灵保护动作后跳母 联和跳失灵支路所在的母线 3 3 2 失灵电压闭锁失灵电压闭锁 失灵保护用复合电压闭锁元件含母线各相低电压 负序电压 2 U 零序电压 自产 0 3U 元件 各元件并行工作 构成或门关系 判据如下 SSL UU 3 12 00 3 SL UU 3 13 其中 U 为母线相电压 2 2 1 3 ABC UUa UaU CBA UUUU 0 3 SSL U 2SL U 0SL U 分别为失灵保护用电压闭锁元件各相低电压 负序 零序电压定值 失灵保护用复合电压闭锁元件和断路器失灵保护配合 实现分母线闭锁 变压器支路收 到变压器保护 启动失灵 开入的同时启动失灵和解除电压闭锁 智能站母线保护可选配 线 路失灵解除电压闭锁 功能 通过投退相关各线路支路的线路解除复压闭锁控制字实现 3 3 3 开入处理开入处理 启失灵开入从 0 变为 1 时 保护投入该支路的失灵开入有效性判别 若某支路失灵启动开入保持 11 s 不返回 装置发告警信号 报 失灵启动开入异常 并认为该开入无效 当该失灵开入返回后再解除对它的闭锁 支路失灵开入处理受支路投入状态的闭锁 支路失灵接收压板退出时 保护不处理该支 路的失灵开入 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 18 3 3 4 低功率因数元件低功率因数元件 在支路三相故障且三相失灵时 零序电流 负序电流可能存在灵敏度不足的问题 为防 止三相失灵时保护因电流判据造成拒动 保护设计了低功率因数元件 该元件用于开放三相 失灵时的零序电流和负序电流判据 低功率因数元件动作原理为 采用比相器算法构成低功率因数元件 其动作条件 ZD cos cos 式中 为一相电压与电流的相角差测量值 ZD 为装置低功率因数角动作门槛 固定 为 70 即低功率因数元件动作范围是 70110 250290 任一相电压低于 10V 或该相无流时 退出该相低功率因数判断 为了解决门口三相故障断路器三相失灵的灵敏度问题 在无 PT 断线 三相电压均低于 10V 且三相均有流的条件下 开放低功率因数判据 图 3 8 为支路 n 低功率因数动作逻辑框 图 n A相有流 n 三相电压均小于10V 母PT断线 母PT断线 n 在 母 n 在 母 运行方式识别 n 低功率因数动作 10V n B相有流 10V I0sl 元件n IA Isl 元件n IB Isl 元件n IC Isl 元件n I2 I2sl 元件n 在 母 元件n 在 母 运行方式识别 T1 0 跳母联 T2 0 跳 母线 跳 母线 元件n 低功率因数动作 元件n所在母线差动动作 T2 0 母失灵复压闭锁开放 母失灵复压闭锁开放 元件n 三跳失灵启动 图 3 9 主变支路失灵保护逻辑框图 注 1 Isl I0sl I2sl分别为三相失灵相电流定值 失灵零序电流定值 失灵负序电流定值 T1 T2分别为失 灵跳母联延时 失灵跳母线延时 注 2 装置默认主变支路接在 4 5 14 15 的位置 主变支路只接入三跳启动失灵开入 主变断路器失灵 跳母线时同时输出联跳主变其它各侧的接点 3 3 6 线路支路失灵线路支路失灵 线路支路失灵启动开入有跳 A 失灵启动 跳 B 失灵启动 跳 C 失灵启动 三跳失灵启 动 线路支路失灵时 失灵电流判别采用相有流 相电流判据有程序内部固定为 0 04In 和 零序电流或负序电流或低功率因数元件逻辑 与 图 3 10 为线路支路失灵保护逻辑框图 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 20 图 3 10 线路支路失灵保护逻辑框图 注 1 I0sl I2sl分别为失灵零序电流定值 失灵负序电流定值 T1 T2分别为失灵跳母联延时 失灵跳母线 延时 线路支路失灵相有流门槛为相应支路的 0 04In 注 2 选配 线路失灵解除电压闭锁 功能时 可通过投退相关各线路支路解除复压闭锁控制字来解除失 灵保护电压闭锁 3 4 母联充电过流保护 母联充电过流保护 WMH 801A 母线保护中母联充电过流保护为选配功能设置 当利用母联断路器带出线 运行且出线无保护时可投入母联过流保护作线路的临时保护 也可用做充电过程中差动保护 短时退出情况下的充电保护 当母联过流保护投入时 母联任一相相电流大于充电过流 段电流定值 则经充电过流 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 21 段延时出口跳闸 任一相相电流大于充电过流 