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WBB892说明书
TA21型牵引变电所安全监控及
综合自动化系统
说明书
WBB-892
并补保护测控装置
1概述…………………………………………………………………………………59
2装置功能及特点……………………………………………………………………59
3技术参数……………………………………………………………………………61
4结构…………………………………………………………………………………64
5硬件说明……………………………………………………………………………64
6保护原理………………………………………………………………………………66
7保护定值及说明……………………………………………………………………68
8装置的安装与调试…………………………………………………………………70
9动作信息及说明……………………………………………………………………72
10投运说明及注意事项………………………………………………………………72
11贮存及保修…………………………………………………………………………73
12供货成套性…………………………………………………………………………73
13订货须知……………………………………………………………………………73
14附图…………………………………………………………………………………73
1概述
WBB-892并补保护测控装置(以下简称装置)是由高性能微处理器实现的并补保护、测量与控制装置。
适用于单相交流电气化铁道牵引供电系统,既可作为常规固定投入并联电容补偿设备的保护、测控装置,也可作为多分支并联电容补偿设备的保护、测控装置。
同时具有负荷录波、故障录波、网络通信等自动化功能。
装置既可单独供货,也可与WKH-892馈线保护测控装置、WBH-892Z主变主保护装置、WBH-892H主变后备保护装置、WBH-892C主变测控装置、WDB-892动力变保护测控装置、WCK-892通用测控装置、WXH-892信号显示装置以及监控系统组成牵引变电所自动化系统。
2装置功能及特点
2.1装置功能
2.1.1设计思想
在研制过程中,执行相关国际、国家、行业标准,融合多年理论研究成果,吸取既有同类装置成功经验,采纳用户实际需求,融入的设计思想主要有:
●装置对调度端、试验仿真工具软件完全透明化设计,便于实现远程诊断;
●采用自适应保护原理,克服多支路并补装置投退对保护灵敏度的影响;
●采取软件自动调零技术,克服抽取差动电压的电压互感器变比差异对保护动作行为的影响。
2.1.2保护功能
●电流速断保护
●过电流保护
●谐波过电流保护
●差电流保护
●差电压保护
●过电压保护
●低电压保护
●谐波阻抗保护
●非电量保护
2.1.3测量功能
●遥测量
IM—并联电容补偿支路总电流(测量绕组)
●召测量
a)负荷录波
☉母线电压
☉测量绕组电流
b)实时电量
☉母线电压
☉并联电容补偿支路总电流(保护绕组)
☉并联电容补偿支路总电流(测量绕组)
☉差电压△U1
☉差电压△U2
☉差电压△U3
☉差电流△I1
☉差电流△I2
☉差电流△I3
c)故障录波
☉母线电压
☉并联电容补偿支路总电流(保护绕组)
d)自检报告
☉硬件自检(RAM、A/D、出口驱动等)
☉软件自检(整定值校验、程序校验)
☉通信自检
e)事件报告
☉保护由于扰动启动但未出口的信息
☉装置“上电”复位信息
☉整定值修改
f)故障报告
2.1.4控制功能
●断路器
●隔离开关
●装置复归
2.1.5遥信功能
●“当地”/“遥控”方式开关位置信号
●断路器位置信号
●断路器手车位置信号
●隔离开关位置信号
●控制回路断线信号
●机构故障信号
●装置不良告警
●非电量信号(轻瓦斯、电容器过热、动补变过热、动补分闸等)
●保护动作信号
a)电流速断保护
b)过电流保护
c)差电流保护
d)差电压保护
e)过电压保护
f)低电压保护
g)谐波过电流保护
h)谐波阻抗保护
i)非电量保护动作信号
2.1.6通信功能
●一个可选的光纤Lonworks环网接口,采用插卡方式,可采用单环或冗余双环通信方式,通信速率为1.25Mbps;
●一个可选的以太网络接口,采用插卡方式,通信媒介采用光纤,通信速率为10Mbps;
●一个标准的RS232串口,用于通过便携机进行日常维护;
●一个标准的RS485GPS校时接口。
