WMH800AB6SM技术说明书(1)

1、许继电气股份有限公司许继集团WMH-800A微机母线保护装置 技术说明书（WMH-800A/B6/SM）2014年08月 许继电气股份有限公司版权所有本版本说明书适用于WMH-800A国网上海110kV 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。 2014.08第一次印刷前 言WMH-800A系列微机母线保护装置适用于1000 kV及1000 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。WMH-800A/B6/SM适用于110kV及以下各电压等级、双母线、双母单分、双母双分三种接

2、线方式，并完全满足Q/GDW 175-2008国家电网公司企业标准以及上海地区110kV双母线分段接线母线保护标准化设计规范(上海)-140403规范要求。u 产品特点Ø 逻辑开发可视化国内首家在高压保护上实现可视化逻辑编程，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。所有的保护逻辑由基本的元件和组件组成。Ø 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。故障波形回放：Ø 工程应用

3、柔性化采用功能自描述和数据自描述技术，实现了内容可以通过描述文件以不同的形式重组，功能可以通过配置文件形式重构，解决了不同用户差异化需求和软件版本集中管理的矛盾。母线保护采用图形拓扑技术，由主接线图自动生成配置文件，实现母线保护软件应用于各种接线各种电压等级时版本统一。Ø 人机界面设计人性化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。l 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；l 主接线图及丰富的实时数据的显示；l 类WINDOWS菜单，通过菜单提示，可完成装置的全部操作。u 专利技术l 一种母线运行方式

4、识别的微机自动识别方法（ZL98116823X）l 一种双母线系统微机型失灵保护方法（ZL98116830.2）l 利用虚拟制动电流判断CT饱和的方法（专利号：200510017606.7）WMH-800A微机母线保护装置技术说明书目 录前 言3目 录11 概述41.1应用范围及保护配置41.2装置主要特点41.2.1保护性能41.2.2高性能、高冗余的许继新一代软、硬件平台51.2.3开放性、灵活配置的通信功能51.2.4直观丰富的操作界面62技术指标62.1基本电气参数62.1.1额定交流数据62.1.2额定直流数据62.1.3打印机辅助交流电源62.1.4功率消耗62.1.5过载能力62

5、.2主要技术指标72.2.1差动保护72.2.2母联失灵保护72.2.3记录容量72.2.4对时方式72.2.5输出触点72.2.6绝缘性能82.2.7冲击电压82.2.8机械性能82.2.9抗电气干扰性能82.3环境条件92.4通信接口93保护原理介绍93.1差动保护93.1.1差动保护启动元件103.1.2常规比率差动保护103.1.3突变量比率差动保护113.1.4饱和开放识别113.1.5自适应制动特性123.1.6母联运行状态判别123.1.7充电解决方案133.1.8复合电压闭锁153.1.9母联死区保护153.1.10大差后备保护163.1.11差动保护逻辑框图173.1.12差

6、动保护的闭锁条件183.2母联失灵保护183.2.1普通母联断路器失灵183.2.2启失灵开入告警183.3PT断线告警元件183.4CT断线闭锁及告警193.5运行方式识别193.5.1双母线专设母联接线203.5.2双母线双分段接线213.5.3双母线单分段专设母联接线223.6通信功能233.7自检功能234装置整体介绍234.1硬件平台234.2软件平台234.3结构与安装244.4装置插件介绍264.4.1交流变换插件（NJL-818）264.4.2交流变换插件（NJL-819）264.4.3CPU插件（NPU-804）264.4.4采保插件（NCB-801）264.4.5开入插件（

7、NKR-810）274.4.6开入插件（NKR-812）274.4.7信号插件（NXH-808）274.4.8出口插件（NCK-812）274.4.9通讯插件（NTX-816）274.4.10通讯转换插件（NTX-817）294.4.11稳压电源插件（NDY-803）304.4.12扩展开出插件（NRC-814）305定值清单及整定说明315.1定值清单315.2整定说明336订货须知33附录A：保护箱（一）及辅助箱插件布置图及端子定义34附录B：保护调试大纲411 概述1.1 应用范围及保护配置WMH-800A系列微机母线保护装置是WMH-800系列微机母线保护装置的改进型产品，适用于100

