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WXJ-51
线路保护测控装置
产品说明书
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第一章 产品综述第1节 产品概述随着我国经济的快速发展，工业企业的规模变得越来越大，大型企业尤其是钢铁、冶金、石化、煤炭等行业的生产、经营活动对电力依赖性越来越强，对供电的可靠性和稳定性也提出了越来越高的要求，只有运用更加安全可靠、功能完备的自动化装置才能从根本上保证企业的正常生产。
WXJ-50系列保护装置是为适应各种企业配电站自动化的需要,在总结多年来电站自动化系统开发、研究经验的基础上，根据企业的需求，针对供配电系统特点，为电力用户精心打造的、具有高性价比的集保护、测量、控制和通讯于一体的新型微机保护装置，适用于不同行业的35KV及以下各种电压等级的工矿企业配电站、电动机泵站的保护及测控。用作线路、电容器、电动机、厂用变等的保护。WXJ-50系列保护装置既可以分散安装于高压开关柜，也可以集中组屏安装于控制室。
1.1产品分类
WXJ-50系列装置包括以下6类保护装置：
n WXJ-51线路保护测控装置
n WXJ-52电容器保护测控装置
n WXJ-53厂用变保护测控装置
n WXJ-54电动机保护测控装置
n WXJ-55备用电源自投装置
n WXJ-56 PT切换装置
n 可靠
² 系列装置元器件全部采用军品或工业品，稳定性、可靠性高，可以在工业恶劣环境下稳定运行；
² 系列装置硬件设计采用多种隔离、屏蔽措施，软件设计采用数字滤波技术和先进的保护算法及其它抗干扰措施，使得保护的抗干扰性能大大提高；
² 采用SoC解决方案，数据处理、逻辑运算和信息储存能力强，运行速度快，可靠性高。
n 强大
² 强大的保护功能
根据被保护间隔的不同，装置配置不同的保护功能，可实现装置所在间隔的可靠保护；配置3套定值区，可灵活适应现场不同的运行方式；
具有完善的测量功能，可完成装置所在间隔功率点的测量和上送，测量精度可达±0.5%；
具有完善的遥信和遥控功能，后台遥控断路器跳/合闸简单可靠，站内SOE分辨率可达1ms。
² 强大的辅助功能
提供完善TV异常检测、控制回路异常检测及硬件自检功能；
提供强大的故障记录功能，可记录最新的32次保护动作报告和32次事件报告；
提供强大的录波功能，可记录最新发生的20次故障波形，波形包括故障前4个周波和故障后6个周波的模拟量数据和开入量数据，波形采用以COMTRADE 格式保存。
n 灵活
² 采用全封闭机箱设计，既可以分散安装，也可以组屏安装；
² 灵活的硬件选型，可以实现同与目前所有主流的断路器及操作机构配套；
² 灵活强大的通讯功能：既支持Rs485串行通讯模式也支持CAN2.0B通讯模式；通讯规约支持DL/T667-1999（IEC-60870-5-103）、Modbus规约，可灵活实现与其它厂家的自动化系统通讯；
n 人性：
² 中文图标式菜单设计，简单易懂；四位方向导航盘，操作快捷方便；
² 一体化机箱设计，维护更方便；完善的软硬件自检功能和免调节电路设计，调试更简单；
² 提供全面的设备运行信息和故障信息记录；
² 提供基于PC机的辅助分析软件。
1.2主要技术参数1.2.1额定数据交直流电源： 220V,允许偏差+15%，-20%
交流电压： 100V, 57.7V
交流电流： 5A, 1A
频率： 50HZ
1.2.2功 耗交流电压回路： ＜0.5VA/相 （额定电压下）
交流电流回路： ＜0.5VA/相 （In=1A）
＜1VA/相 （In=5A）
直流回路： 正常 ＜ 15W
跳闸 ＜ 25W
1.2.3遥测量计量等级电流： 0.1级
其他： 0.2级
1.2.4遥信分辨率小于2ms。
1.2.5信号输入方式无源节点。
1.2.6模拟量输入外部电流及电压输入经隔离互感器隔离变换后，由低通模拟滤波器输入至模数变换器，CPU经采样数字处理后，构成各种保护继电器，并计算各种遥测量。