2.2装置特点
●32位多CPU并行处理的系统结构;
●品质优异的32位CPU硬件平台,支撑完善的保护、测量与控制功能;
●基于ADSP的高精度数据采集系统;
●多层印制电路板布线技术及SMT表面贴装工艺,抗干扰能力强;
●对调度端、试验仿真工具软件全透明设计,便于实现远程诊断;
●高采样率的故障录波,便于故障查找和保护动作行为分析;
●高采样率的负荷录波,便于分析负荷状况;
●完善的事件记录,便于分析保护动作行为和装置的工作情况;
●传动试验,便于检查二次回路接线的正确性;
●与WBH-892Z主变主保护装置、WBH-892H主变后备保护装置、WBH-892C主变测控装置、WCK-892通用测控装置、WKH-892馈线保护测控装置、WDB-892动力变保护测控装置相同功能的插件具有互换性;
●控制回路断线定位到每个对象,便于维修与维护;
●装置通信接口采用插卡方式,具有多种网络结构可供选择,支持采用光纤冗余自愈双环网结构,可以满足不同类型的变电站对通信网络的需求;
●支持IEC60870-5-103等通信规约;
●采用大屏幕彩色液晶(可选)显示,全汉化菜单,操作方便;
●可存储4套保护整定值,40次故障报告和故障录波;
●自动调整模入通道的增益和校正PT、CT的角差,提高测量精度;
●高标准的电磁兼容性能,可直接下放到开关设备;
●保护整定值可通过调度端、试验仿真工具软件在线整定;
●完善的自检功能,指示装置的工作状态;
●具有与GPS的LRIG-B格式对时功能。
3技术参数
3.1基本参数
3.1.1额定直流电压:
DC220V[DC110V]
3.1.2交流二次额定值
●额定电流:
5A[1A]
●额定电压:
AC100V
●额定频率:
50Hz
3.1.3精确工作电压范围:
0.5V~120V
3.1.4精确工作电流范围:
0.1~20倍额定电流
3.1.5功率消耗
●直流回路
a)正常工作时:
<20W
b)动作时:
<30W
●交流电压回路时:
<0.8VA/相
●交流电流回路
a)额定电流为5A时:
<0.5VA/相
b)额定电流为1A时:
<0.2VA/相
3.1.6状态量电平:
DC220V、DC110V、DC24V(可选)
3.1.7交流回路过载能力:
●交流电压:
1.2Un——长期运行
●交流电流:
2In——长期运行
20In——10s
40In——1s
注:
Un为额定电压,In为额定电流,以下相同。
3.2主要技术性能指标
3.2.1差电压保护
●电压整定范围:
0.5~20V,动作误差不超过±2.5%;
●延时整定范围:
0.05~10s,在1.2倍整定值下,误差不超过±2.5%。
3.2.2差电流保护
●电流整定范围:
0.1~4倍In,动作误差不超过±2.5%;
●延时整定范围:
0.05~10s,在1.2倍整定值下,误差不超过±2.5%。
3.2.3谐波过电流保护
●电流整定范围:
0.2~4In,动作误差不超过±2.5%;
●延时整定范围:
0.1~600s,在1.2倍整定值下,误差不超过±2.5%。
3.2.4过电压保护
●电压整定范围:
0.5~2Un,动作误差不超过±2.5%;
●延时整定范围:
0.05~10s,在1.2倍整定值下,误差不超过±2.5%。
3.2.5低电压保护
●电压整定范围:
0.3~0.8Un,动作误差不超过±2.5%;
●延时整定范围:
0.05~10s,在0.8倍整定值下,误差不超过±2.5%。
3.2.6电流速断保护
●电流整定范围:
0.2~10In,误差不超过±2.5%;
3.2.7过电流保护
●电流整定范围:
0.2~10In,动作误差不超过±2.5%;
●延时整定范围:
0.05~10s,在1.2倍整定值下,误差不超过±2.5%。
3.2.8谐波阻抗保护
●动作阻抗整定范围:
0.5~50Ω;
●延时整定范围:
0.05~10s,在0.7倍整定值下,误差不超过±2.5%。
3.2.9固有动作时间
装置固有动作时间不大于15ms。
3.3绝缘性能
3.3.1绝缘电阻
各带电导电回路分别对地之间,无电气联系的各带电导电回路之间,用开路电压为500V的测试仪器测定其绝缘电阻值不小于100MΩ。
3.3.2介质强度
各带电导电回路分别对地之间,无电气联系的各带电导电回路之间,能承受交流50Hz,电压2000V(有效值),历时1min检验而无绝缘击穿或闪络现象。
3.4冲击电压