8、0 kV及1000 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。WMH-800A/B6/SM完全满足Q/GDW 175-2008国家电网公司企业标准以及上海地区关于110kV母线的特殊要求，适用于110kV及以下各电压等级、双母线、双母单分、双母双分三种接线方式，母线上允许连接元件数最大为23个（含母联及分段元件）。WMH-800A/B6/SM母线保护机箱及保护功能配置见表1-1： 表1-1 WMH-800A/B6/SM标准配置适应主接线及保护配置表序号箱体构成主接线方式最大连接元件数差动保护电压闭锁母联失灵保护母联死区保护1保护箱（一）、辅助箱双母线23

9、2保护箱（一）、辅助箱双母单分段233保护箱（一）、辅助箱双母双分段23注：保护箱（一）和辅助箱的硬件配置可参考图4-4和图4-5以及附录A。本装置的主要保护功能：² 差动保护（常规差动、突变量差动、大差后备）；² 母联死区保护；² 母联失灵保护；² 复合电压闭锁；² CT断线判别；² PT断线判别。1.2 装置主要特点1.2.1 保护性能² 动作速度快，典型动作时间不大于15 ms；² 抗CT饱和能力强，差动保护抗区外饱和指标不大于2.5 ms；² 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

10、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；² 采用主接线拓扑结构自动识别技术，通过绘制主接线即可自动实现软件定义，自动获取母线接线结构、特殊元件定义等信息，使同一个版本的软件可以适用于所有常规主接线方式；² 自适应能力强：可以自动适应母线的各种运行方式，双母线倒闸过程自动识别，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；² CT变比设置灵活：对CT变比无特殊要求，允许母线上各连接元件CT变比不一致。CT变比均可由用户现场直接设置，简单、方便。1.2.2 高性能、高冗余的许继新一代软、硬件平台² 采用管理板、启动板

11、、保护板3个CPU并行工作的硬件结构，采用32位高性能DSP处理器、32位逻辑处理器和16位的高速AD，保护出口跳闸采用“启动保护动作”的方式，杜绝保护装置硬件故障引起的误动；² 装置采用整体面板、标准6 U机箱，插件后插拔，强弱电回路严格分开，大大提高装置的抗干扰能力；² 完善的A/D采样回路自检能避免A/D采样出错导致的装置误动；开出回路自检可以准确检测任一路开出回路断线或开出击穿故障，发出告警并可靠闭锁保护；定值自检能够检测定值存储区出错、定值越限等；具备5 V、±15 V电源自检功能，当电源电压不正常时，装置发告警信息，并闭锁保护；² 硬件存储容

12、量大，可存储多达200条保护事件报告记录和100条保护动作报告记录；² 分层化、模块化、元件化的软件设计，实现了不同产品软件的最大限度公用，保证了软件的可靠性；² 许继独立产权的“VLD”可视化工具，实现了业界在高电压等级采用继电保护语言开发软件的梦想；² 独特的“日志系统”设立总线级、模块级、元件级共三级检测点，并具备离线的逻辑仿真功能，实现了事故分析“透明化”，以消除不明原因事故。1.2.3 开放性、灵活配置的通信功能² 提供有PC调试口、就地打印口，另外还提供有4个以太网 + 1个485接口或2个485接口。通信接口兼容性、开放性强，采用国际通用标

13、准规约（IEC 60870-5-103或IEC 61850）。1.2.4 直观丰富的操作界面² 采用类Windows图形界面设计，菜单简洁、操作方便，实现了用户使用“免学习”；² 许继独立产权的“XJ-GUI”界面设计工具，实现了操作界面的灵活定制及人性化设计；² 彩色大液晶可自动显示美观的主接线图和丰富的实时数据。2 技术指标2.1 基本电气参数2.1.1 额定交流数据² 额定交流电压Un：100/ V；² 额定交流电流In：5 A或1 A；² 额定频率fn：50 Hz 。2.1.2 额定直流数据220 V或110 V，允许变化范围

