许继集团
许继WXJ807
发电机（发变组）差动保护测控装置
产品说明书
详情联系：钟工
手机：18603826928
电话：0371-55970400
传真：0371-55970400
网址：
第一章 产品综述第1节 概述WXJ800系列微机保护测控装置是我公司为适应水电站、变电站、工矿企业、泵站的需要，在总结多年来微机保护装置系统开发、研究经验的基础上，根据电力部门的要求，运用新技术、新工艺而推出的新一代集保护、监测、控制、录波、通信于一体的新型数字式微机保护综合测控装置。
WXJ800系列微机保护综合测控装置适用于水电站、变电站、企业站及泵站等的保护及测控。
WXJ800系列保护测控装置有以下特点：
n 集保护和测控功能于一体。
n 主CPU采用高速DSP（数字信号处理器）芯片。
n 提供工业以太网或RS485等通讯方式。
n 集成IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、IEC60870-5-101等标准通讯规约以及CDT等部颁规约。
n 采用192×64点阵蓝膜复显液晶显示器，显示内容丰富明了，外形美观。
n 硬件和软件设计均模块化，便于升级和扩展功能。
第2节 产品明细列表表1 产品型号表
类别名称 | 型号 | 装置名称 |
WXJ800系列保护测控装置 | WXJ831 | 线路保护测控装置 |
WXJ801 | 变压器差动保护测控装置 | |
WXJ803 | 变压器高压侧保护测控装置 | |
WXJ805 | 变压器低压侧保护测控装置 | |
WXJ806 | 电容器保护测控装置 | |
WXJ807 | 发电机（发变组）差动保护测控装置 | |
WXJ808 | 发电机（发变组）后备保护测控装置 | |
WXJ809 | 站用变(配变)保护测控装置 | |
WXJ810 | 频率电压保护测控装置 | |
WXJ813 | 异步电动机保护测控装置 | |
WXJ843 | PT切换装置 | |
WXJ802 | 备用电源自动投切装置 |
第3节 保护测控产品功能概述1、保护功能表2 保护测控装置保护功能
产品型号 | 主要功能项目 | 适用范围 |
WXJ831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 三相三次重合闸(检无压/检同期) ² 合闸后加速功能 ² 低频减载功能 ² 过压保护 ² 失压保护 ² PT断线监视 ² 故障录波 |
|
WXJ 801变压器差动 保护测控装置 | ² 差动速断保护 ² 二次谐波制动的比率差动保护 ² CT断线检测和闭锁功能 ² 非电量保护 ² 故障录波 |
|
WXJ 803变压器高压侧 保护测控装置 | ² 复合电压启动的（带方向）两段四时限过流保护 ² 两段四时限零序过流保护 ² 零序过压保护 ² 间隙零序过流保护 ² 风机启动、调压闭锁 ² 过负荷保护 ² 负序过流 ² PT断线监视 ² 故障录波 |
|
WXJ 805变压器低压侧 保护测控装置 | ² 复合电压启动的（带方向）两段四时限过流保护 ² 零序过压保护 ² 调压闭锁 ² 过负荷 ² 负序过流 ² 逆功率保护 ² 过压保护 ² PT断线监视 ² 档位监视和控制 ² 故障录波 |
|
WXJ 806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 零序过压保护 ² 过电压保护 ² 失电压保护 ² 不平衡保护(差压和差流) ² 故障录波 |
|
WXJ 807发电机（发变组）差动保护测控装置 | ² 差动速断保护 ² 二次谐波制动的比率差动保护 ² CT断线检测和闭锁功能 ² 非电量保护 ² 故障录波 |
|
WXJ 808发电机（发变组）后备保护测控装置 | ² 复合电压闭锁的过流保护 ² 记忆过流（经复合电压闭锁）保护 ² 负序电流保护 ² 过负荷保护 ² 定子绕组单相接地保护 ² 转子一点接地保护 ² 转子两点接地保护 ² 失磁保护； ² 逆功率保护 ² 过电压保护 ² 零序过流保护 ² 过频保护 ² 低频保护 ² 故障录波 |
|
WXJ 809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 过负荷保护 ² 非电量保护 ² 故障录波 |
|
WXJ 810频率电压 保护装置 | ² 过频保护 ² 低周减载 ² 过压保护 ² 低压保护 ² 故障录波 |
|