各输入输出端子分别对地,交流回路与直流回路之间,交流回路和交流回路之间,能承受幅值为5kV的标准雷电波短时冲击检验。
3.5抗电气干扰能力
能承受GB/T14598.13-1998规定的频率为1MHz及100kHz衰减振荡波脉冲干扰试验,GB/T14598.14-1998规定的严酷等级为Ⅳ级的静电放电干扰检验,GB/T14598.9-1995规定的严酷等级为Ⅲ级的辐射电磁场干扰检验,GB/T14598.10-1996规定的严酷等级为Ⅳ级的快速瞬变干扰检验。
3.6机械性能
●工作条件:
能承受严酷等级为Ⅰ级的振动响应,冲击响应检验;
●运输条件:
能承受严酷等级为Ⅰ级的振动耐久,冲击耐久及碰撞检验。
3.7环境条件
3.7.1环境温度
●工作温度:
-10~+55℃,24小时内平均温度不超过35℃。
●贮运温度:
-25~+70℃,在极值下不施加激励量,装置不出现不可逆变化,温度恢复后,装置能正常工作。
3.7.2相对湿度
最湿月的月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℃,平均最大相对湿度不超过50%。
3.7.3大气压力:
80~110kPa(相对海拔高度2km及以下)。
4结构
保护装置硬件采用整体面板和模块插件式结构,安装于插件组合式机箱内,插拔机构采用杠杆原理,具有方便省力锁紧可靠等特点。
机箱采用嵌入式安装方式,接线方式为箱后接线式,插件间连线采用印制板连线方式。
a.装置的外形尺寸如图4-1所示;
b.装置的安装开孔尺寸如图4-2所示;
c.装置的背面端子图见附图3;
d.装置的重量不大于10kg。
图4-1装置外形尺寸图图4-2装置开孔尺寸图
5硬件说明
装置由交流变换插件(J1)、保护CPU插件(J2)、信号插件(J3)、出口插件(J4)、接口插件(J5)和电源插件(J6)组成,装置的硬件结构如图5-1所示。
图5-1装置的硬件结构
5.1交流变换插件
采用电压、电流变换器,将PT、CT二次侧的交流信号转换成-10~10V的弱电信号供
A/D转换器采样。
其中:
电流变换器的饱和电流不小于20倍的额定电流。
5.2保护插件
保护插件是实现保护功能的核心。
主要完成模拟数据采集、数据处理、定值存储、开关量输入/输出、通信等功能。
本插件提供16个模拟信号输入通道,经二级阻容式低通滤波器输出到高速多通道的A/D转换器件,其原理框图如图5-2。
5.3信号插件
该插件由若干信号继电器组成。
能输出告警信号及各种保护元件动作信号,供当地、
检测车及远动使用。
5.4出口插件
该插件提供完整的断路器操作回路控制功能,如跳闸功能、合闸功能、防跳功能等,并提供相应触点信号供当地、远动及检测车等使用。
5.5接口插件及面板组件
接口插件通过串口与保护插件通信,实现装置内部数据交换,通过通信卡与监控机通信,实现保护装置的远方功能。
接口插件与保护插件通信采用查询方式,接口插件由32位CPU、存储器、实时时钟等芯片组成。
面板组件前面板有4个指示灯,反映装置的当前运行状态。
接口插件通过串口与试验仿真工具软件连接,实现试验仿真功能。
原理框图见图5-3。
5.6稳压电源
采用逆变开关电源,输入电压可选DC220V或110V,输出为+5V、5A,±15V、0.4A,+24V、2A,+12V、1.5A,具有输出失电告警功能。
6.保护原理
6.1常规并补设备的保护配置
6.1.1电流速断保护
用于断路器到电容器连接线短路故障的保护。
a)动作方程:
I≥ISD
其中:
I—并补支路总电流基波分量;
ISD—电流速断定值。
b)定值计算:
ISD=KkIyl
其中:
Kk—可靠系数,一般取1.2;
Iyl—并补装置投入时的涌入基波电流。
6.1.2过电流保护
用于电容器组内部部分接地故障的保护。
a)动作方程:
I≥IGL
其中:
I—并补支路总电流基波分量;
IGL—过电流整定值。
b)定值计算:
IGL=(1.3~1.4)Ifmax
其中:
Ifmax—最大负荷电流。
典型时限0.5s(躲过并补装置最大合闸涌流)。
6.1.3谐波过电流保护
本装置的谐波过电流保护分别由各并补分支的谐波过电流保护构成,当任一并补分支满足谐波过电流保护出口动作条件时,装置驱动断路器跳闸。
a)动作方程:
其中:
I3、I5、I7、I9、I11—各并补分支电流中3、5、7、9、11次谐波分量;
IXB—谐波过电流定值,各并补分支共用一份定值。
b)定值计算:
IXB=Ihn/Kk