段电流定值 则经充电过流 段整定延时 出口跳闸 母联零序电流 3I0 大于充电零序过流电流定值 则经充电过流 段时间定值 延时出口跳闸 母联过流保护出口不经复合电压闭锁 母联过流保护按两段相过流和一段零序过流设置 图 3 11 为母联过流保护的逻辑框图 母联分段充电过 流 段控制字 母联分段充电零 序过流控制字 母联分段充电过 流 段控制字 Ts2 0 Ts2 0 跳母联 母联充电过流软压板 母联 IA Is1mlgl 母联 IB Is1mlgl 母联 IC Is1mlgl 母联 IA Is2mlgl 母联 IB Is2mlgl 母联 IC Is2mlgl 母联 3 I0 I01mlgl Ts1 0 母联电流异常 母联充电过流软压板 母联充电过流软压板 图 3 11 母联过流保护逻辑框图 注 Is1mlgl Is2mlgl I01mlgl分别为母联过流 段电流 母联过流 段电流和母联零序电流定值 Ts1 Ts2分别 为母联过流 段时间 母联过流 段时间定值 3 5 母联非全相保护 母联非全相保护 当母联断路器某相断开分闸 母联非全相运行时 可由母联非全相保护延时跳开母联三 相断路器 母联非全相保护的投退经装置母联非全相保护软压板及母联分段非全相保护控制 字 与 逻辑控制 母联非全相保护的启动 如果母联断路器某一相位置与其他两相位置不一致 且满足跳位相无流 启动母联非全 相保护 母联非全相保护动作条件 母联非全相保护启动后 满足母联零序电流 3I0大于母联非全相零序电流定值或负序电 流 I2大于母联非全相负序电流定值 母联非全相保护经母联非全相保护延时时间后动作 母联非全相保护出口不经复合电压闭锁 非全相异常告警 装置跳位处于三相不一致状态存在时间超过 11s 报 母联非全相异常 并闭锁母联 非全相保护 点亮装置 运行异常 信号灯 母联非全相异常告警的返回时间为 1s 图 3 12 为母联非全相保护逻辑框图 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 22 跳母联 Ts 0 母联3I0 I0s 母联 I2 I2s 母联TWJC 母联TWJB 母联TWJA 母联电流异常 母联非全相保护投入 图 3 12 母联非全相保护逻辑框图 注 1 I0s为母联非全相零流定值 I2s为母联非全相负流定值 Ts为母联非全相时间 2 母联电流异常包括母联电流品质异常或者母联电流检修不一致 3 母联非全相投入经软压板及控制字与逻辑控制 3 6 交流断线告警 交流断线告警 3 6 1 CT 断线告警断线告警 保护装置利用差流进行 CT 断线的判别 CT 断线设置灵敏段和不灵敏段 不灵敏段闭 锁母线差动保护 灵敏段不闭锁母线差动保护 系统正常运行时 大差以及各段母线小差均 为零 当大差及小差电流连续 7s 大于 CT 断线定值即判为 CT 断线 发交流断线信号 如果 是不灵敏段动作则闭锁断线相的该段母线差动保护 当发出 CT 断线信号后 装置根据每个 支路的各相电流的不平衡程度判断出具体是哪个支路断线 三相断线除外 当大差不越限 与母联相连的母线小差电流越限且母联电流三相不平衡 延时 7s 判为 母联断线 三相断线除外 当检测到母联 CT 断线时发告警信号但不闭锁母线差动保护 母联 CT 断线后保护将两条母线强制转换为互联运行状态 任一母线故障切除两条母线上的 所有连接支路 当大差不越限 母线小差电流越限且母线不在互联状态时 保护装置延时 2s 报位置异 常 3 6 2 PT 断线告警断线告警 当正序电压 V30 1 延时 10s 报 PT 断线并发告警信号 PT 断线后开放断线所在母线差动保护的复合电压闭锁 注 以上电压门槛是相对二次值定义的 WMH 801A 新六统一智能变电站微机母线保护技术说明书 23 3 7 运行方式识别 运行方式识别 3 7 1 概述概述 在双母线系统中 根据电力系统运行方式变化的需要 母线上的连接支路需在两条母线 间频繁切换 为此要求母线保护能够自动跟踪一次系统的倒闸操作 本装置引入隔离刀闸的 辅助触点 用软件完成运行方式的自动识别 作为小差电流计算及出口跳闸的依据 3 7 2 运行方式识别运行方式识别 当刀闸位置变化时 保护装置报出刀闸变位信息 当某个支路刀闸双跨或母线互联压板 投入时 保护装置报母线互联并发信号 此时保护按单母线方式运行 当刀闸双跨解除且母 线互联压板处于退出位置时 保护恢复到双母线方式运行 保护装置的母线互联信号可手动 复归 保护装置利用电流对隔离刀闸的辅助触点位置进行校核 若校核电