保护电流经过装置的保护CT，电压信号（UA，UB，UC，U0等）经过PT，转换成电压信号，然后经过低通滤波和抗干扰器件、保护电路、运算放大器后输入到可以输入±10V的A/D转换器，转换成数字信号进入CPU，经过运算后进行保护。测量CT与保护CT分开。电压UA还作为测频电路的输入。
每个装置输入的电压电流量都不相同，但原理是一致的，在装置说明部分只列出输入的模拟量。
1.2.7过载能力（1） 交流电流回路：2倍额定电流连续工作；10倍额定电流工作10s；20倍额定电流工作1s。
（2） 交流电压回路：1.2倍额定电压连续工作。
（3） 电源回路：80%－120%额定电压正常工作。
1.2.8绝缘性能（1） 所有电路与外壳间的绝缘电阻在标准实验条件下小于100MΩ。
（2） 所有电路与外壳间的介质强度能耐受交流50Hz、电压2kV（有效值）、历时1min的试验而无绝缘击穿或闪络现象。
1.2.9抗干扰性能（1） 电源回路、交流输入回路、开入回路、开出回路的端子与外露的非导电金属外壳之间，在规定的试验大气条件下，能耐受幅值为5kV的标准雷电波短时冲击检验。
（2） 1MHz及100KHz的振荡波干扰：符合GB/T17626.12-1998《振荡波抗扰度试验》（等同于IEC61000－4－12：1995）振铃波试验4级和阻尼振荡波试验3级（均为最高等级）。
（3） 浪涌干扰：符合GB/T17626.5-1999《浪涌（冲击）抗扰度试验》（等同于IEC61000－4－5：1995）4级（4kV）标准。
（4） 抗静电放电干扰：符合GB/T17626.2-1999《静电放电抗扰度试验》（等同于IEC61000－4－2：1995）4级（8kV）标准。
（5） 抗快速瞬变脉冲群干扰：符合GB/T17626.4-1998《快速瞬变脉冲群抗扰度试验》（等同于IEC61000－4－4：1995）4级（电源回路4kV，信号回路2kV）标准。
（6） 抗脉冲磁场干扰：符合GB/T17626.9-1998《脉冲磁场抗扰度试验》（等同于IEC61000－4－9：1993）5级（1000A/m）标准。
（7） 抗幅射电磁场干扰：符合GB/T17626.3-1998《辐射磁场抗扰度试验》（等同于IEC61000－4－3：1995）5级（10A/m）标准。
（8） 环境条件
u 工作温度：-10℃~70℃
u 储存温度：-40℃~85℃
u 由储存温度恢复到工作温度范围内后装置正常工作。不施加激励量，不出现不可逆变化。
1.2.10可靠性指标MTBF（平均无故障运行时间）： ＞30000h；
MTTR（平均故障修复时间）： ＜3.5h；
第2节 保护测控产品功能概述1、保护功能表1 保护测控装置保护功能
产品型号 | 主要功能项目 | 适用范围 |
WXJ-51线路 保护测控装置
| ² 无时限过流保护 ² 两段式定时限过流保护 ² 三段式零序过流保护 ² 三相一次重合闸(检无压/检同期) ² 合闸后加速功能 ² 低频减载功能 ² PT断线监视 |
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WXJ-52电容器 保护测控装置 | ² 两段式相间过流保护 ² 零序过流保护 ² 零序电压保护 ² 过电压保护 ² 失电压保护 ² 不平衡保护(差压和差流) |
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WXJ-53站用变(配变) 保护测控装置 | ² 无时限过流保护 ² 两段式定时限过流保护 ² 反时限过负荷保护 ² 高压侧零序过流保护 ² 低压侧零序反时限过流保护 ² 非电量保护 |
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WXJ-54异步电动机 保护测控装置 | ² 短路保护 ² 启动时间过长保护 ² 两段式过流保护 ² 低电压保护 ² 零序电流保护 ² 两段式负序电流保护 ² 反时限电流保护 ² 过热保护 ² 堵转保护 ² 零序过压保护 ² 自启动功能 |