WXJ813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 零序过流保护 ² 零序过压保护 ² 两段式负序电流保护 ² 反时限电流保护 ² 过压保护 ² 过热保护 ² 过负荷 ² 堵转保护 ² 自启动功能 ² 故障录波 |
|
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 断路器正常遥控分合。
u IA、IB、IC、UA、UB、UC、U0、I0、P、Q、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WXJ800 系列保护测控装置有两种通讯方式可供选择：
u RS485总线方式。
u 以太网方式。
第4节 保护测控类产品通用说明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
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
3、遥测量计量等级电流：0.2级
其他：0.5级
4、遥信分辨率小于2ms
5、信号输入方式无源节点
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（一般为100A/7.07V，可根据特殊要求进行选配），电压信号（UA，UB，UC，U0等）经过PT（150V/7.07V），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同时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。
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。
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不小于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。
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 – 121995）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。
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5节 装置原理和结构1、硬件原理WXJ800系列保护测控装置原理如图1所示。
图1 WXJ800系列保护测控装置硬件原理框图
2、结构设计WXJ800系列保护测控装置采用标准6U机箱后插拔设计，分为CPU/电源插件、IO插件和PT/CT插件。
具体结构参见各装置端子定义图。
3、程序框架结构程序共分为6个模块，每个模块独立运行，合理安排了优先级顺序，充分利用资源并且尽量互不联系，增强了可靠性。6个模块及功能如下（优先级逐次升高）。
u 主程序模块：进行循环的测量计算，并且完成实时时钟和E2PROM的读写。
u 5mS中断模块：完成通讯数据和进程的处理。
u 以太网中断模块：接收以太网数据。
u RS485通讯中断模块：接收和发送RS485通讯接口数据。
u 测频中断模块：进行频率跟踪并计算频率。
u 采样中断模块：完成保护、测量、录波的采样并进行保护计算和保护过程。
第6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，WXJ800数字式保护继电器采用了带背光的192*64液晶显示器，提供友好的人机操作界面。
装置外形如图2所示。
图2 WXJ800系列保护测控装置外形示意图
1、按键说明▲ -- 光标向上滚动或菜单向上翻页
▼ -- 光标向下滚动或菜单向下翻页
◄ -- 光标向左移动
► -- 光标向右移动
+ -- 字母数字增加
- -- 字母数字减小
ENT -- 确认
ESC -- 取消
复归 -- 复位事故和告警信号
注：面板上有5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号时点亮(红)
告警 -- 当装置所监视的系统有告警信号时点亮(红)
2、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。这里只简要介绍一下菜单的内容。
主菜单如下：