14、：80%115%。2.1.3 打印机辅助交流电源220 V，0.7 A，50 Hz/60 Hz，允许变化范围：80%115%。2.1.4 功率消耗² 交流电压回路：不大于0.5 VA/相（额定电压下）；² 交流电流回路：不大于1 VA/相（In=5 A）、不大于0.5 VA/相（In=1 A）；² 直流回路： 保护装置不大于50 W（正常运行）；保护装置不大于70 W（保护动作）；每路开入回路不大于0.5 W。2.1.5 过载能力² 交流电压回路：1.5 Un-连续工作；² 交流电流回路：2 In-长期运行；10 In-10 s；40 In-1

15、 s。2.2 主要技术指标2.2.1 差动保护² 差动保护启动电流整定范围：0.05 In20 In；² 差动电流动作值误差：±2.5%；² 差动保护整组动作时间：在两倍整定电流、0.5倍低电压定值下，整组动作时间不大于15 ms。2.2.2 母联失灵保护² 母联失灵电流定值整定范围：0.05 In20 In；² 母联失灵电流定值误差：±2.5%；² 母联失灵时间元件整定范围：0.01 s10 s；² 母联失灵时间元件误差：误差不大于1%或30 ms。2.2.3 记录容量² 故障录波内容和故障事

16、件报告容量记录保护跳闸前2个周波、跳闸后3个周波所有电流电压波形；保护装置可循环记录100次故障事件报告、8次波形数据。² 正常波形记录容量正常时保护可记录5个周波所有电流电压波形，以供记录或校验极性。² 异常记录容量可循环记录200次事件记录和装置自检报告。事件记录包括软、硬压板投退、开关量变位等；装置自检报告包括硬件自检出错报警、装置长期启动等。2.2.4 对时方式 ² 外部GPS 脉冲对时；² RS485/RS232方式的串口对时；² 监控系统绝对时间的对时报文；² B码对时。2.2.5 输出触点² 在电压不大于250

17、 V，电流不大于1 A，时间常数L/R为5 ms ± 0.75 ms的直流有感负荷电路中，触点断开容量为50 W，长期允许通过电流不大于5 A；² 电寿命：装置输出触点电路在电压不超过250 V，电流不超过0.5 A，时间常数为5ms ± 0.75 ms的负荷条件下，装置能可靠动作及返回1000次；² 机械寿命：装置输出触点不接负荷，能可靠动作和返回10000次。2.2.6 绝缘性能² 绝缘电阻：装置所有电路与外壳之间的绝缘电阻在标准试验条件下，不小于100 M。² 介质强度：装置所有电路与外壳的介质强度能耐受交流50 Hz，电压2

18、kV（有效值），历时1 min试验，而无绝缘击穿或闪络现象。2.2.7 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。2.2.8 机械性能² 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。² 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。2.2.9 抗电气干扰性能² 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；² 抗快速瞬变干扰能力：能承受GB/T 14598.

19、10-1996第4章规定的严酷等级为级的快速瞬变干扰；² 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；² 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的静电放电干扰；² 射频传导发射干扰能力：符合GB/T 14598.16-2002第4章规定的传导发射限值；² 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；² 抗脉冲磁场干扰能力：能承受GB/T 17626.9-1998第5章

20、规定的严酷等级为的脉冲磁场干扰；² 抗阻尼振荡磁场干扰能力：能承受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；² 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；² 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；² 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² 工作环境温度：1055 ，24 h内平均温度不超过35 ；² 储运环境温度：25 70 ，在

21、极限值下不加激励量，装置不出现不可逆变化，温度恢复后装置应能正常工作；² 相对湿度：最湿月的平均最大相对湿度为90%，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50%；² 大气压力：80 kPa110 kPa。2.4 通信接口² 4个以太网通信接口 + 1个RS-485通讯接口或2个RS-485通讯接口。² 就地打印口：1个（RS-232）。² PC调试口：1个（RS-232）。3 保护原理介绍WMH-800A微机母线保护装置设有两套保护用计算机系统和一套人机接口计算机系统，CPU2完成启动（大差、