其中:
Kk—可靠系数,一般取1.2;
Ihn—电容器允许谐波电流值;
典型时限120s。
6.1.4差电流保护
用于电容器装置接地故障的主保护。
a)动作方程:
ICD≥ICY
其中:
Icd—并补支路差电流基波分量;
ICY—差电流定值。
b)定值计算:
其中:
Kk—可靠系数,取1.3;
ktx—同型系数,顶流互与底流互同型时取0.5,不同型取1。
△fmax—流互最大允许误差,取0.1;
Imax—并补投入时涌流有效值;
XC—并补装置电容器容抗;
XL—并补装置电抗器感抗;
In—并补装置额定电流。
6.1.5差电压保护
差压保护是一种灵敏度高、保护范围大、不受合闸涌流、高次谐波及电压波动影响的保护方式。
它能检出电容器的内部故障并限制事故扩大。
a)动作方程:
UCD≥UCY
其中:
Ucd—并补装置两组串联电容器之差电压基波分量;
UCY—差压定值。
b)定值计算:
确定电容器组中故障电容器端电压超过1.1倍额定电压时,熔断器已切除电容器的台数K。
按下式计算值K值
其中:
M—并联电容器数;
N—串联电容器数;
D—补偿度;
Umax—母线最高电压;
Ucn—电容器额定电压。
c)计算差电压:
d)计算定值:
UCY=△U/Kk
式中:
Kk—可算系数,取1.3-1.5。
典型时限0.1-0.2s。
6.1.6过电压保护
用于保护电容器的过电压。
a)动作方程:
U≥UGY
其中:
U—母线电压基波分量;
UGY—过电压定值。
b)定值计算:
UGY=(1.1-1.3)Un
其中:
Un—母线额定电压;
典型时限1-2s。
6.1.7低电压保护
按并联补偿装置“最后投入,最先开放”的原则而设计。
设置低电压保护的目的是:
●防止在无负荷时电容器和变压器同时投入;
●在电源恢复时,仅电容器不在投入状态。
a)动作方程:
U<UDY
其中:
U—母线电压基波分量;
UDY—低电压定值。
b)定值计算:
UDY=(0.5-0.6)Un
典型时限0.5-1s。
注:
当装置的开入2D22(SYTC)有效时,低电压保护自动退出。
6.1.8谐波阻抗保护
用于保护并补支路电抗器。
动作方程:
Z≤ZXB
其中:
Z—并补支路5次谐波阻抗;
ZXB—谐波阻抗整定值。
6.1.9非电量保护
装置中设有非电量保护,其中重瓦斯、电抗器过热、压力释放动作于跳闸,轻瓦斯、电容器过热、动补变过热、动补分闸等动作于信号。
6.1.10断路器失灵保护
当装置发出跳闸命令(保护跳闸或遥控跳闸)后,若断路器在整定时间内(开关动作时间)未动作,则给出断路器失灵的事件报告,同时给出断路器失灵信号(空接点)。
当装置发出遥控合闸命令后,若断路器在整定时间内(开关动作时间)未动作,则给出断路器失灵的事件报告,同时给出断路器失灵信号(空接点)。
6.2多分支并补设备的保护
一套WBB-892并补保护测控装置能够完成同一供电臂上最多3个并补分支的保护。
在实际运行时,当自适应保护投入时,本装置能实时探知各并补分支是处于投入状态,还是退出状态,并以此来自动调整相应保护元件的定值,以提高保护动作的灵敏度。
7定值清单及说明
整定时,未使用的保护功能应设为退出,使用的保护功能设为投入,并对相应的动作值及时限进行整定。
整定值包括用户整定参数、系统参数和消抖延时三部分。
7.1用户整定参数
序号
保护类型
用户整定参数
整定范围
1
电流速断
动作电流ISD
0.2-10In
2
过电流
动作电流IGL
0.2-10In
动作时限TGL
0.05-10s
3
谐波过电流
动作电流IXB
0.2-4In
动作时限TXB
0.1-600s
4
支路1差压
动作电压UCY1
0.5-20V
动作时限TCY1
0.05-10s
5
支路2差压
动作电压UCY2
0.5-20V
动作时限TCY2
0.05-10s
6
支路3差压
动作电压UCY3
0.5-20V
动作时限TCY3
0.05-10s
7
支路1差流
动作电流ICY1
0.1-4In
动作时限TCY1
0.05-10s
8
支路2差流
动作电流ICY2
0.1-4In
动作时限TCY2
0.05-10s
9
支路3差流
动作电流ICY3
0.1-4In
动作时限TCY3
0.05-10s
10
过电压
动作电压UGY
0.5-2Un
动作时限TGY
0.05-10s
11
低电压
动作电压UDY
0.3-0.8Un
动作时限TDY
0.05-10s
12
谐波阻抗