 |
实时数据 |
事件记录 |
定值管理 |
系统管理 |
开关控制 |
（1） 实时数据包括测量数据和信号量，选定后可以显示相应数据和信号量的状态。
 |
测量数据 信号量 |
信号量 |
（2） 事件记录显示最近发生的20个事件，显示在第一页下面的一个是最新的事件。装置掉电后事件不丢失。
（3） 定值管理包括三个菜单：
 |
定值查询 信号量 |
定值修改 |
定值固化 |
定值的查询和修改有同样的界面，前者与后者的差别是后者可以修改定值，前者不能。当定值修改过后，退到这个界面选定“定值固化”菜单按确认键，在输入密码后可以固化定值。
定值按照功能分成若干个组，以变压器低压侧保护为例，有如下定值组：
 | |||||
 | |||||
 | |||||
过流Ⅱ段 |
复合电压 |
功率方向 |
过流Ⅰ段 信号量 |
▼ |
过流Ⅱ段 |
功率方向 |
复合电压 |
过压保护 |
逆功率保护 |
其他 |
▲ |
零序过压 信号量 |
调压闭锁 |
过负荷告警 |
负序过流 |
▲ |
▼ |
系统管理包括：
 |
系数参数 |
地址参数 |
端口参数 |
密码修改 |
时间设置 |
遥信参数 |
SHAPE \* MERGEFORMAT
系数参数用以对测量量进行修正；地址参数是通讯中装置的本地地址；端口参数对通讯口的波特率、校验方式等进行处理；密码是装置的密码，所有用到密码的地方都与此处设定的密码相关；时间设置是用以修改装置自身的实时时钟的。
（4） 开关控制指对与装置相关连的设备进行控制，以变压器低压侧为例有以下几个控制：
本体断路器 |
档位升降 |
档位紧急停 |
SHAPE \* MERGEFORMAT
⑷ 环境温度在40℃时允许最大相对湿度90%。 |
|
保护测控类产品特点 （1） CPU采用高速DSP（数字信号处理器）芯片。
DSP的意思是数字信号处理器，它同常规MCU的不同之处在于内部结构和指令模块的不同，因为DSP采用超哈佛结构，同时处理多条指令，使速度大大加快，而指令优势是有大量用于数字信号处理的指令和寻址方式，使DFT、FFT、FIR、IIR等的处理变得方便快捷，如乘加、乘减等。优秀的寻址方式使指针的变化极其灵活，内部的多条数据总线使数据程序可以同时存取，从而加快了指令的运行。在此基础上DSP厂家又集成了大量的外围设备，如：SPI、SCI、WD、TIMER、PWM、I/O以及FLASH等，使DSP超出了一般DSP的功能，使其具有了MCU的功能，并且因为集成了FLASH使可靠性大大提高。使用DSP后可以在很长时间内不会因为运算量的增大而更换更高速的CPU，从而真正建立软硬件平台的概念，使继承性和可靠性大大提高。
（2） 每周波32点高精度交流采样，快速傅立叶变换（FFT）运算。
高速的采样使计算误差降低，FFT又使采样和计算基础不必根据功能的改变而改变，减少了人为错误的可能性。
（3） 测量回路和保护回路的电流可以分成不同CT，也可以使用同一组CT。
前者的优点是测量CT的精度高从而使测量更精确，后者的优点是可以根据测量电流有效监视保护CT的运行状况。
（4） 所有对外引出的电气端子抗过压和浪涌。
电力系统的可靠性是我们的首要考虑因素。
（5） 主板元件全表贴安装，4层印刷线路板，抗干扰能力强。
多层板使CPU的引出线尽量短，从而使线间干扰和外部影响变得微弱。
（6） 具有RS485及以太网通讯口。
RS485是传统的接口方式，运行经验和相应的设备丰富，我们基于通用的电力系统规约开发了相应的应用程序，可以方便接口于其他厂家的通讯管理机；以太网是近年的发展趋势，以太网的速度优势是众所周知的，我们使用先进的工业级接口芯片为用户提供了更多的选择。
（7） 确保在-30℃～+70℃环境下运行。
芯片和其他器件的选择、测试使运行在各地室内外安装的装置安全可靠。
（8） 192×64点阵液晶显示屏，可对当地数据监视，进行参数定值设置。
人性化的人机交互使就地操作更加方便简单。
（9） 低功耗设计，整机功耗不大于35W。
第8节 WXJ807发电机（发变组）差动保护测控装置说明书1、基本配置1）差动速断保护； 2）二次谐波制动的比率差动保护；
3）CT断线检测和闭锁功能； 4）非电量保护；
5）故障录波。
2、技术数据2.1 差动速断保护电流定值：4In – 12In • 定值误差：＜ 5%
2.2 二次谐波制动的比率差动保护过流定值：0.2In – 2In • 定值误差：＜ 5%
⑷ 环境温度在40℃时允许最大相对湿度90%。 |