22、母联失灵等保护启动），CPU1完成出口（大差及各段母线小差、复合电压闭锁、母联失灵保护等），双CPU模式可防止一块CPU意外故障而引起保护误出口。此外，CPU1还具有母线运行方式的自动识别元件、CT断线闭锁元件、CT饱和检测元件、母联失灵及死区保护元件和PT断线判别元件等。3.1 差动保护差动保护为WMH-800A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-80

23、0A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： （3-1）式中：Irk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）；Irk-2

24、T为两周前制动电流当前时刻的采样值；Irk-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。稳态量差流有效值使用全周傅氏算法，启动元件的

25、动作判据为： （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： （3-3） （3-4）其中： 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；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制动差动保护动作条件为： （3-5） （3-6）

26、（3-7）其中：为差动定值；（为第j个连接支路的电流突变量；= - ）；式（3-5）为大差动作方程；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。3.1.4 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

27、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。制动特性根据以下原则自适应取值：1) 双母线、双母双分母线并列运行情况下大差制动系数取

28、高制动特性（0.5），分列运行时取低制动特性（0.3）；2) 双母单分任何两个母联（分段）开关分列运行时，大差制动取低制动特性（0.3），其他方式下大差制动系数取高制动特性（0.5）；3) 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（0.3），其它情况下小差制动系数均取高制动特性（0.5）；4) 双母单分三个母联（分段）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（0.5）；5) 双母线方式下小差制动系数固定取高制动特性（0.5）。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

29、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。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，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a) 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。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

30、严格。当满足以下条件时，母联判为分列运行：1) 母联断路器在跳闸位置（经TWJ和HWJ相互校验的TWJ=1）且无断路器位置异常告警；2) 母联相关的两段母线均有压；双母双分的分段间隔判别分列运行时不再判别母线电压，经满足上述第 1）条即判为分列运行。考虑中低压系统自切的需要，不设置母联（分段）分列运行压板，设置母联（分段）检修压板，该压板和分段TWJ（TWJ和HWJ相互校验的结果）构成“或”逻辑，投入母联（分段）检修压板，且无异常时，判别母联（分段）分位运行。母联断路器判为分列运行状态后，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）。b) 有压、无压母线无压判别门槛设

31、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；d) 母联检修压板异常告

32、警保护设计了母联检修压板运行状态异常告警逻辑，当检修压板投入且相应母联CT有流时判为母联检修压板状态异常，不封母联CT。3.1.7 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) 在手合操作前，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

33、两段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在充电过程中如果充电到故障位置（

34、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：图3-2 母联充电闭锁状态逻辑图双母双分接线方式下，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

35、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。此外装置设计有外部闭锁开入，装置检测到“外部闭锁母差开入”时闭锁母差保护，最长闭锁2s。若该开入保持10 s不返回，装置发告警信号并报“外部闭锁母差开入异常”。3.1.8 复合电压闭锁a) 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（）、零序电压（自产）元件，各元件并行工作，构成或门关系。判据如下： （3-8） （3-9） （3-10）其中，为母线相电压；，、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。b) 复合电压闭锁方案差动保护用复合电压闭锁元

36、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；双母单分接线方式下跳母联（分段）经其所连接的两条母线的任一母线复合电压闭锁开放。3.1.9 母联死区保护在双母线接线中，母联断路器一般仅一侧装设CT，如图3-5所示，需要配置死区保护。a) 正常封CT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；

37、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CT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

38、保护的逻辑框图。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、模拟量和检修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：图3-4 分段死区保护逻辑框图3.1.10 大差后备保护大差连续动作达到大差后备保护延时150 ms，跳开母线上无隔离刀闸辅助触点位置的元支路和母联（分段），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

39、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，利用大差保护瞬时跳开母联（分段）断路器进而隔离故障点。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

40、动保护动作的总体逻辑框图如图3-6：图3-6 母差保护逻辑框图（以双母线母差动为例）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；只闭锁断线相的大差后备保护；3.1.12 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；3.2 母联失灵保护3.2.1 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

41、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保护、相邻母联的母联失灵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。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。3.2.2 启失灵开入告警若母联失灵启动开入长期存在超过10s，装置发告警信号，并报“母联失灵启动开入异常”，同时闭锁该支路的断路器失灵保护逻辑。3.3 PT断线告警元件当正序电压 或负序电压，延时10 s报PT断线并发告警信号