动作阻抗ZXB
0.5-50Ω
动作时限TXB
0.05-10s
13
CT变比
保护CT
测量CT
差流1CT
差流2CT
差流3CT
14
电容器号
0->α相并补1->β相并补
16
整定方式
0->1次整定方式1->2次整定方式
15
保护配置
控制字1
说明见注②
控制字2
说明见注②
注:
①时限参数为4字节,其他参数为2字节。
②控制字2保留,控制字1定义如下(相应的位置1为投入,置0为退出):
KG1.0
电流速断
KG1.7
支路2差压
KG1.1
过电流
KG1.8
支路3差压
KG1.2
谐波过电流
KG1.9
过电压
KG1.3
支路1差流
KG1.10
低电压
KG1.4
支路2差流
KG1.11
谐波阻抗
KG1.5
支路3差流
KG1.12~15
备用,置0
KG1.6
支路1差压
7.2系统参数
序号
保护类型
系统参数
整定范围
1
PT变比
保护PT
支路1PT
支路2PT
支路3PT
2
差压调零系数
支路1调零系数
支路2调零系数
支路3调零系数
3
自适应元件
支路1电流比率
支路1滤波次数
支路2电流比率
支路2滤波次数
支路3电流比率
支路3滤波次数
4
微调系数
保护电压微调系数
0.5-1.999
保护电流微调系数
0.5-1.999
保护阻抗微调系数
0.5-1.999
测量电流微调系数
0.5-1.999
支路1电压微调系数
0.5-1.999
支路1电流微调系数
0.5-1.999
支路2电压微调系数
0.5-1.999
支路2电流微调系数
0.5-1.999
支路3电压微调系数
0.5-1.999
支路3电流微调系数
0.5-1.999
5
控制开关设定
QFXX设定
QSXX1设定
QSXX2设定
QSXX3设定
6
开关动作时间
1-60s
7.3消抖延时
对应于装置的28个开入,每一个开入都可设定消抖延时时间,单位为ms。
8.装置的安装与调试
8.1装置通电前的检查
a.检查装置的型号,各电量参数是否与订货一致;
b.装置外壳、标牌及后端子应无划伤、碰伤、污损等情况;
c.各插件插入机箱后,面板应平整,各插件插拔应灵活方便,并可靠接触;
d.通电前应测试直流输入端子J6-dz24与J6-dz28是否短路;
e.检查装置的J6-z32是否可靠接地;
f.退出跳闸压板。
以上检查如发现有故障,,请按有关图样修复,如不能修复则终止调试,与厂家联系。
8.2装置通电检查
在通电检查时应注意:
a.断电后才允许插拔插件;
b.在+KM(J4-d2)、-KM(J4-d16)之间按供货参数输入直流220V或110V;
c.退出所有保护出口压板。
插入装置的全部插件,连接好相关的电缆,接通装置电源,检查装置是否正常运行,正常运行状态应表现为:
装置人机接口面板上的指示灯只有运行灯闪烁,通信灯、跳闸灯、告警灯灭。
8.3保护元件性能测试
8.3.1电流速断元件
退出其它所有保护元件,只投入电流速断元件,并对动作值进行整定,施加1.025倍的整定值电流,装置应可靠动作;施加0.975倍整定值电流,装置应可靠不动作。
在2倍整定值下测动作时间,不应超过30ms。
8.3.2过电流保护元件
退出其它所有保护元件,只投入过电流元件,并对动作值和动作延时进行整定,施加1.025倍的整定值电流,装置应可靠动作;施加0.975倍整定值电流,装置应可靠不动作。
在1.2倍整定值下测动作时间,其误差不应超过±2.5%。
8.3.3谐波过电流元件
退出其它所有保护元件,只投入谐波过电流元件,并对动作值和动作延时进行整定,施加1.025倍的整定值电流,装置应可靠动作;施加0.975倍整定值电流,装置应可靠不动作。
在1.2倍整定值下测动作时间,其误差不应超过±2.5%。
8.3.4过电压元件
退出其它所有保护元件,只投入过电压元件,并对动作值和动作延时进行整定,施加1.025倍的整定值电压,装置应可靠动作;施加0.975倍整定值电压,装置应可靠不动作。
在1.2倍整定值下测动作时间,其误差不应超过±2.5%。
8.3.5低电压元件
退出其它所有保护元件,投入低电压元件,并对动作值和动作延时进行整定,施加0.975倍的整定值电压,装置应可靠动作;施加1.025倍整定值电压,装置应可靠不动作。
在0.8倍整定值下测动作时间,其误差不应超过±2.5%。
8.3.6差电压元件
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