|
模拟输入 Iah、Ibh、Ich、Ial、Ibl、Icl为两侧的保护CT电流，测量用电流经隔离变换器变换后，在低通滤波器之后输入至模数变换器，经CPU采样数字处理后作为遥测量。
Ua、Ub、Uc输入在本装置中的母线或发电机机端电压（选配）。
4、保护原理差动保护的动作电流为：
差动保护的制动电流为：
式中：It为机端侧（或变压器高压侧）电流。
In为中性点侧电流。
电流方向以流向发电机为正方向。
4.1 差动速断保护当差电流大于整定定值时，说明发电机（或发变组）内部肯定出现了严重故障，差动保护应不进行任何制动而立即动作于跳闸。差电流速断保护动作定值应按躲过各种不平衡电流和涌流整定。
4.2 二次谐波制动的比率差动保护采用比率制动的差动保护，动作特性如图所示。
|
Ires |
Iop |
Is1 |
Is2 |
Isdset |
制动区 |
动作区 |
K1 |
K2 |
Icdset |
4.3 二次谐波闭锁原理
装置采用三相差电流中二次谐波与基波的比值作为励磁涌流的判据。当任一相差动电流中的二次谐波比值大于定值，即满足闭锁条件，则闭锁三相比率差动保护。
4.4 CT断线闭锁CT断线的判定条件为：
A、一侧三相电流中有一相减小为零，其它两相电流和另外一侧的电流不变。
B、 本侧最大相电流大于0.2倍IE。
C、 最大相电流（两侧）小于1.2倍IE。
CT断线后发出告警信号，并可根据控制字进行选择是否闭锁差动保护；CT断线判据对于CT突然断线有用，对于CT接点电阻逐渐变大到断路不起作用，但因为有差流告警，可以起到CT断线告警的作用。
4.5 发变组各侧电流相位与平衡补偿当所保护范围为发变组时，由于两侧CT变比不同，需要进行补偿，将中性点侧电流规整到变压器高压侧，计算出调整系数，将其输入装置，通过软件将由此造成的不平衡电流完全补偿。发变组两侧的电流互感器二次电流相位由软件校正，具体见功能配置说明。
4.6 非电量保护非电量保护包括重瓦斯、调压重瓦斯、超温、水工故障、压力释放、失磁信号。
4.7 遥测、遥信功能遥测量主要有：三相不平衡电流，这些量都进行实时计算。
遥信量主要有：16路遥信开入、装置变位遥信及事故遥信，并作事件顺序记录。
4.8 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、以及故障时的差动电流。
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。
4.9 故障录波本装置故障录波功能，记录的模拟量为Iah、Ibh、Ich、Ian、Ibn、Icn（Ian、Ibn、Icn为中性点电流），记录的状态量为开关位置。
5、功能配置说明5.1 主接线型式常见的水电站有三种：第一种是正常的发电机的差动保护，第二种是变压器为YD11接线的发变组差动保护，第三种为YY0接线的发变组保护。如下图，它们对应不同的配置：
5.2 配置说明
 |
第一种 “需要进行相位调整”控制字设为0，中性点调整率公式为
式中：Kn为中性点调整率；
Kctn为中性点侧CT变比；
Kctt为机端侧CT变比。
这种配置的保护不经二次谐波制动，所以“二次谐波投入”控制字置为0；一般情况下也不设置差动速断。
 |
第二种 “需要进行相位调整”控制字设为1，中性点调整率公式为
式中：Kn为中性点调整率；
Kctn为中性点侧CT变比；
Kcth为高压侧CT变比；
Ule为变压器低压侧额定电压；
Uhe为变压器高压侧额定电压。
 |
第三种 “需要进行相位调整”控制字设为0，中性点调整率公式为
式中：Kn为中性点调整率；
Kctn为中性点侧CT变比；
Kcth为高压侧CT变比；
Ule为变压器低压侧额定电压；
Uhe为变压器高压侧额定电压。
5.3 CT接线要点在CT的接线上要注意，流向发电机（或发变组）方向为各侧电流正方向！
6、机箱端子示意图及端子定义WXJ807 机箱端子示意图及端子定义图
7、控制回路图WXJ807 控制回路图
8、外形及安装尺寸附录：保护装置外形及安装尺寸
订货须知：1. 产品名称、型号、数量。
2. 工作电源：DC220V □ AC220V □
3. 交流电流： 5A □ 1A □
4. 交流电压：100V
5. 通讯接口： 以太网 □ RS485 □
6. 显示语言： 中文 □ 英文 □
详情联系：钟工
手机：18603826928
电话：0371-55970400
传真：0371-55970400
网址：