42、。PT断线元件仅发告警信号不闭锁差动保护。3.4 CT断线闭锁及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，装置根据每个元件的各相电流的不平衡程度判断出具体是哪个元件断线（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

43、差动保护。母联CT断线后保护逻辑自动按单母线运行状态处理，任一母线故障切除两条母线上的所有连接元件。3.5 运行方式识别在双母线系统中，根据电力系统运行方式变化的需要，母线上的连接元件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（母联或分段引入操作箱上的断路器跳位接点），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。当刀闸位置变化时，保护装置报出刀闸变位信息；当某个元件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

44、，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，若校核电流不平衡，装置根据计算电流修正运行方式，使各小差电流平衡；若能够成功修正运行方式，差动保护按修正后的运行方式字计算差动电流。若修正不成功，则保持异常前的刀闸状态。无论能否成功修正运行方式均发位置异常告警。隔离刀闸辅助触点的状态通过辅助箱面板的发光二极管指示。当装置发出位置异常后，运行人员可通过辅助箱面板上的强制开关将保护临时切换到正确的运行方式，在排除隔离刀闸辅助触点问题后，再将强制开关切换到自动识别状态。如果装置在位置异常期间（尚未排除故障且未强制到正确的运行方式）发生母线故障，则保护按位置异常前的

45、运行方式计算、跳闸。注：当某元件刀闸双跨或“母线互联”压板投入时，运行方式默认为所有元件都连接在母。保护采用主接线拓扑结构自动识别技术，通过绘制主接线即可自动实现软件定义，自动获取母线接线结构、特殊元件定义等信息，使同一个版本的软件可以适用于双母线、双母双分、双母单分三种主接线方式下面介绍各种接线不同运行方式下差动电流、制动电流的计算方法。母和母之间的母联（分段）CT的极性同母连接元件的极性，即母线上连接元件CT的极性端靠近母线，则母和母之间的母联（分段）CT的极性也靠近母。母和母之间的母联（分段）CT的极性同母连接元件的极性，即母线上连接元件CT的极性端靠近母线，则母和母之间的母联（分段）C

46、T的极性端也靠近母。母和母之间的母联（分段）CT的极性同母连接元件的极性，即母线上连接元件CT的极性端靠近母线，则母和母之间的母联（分段）CT的极性也靠近母。差动电流、制动电流的计算引入各元件大差关联系数（第j元件对大差的关联系数）、母关联系数（第j元件对母小差的关联系数）、母关联系数（第j元件对母小差的关联系数）、母关联系数（第j元件对母小差的关联系数）。同时在计算差动电流、制动电流的过程中考虑CT变比不一致的影响引入CT变比折算系数（第j元件CT变比折算系数），即该元件CT变比和基准变比的比值。大差差动电流、大差制动电流、各段母线小差差动电流、小差制动电流的计算见公式（3-11）（3-18

47、）。大差差动电流： (3-11)大差制动电流： (3-12)母差动电流： (3-13)母制动电流： (3-14)母差动电流： (3-15)母制动电流： (3-16)母差动电流： (3-17)母制动电流： (3-18)3.5.1 双母线专设母联接线双母线专设母联接线图如图3-8所示。图3-8 双母线专设母联接线图表3-1 双母线专设母联各种运行方式关联系数取值表母联元件（1元件）母线路/变压器元件母线路/变压器元件K1dK1dxK1dyKjdKjdxKjdKjdy并列运行01111/0(注)11/0(注)分列运行00011/0(注)11/0(注)倒闸过程中0001011注：当该元件在相应母线运行

48、时对应的系数取1，否则对应系数取0。母联电流不计入大差电流的计算，线路、变压器元件电流均计入大差。倒闸过程中各回路电流计入母差流。3.5.2 双母线双分段接线双母线双分段接线，保护按两组双母线配置。其中一组接线图如图3-9所示。 图3-9 双母线双分段接线图双母线双分段各种运行方式关联系数取值可参考标准双母线接线，见表3-1。不同于双母线的是两个分段间隔对单套保护来讲相当于出线，对整体母线系统来讲又是母联。所以保护引入了分段开关操作箱上的的位置辅助触点作其运行方式判别的辅助条件。当两个分段TWJ都闭合时，两个分段开关识别为不运行，分段电流不计入大差也不计入小差，当分段分列压板投入时也认为分段开