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WXJ-55备用电源自动 投切装置 | ² 分为桥备自投装置和进线备自投装置 ² 可实现逆向备自投 ² 充电保护功能 ² 进线电压源可选（PT或带电显示器） |
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2、测控功能
各保护测控装置测控功能包括：
u 遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信。
u 正常断路器遥控分合。
u P、Q、IA、IB、IC、UA、UB、UC、U0、I0、F、COSф等模拟量。
u 开关事故分合次数统计及电网开关事故分合次数统计和事件SOE等。
3、通讯功能WXJ-50 系列保护测控装置采用CAN2.0B总线方式或者RS485总线方式。
第3节 装置原理和结构1、硬件原理WXJ-50系列保护测控装置原理如图1所示。
图1 WXJ-50系列保护测控装置硬件原理框图
2、结构设计
WXJ-50系列保护测控装置采用标准非标准机箱后插拔设计，分为IO/电源插件、CPU/模入插件。
具体结构参见后文各装置端子定义图。
第4节 人机接口人机接口为整套保护提供管理功能和外部通信功能，WXJ-50数字式保护继电器采用了带背光的128*64液晶显示器，提供友好的人机操作界面。
其界面如图2所示。
图2 WXJ-50系列保护测控装置外形示意图
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复归 复位事故和告警信号
注: 面板上有6个指示灯，分别是：
运行 工作状况指示灯，装置正常运行时不停的闪烁，反之一直亮(绿)
合位置 断路器处于合位置时点亮(红)
分位置 断路器处于分位置时点亮(绿)
故障 当装置所监视的系统有故障信息时点亮(红)
告警 当装置所监视的系统有告警信号时点亮(红)
备用灯 暂无用途
1、操作简要说明：整套保护采用了统一风格的人机界面，界面友好，按照分层的菜单方式，可以根据提示方便地进行操作。
第5节 WXJ-51线路保护测控装置说明书1、主要保护功能配置：1）无时限过流保护（带方向）； 2）两段式定时限过流保护（带方向）；
3）三段式零序过流保护（带方向）； 4）三相一次重合闸(检无压/检同期)；
5）合闸后加速功能； 6）充电保护；
7）低频减载功能； 8）PT断线监视；
9）故障录波功能。
2、主要测控功能：1) 8路遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信；
2) 断路器遥控分合及信号节点出口；
3) IA、IC、UA、UB、UC、U0、I0、P、Q、F、COSф等11个模拟量；
4) 保护事件顺序记录（SOE）等。
3、主要技术指标3.1 定时限过流电流定值： 0.1In—20In 时间定值： 0S—60S
灵敏角： 30º、45º、60º可选 定值误差： < 5%
3.2 零序过流电流定值： 0.1In—20In 时间定值： 0S—60S
定值误差： < 5%
3.3 重合闸重合闸时间： 0.1S—25S 定值误差： < 5%
3.4 低频减载低频定值： 46Hz—50Hz 低压闭锁： 50V—100V
df/dt闭锁： 0.3Hz/s---10Hz/s 定值误差： < 5%
其中频率误差： < 0.01Hz 电流闭锁定值： 0.1In-1.1In
4、模拟输入输入模拟量为保护电流Ia、Ib、Ic、I0，用作过流保护和零序过流保护量；测量电流IA、IC用以进行电流监视和功率计算；电压量UA、UB、UC作为过流、方向、低频减载的电压闭锁元件及测量电压和功率；U0为零序电压输入，为零序保护中判断方向所用；Ux为抽取电压，作为重合闸检无压/检同期输入。
5、保护原理5.1 过流保护本装置设三段式（速断 + 两段定时限）电流保护，各段电流及时间可独立整定，可分别
设置控制字控制本段保护的投退。
突变量差值元件△I和过负荷元件I作为电流保护判别元件的启动元件。