49、关不运行。其中母联固定为1元件，分段1固定为22元件，分段2固定为23元件。3.5.3 双母线单分段专设母联接线双母线单分段专设母联接线图如图3-10所示。图3-10 双母线单分段专设母联接线图表3-2 双母线单分段专设母联各种运行方式关联系数取值表母联1（1）母联2（23）分段（22）母线母线母线K1dK1dxK1dyK23dK23dyK23dzK22dK22dxK22dzKjdKjdxKjdKjdyKjdKjdz并列运行01-10-1101-111/0(注)11/0(注)11/0(注)母联1分列0000-1101-111/0(注)11/0(注)11/0(注)母联2分列01-100001-1

50、11/0(注)11/0(注)11/0(注)分段分列01-10-1100011/0(注)11/0(注)11/0(注)、互联0000-1101-1101111/0(注)、互联01-100001-111/0(注)1110注：当该元件在相应母线运行时对应的系数取1，否则对应系数取0。母联电流不计入大差电流的计算，线路、变压器元件电流均计入大差。、互联时母线及母线各连接元件电流计入母差动。、互联时母线及母线各连接元件电流计入母差动。、互联时母线及母线各连接元件电流计入母差动。其中母联1固定为1元件，分段固定为22元件，母联2固定为23元件。3.6 通信功能装置面板上设有一个面板调试PC串口，可通过PC机

51、与保护装置通信，通过厂家提供的调试分析软件Prate800A，读取保护CPU信息，便于故障分析；面板调试PC串口与PC机的通信电缆可带电插拔。同监控后台网络通讯，支持双通道，提供6个通讯串口，可灵活选择RS-485或以太网接口。通讯接口兼容性、开放性强，支持IEC 60870-5-103和IEC 61850通讯规约。装置背后设有打印串口，与打印机连接，用于打印装置的相关信息。3.7 自检功能装置设置了完善全面的自检功能，在硬件及软件自检中设有程序求和自检、定值自检、5V电源自检、RAM自检、AD自检、开出自检等。4 装置整体介绍4.1 硬件平台保护装置采用新一代32 位基于DSP 技术的通用硬

52、件平台。整体大面板，全封闭机箱，硬件电路采用后插拔的插件式结构，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。装置有两个完全独立的、相同的CPU 板，并具有独立的采样、A/D 变换、逻辑计算及启动功能，两块CPU 板硬件电路完全一样但运行不同的保护程序。两块保护用CPU 板一个负责保护判断及逻辑，一个为启动CPU，启动CPU启动元件动作后开放出口电源。另有一块人机对话板，由一片DSP专门处理人机对话任务。人机对话担负键盘操作和液晶显示功能。正常时，液晶显示当前时间、主接线、各元件电流、母线电压等。人机对话中所有的菜单均为简体汉字。通过本公司为保护提供的软件，可对保护进行更为

53、方便、详尽的监视与控制。装置核心部分采用德州仪器公司(Texas Instruments)的32 位数字信号处理器TMS320C33，主要完成保护的出口逻辑及后台功能，使保护整体精确、高速、可靠。 图4-1为装置硬件框图。4.2 软件平台软件平台采用ATI 公司的RTOS系统NUCLEUS PLUS。RTOS是一个经过严格测试的内核，保证软件运行的稳定性。4.3 结构与安装WMH-800A系列母线保护装置共有三种机箱，分别为保护箱（一）、辅助箱、保护箱（二）。根据不同的主接线形式和保护配置可选择不同的机箱实现保护功能。图4-2是机箱的外形尺寸图；图4-3是机箱的安装尺寸图；图4-4、图4-5、图4-6分别是保护箱（二）、保护箱（一）、辅助箱。图4-1 装置硬件框图图4-2 机箱外形尺寸图图4-3 机箱安装