非动作区 |
UA |
IA |
UBC |
灵敏角 |
灵敏线 |
任一相电流幅值大于整定值后，判别元件动作。电流保护的闭锁元件有：低电压闭锁、PT断线闭锁、方向闭锁，以上闭锁都可通过定值设置投退。
当重合闸重合于故障时，后加速功能加速跳闸，可通过投退控制字选择是否实现此功能。
方向元件采用90度接线方式，方向元件动作范围示意图如右（以IA为例）。
5.2 三段式零序过流保护
零序过流保护是针对接地系统而设置，当系统为小电流接地系统时，可以将零序保护设置为动作于信号。零序过流保护采用零序电流基波或五次谐波幅值和方向的方法来判别，可由控制字选择利用基波或是五次谐波计算，零序保护动作于跳闸或信号，也可由控制字进行选择，并可由控制字选择是否经方向闭锁。零序保护在选择投跳闸的条件下，还可以通过控制字进行后加速的选择。
非动作区 |
-U0 |
I0 |
U0 |
灵敏角 |
灵敏线 |
零序过流的方向有大电流接地系统和小电流接地系统之分，在大电流接地系统故障中，零序电流超前零序电压95º—110º，所以我们设置了70º的灵敏角，如右图所示。对于小电流接地系统的方向我们采用了和上图相反的动作区。
零序过流的逻辑框图如下：
装置具有PT断线检查功能，则装置检测到PT断线时，发出告警信号。PT断线的判据：
①存在一线电压小于设定值，且某一相电流大于0.04In，用于检测三相失压和不对称断线；
②负序电压大于设定值，用于检测不对称断线。
满足上述任一条件后，延时3s报PT断线。
判据①主要是用来判别对称性三相断线的，同时又是对不对称断线的补充。其中加上电流闭锁条件，是用来防止保护装置在调试过程中未加任何电压量时误发告警信号。
判据②则是专门用于对PT发生不对称断线时进行判断的。
5.4 重合闸重合闸启动方式有两种：保护启动和不对应启动，当重合闸不投时可选择整定控制字退出，通过整定控制字选择是检同期、检无压，还是不检。检同期/检无压的线路电压为抽取电压。一次重合闸的功能可根据整定控制字投退。重合闸必须在充电完成后投入，线路在正常运行状态，无外部闭锁重合闸信号，经15秒充电完成。重合闸闭锁信号有：
① 手跳 ② 遥控跳闸
5.5 后加速功能装置配置了后加速保护，合闸后加速保护包括手合于故障加速跳与自动重合于故障加速跳。保护原理：重合闸后电流又大于投入加速的过流段定值将加速跳闸。
5.6 低频减载功能装置配有低电压闭锁、电流闭锁及滑差闭锁功能的低频减载功能。当装置投入工作时频率超出频率的正常范围(45Hz~55Hz), 闭锁低周减载功能。电压过低说明可能是故障状态，应由保护完成跳闸，所以闭锁低频减载功能，而如果电流过小，则可能不是由这个线路引起的频率降低，即使将其减掉也起不到作用，所以也闭锁低频减载功能。在WXJ-51中用装置的A、C两相测量电流的大者进行闭锁。当线路带有电动机等大负载启动时会造成系统频率迅速降低，所以使用滑差闭锁。
5.7 控制回路断线装置配有控制回路断线监视功能，采用合、跳闸继电器的组合触点，通过软件判断控制回路是否正常。故障时经0.5秒延时发出控制回路断线告警信号。
5.8 事件记录功能装置可记录保护动作事件、告警事件以及遥信变位事件。
保护动作事件记录保护动作时间，作用于跳闸的保护类型（过流、低频减载等）、以及故障时的短路电流、电压值。
告警事件记录PT断线、CT断线、过负荷等系统告警信号。
遥信变位记录遥信量的变位情况。
5.9 故障录波本装置故障录波功能，记录的模拟量为Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、Uc、UX、U0、I0，记录的状态量为开关位置。
6、机箱端子示意图及端子定义WXJ-51机箱端子示意图及端子定义图
WXJ-51控制回路图
8、外形及安装尺寸
详情联系：钟工
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传真：0371-55970400
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