[整理]04 WDZ-5226电抗器综合保护测控装置

WDZ-5226电抗器综合保护测控装置

1 装置功能

WDZ-5226电抗器综合保护测控装置主要用于10KV及以下电抗器的保护和测控。

2 保护功能及原理

2.1

差动起动元件

装置差动速断和比率差动采用突变量起动元件和过流起动元件，当差动电流发生突变或者差动电流的最大值大于相应的过流定值时，起动元件动作并展宽10s，开放起动继电器。 2.2

差动电流制动电流计算公式

按照同名端同在一侧的原则，进行差动电流的计算，即为两侧电流的矢量和；制动电流按照两侧电流绝对值和的一半计算。

差动电流：DIIhIl

制动电流：HI(IhIl)/2

2.3 2.3.1

差动速断保护 保护动作逻辑框图

Ida>IsdIdb>IsdIdc>Isd差动速断（投跳）≥1TripSignal差动速断保护 2.3.2

保护动作判据

DImaxIsd

式中，Isd：差动速断保护动作电流整定值（A） 2.4

比率差动保护

装置采用三折线比率差动原理，其动作曲线如下图所示，第3折线斜率固定为1。

-------------

-------------

DIIsd1动作区KIcdqd制动区O0.5Ie3IeHI

2.4.1 保护动作逻辑框图

HI≤0.5IeDI>Icdqd&0.5IeK×(HI-0.5Ie)HI>3IeDI-Icdqd-K×2.5Ie>HI-3Ie&≥1比率差动（投跳）TripSignal&&比率差动保护CT断线闭锁比差（投入）CT断线 2.4.2 保护动作判据

DIIcdqd HI0.5Ie 0.5Ie HI3Ie DIIcdqdKHI0.5Ie HI3IeDIIcdqdK2.5IeHI3Ie 式中，Icdqd：比率差动保护动作电流整定值（A）

Ie：电抗器运行额定电流二次值（A）

2.5

二次谐波制动

二次谐波制动采用综合相制动的方式，方程如下：

DI2maxKxbDImax

式中DI2max为三相差动电流中的二次谐波最大值，DImax为三相差动电流最大值，Kxb

为二次谐波制动系数。 2.6

CT断线

CT断线判别是基于以下假设的：

(1) CT断线不是多相同时发生的； (2) CT断线与故障不是同时发生的。 满足下述任一条件不进行CT断线判别： -------------

-------------

(1) 起动前某侧最大相电流小于0.2Ie，则不进行该侧CT断线判别； (2) 起动后最大相电流大于1.2Ie； (3) 起动后任一侧电流比起动前增加；

只有在比率差动元件动作后，才进入瞬时CT断线判别程序，这也防止了瞬时CT断线的误闭锁。

某侧电流同时满足下列条件认为是CT

(1) 只有一相电流为零；

(2) 其它二相电流与起动前电流相等；

通过控制字投入或退出，CT断线可瞬时闭锁比率差动，延时2s报CT断线告警。 2.7

差流越限告警

装置提供差流越限告警功能，检测到最大差动电流大于整定值，延时10s告警，但不闭锁差动保护。 2.7.1

保护动作逻辑框图

Ida>IclyxIdb>IclyxIdc>Iclyx差流越限告警（投入）≥1

10sWarn差流越限告警 2.7.2

保护动作判据

DImaxIclyx t10s式中，Iclyx：差流越限告警电流整定值（A） 2.8 2.8.1

过流一段保护 保护动作逻辑框图

Ia>Igl1Ib>Igl1Ic>Igl1过流一段（投跳）≥1TripSignaltgl1过流一段保护 2.8.2

保护动作判据

ImaxIgl1 ttgl1式中，Igl1：过流一段保护动作电流整定值（A）

tgl1：过流一段保护动作时间整定值（s）

-------------

------------- 2.9 2.9.1

过流二段保护 保护动作逻辑框图

Ia>Igl2Ib>Igl2Ic>Igl2过流二段（投跳）≥1TripSignaltgl2过流二段保护 2.9.2

保护动作判据

ImaxIgl2 ttgl2式中，Igl2：过流二段保护动作电流整定值（A）

tgl2：过流二段保护动作时间整定值（s）

2.10 过流三段保护 2.10.1 保护动作逻辑框图

Ia>Igl3Ib>Igl3Ic>Igl3过流三段（投跳）≥1TripSignaltgl3过流三段保护

2.10.2 保护动作判据

ImaxIgl3 ttgl3式中，Igl3：过流三段保护动作电流整定值（A）

tgl3：过流三段保护动作时间整定值（s）

2.11 过负荷保护

过负荷保护提供定时限、正常反时限、非常反时限、超常反时限供选择。反时限曲线符合IEC 60255-3标准。 2.11.1 保护动作逻辑框图

Ia>IgfhIb>IgfhIc>Igfh过负荷（投跳）≥1TripSignal过负荷保护tgfh过负荷（投信）tgfhWarn

-------------

-------------

2.11.2 定时限保护动作判据

ImaxIgfh ttgfh式中，Igfh：过负荷保护动作电流整定值（A）

tgfh：过负荷保护动作时间整定值（s）

2.11.3 正常反时限保护动作判据

ImaxIgfh0.14ttgfh 0.02Imax1Igfh2.11.4 非常反时限保护动作判据

ImaxIgfh13.5tgfh tImax1Igfh2.11.5 超常反时限保护动作判据

ImaxIgfh80ttgfh 2Imax1Igfh2.12 接地保护一段

零序电流通过专用零序电流互感器得到，利用二段零序过流保护来达到接地保护的目的。装置外接零序电流测量范围为200mA～16A。

如果无外部专用零序电流互感器，装置可以软件自产零序，3I0IaIbIc。为防止三相电流互感器特性不一致产生的不平衡电流引起接地保护误动作，采用了最大相电流Imax作制动量。保护动作曲线如下图所示。

-------------

-------------

I0/I0dz动作区1制动区01.05Imax/Ie

带相电流制动的接地保护动作曲线

2.12.1 保护动作逻辑框图

零序过流逻辑，适用于零序电流外接场合：

接地一段（投跳）TripI0>I01dzt01dzSignal接地保护接地一段（投信）一段t01dzWarn带相电流制动逻辑，适用于零序电流自产场合：

Imax≤1.05Ie&接地一段（投跳）TripIt01dz0>I01dz≥1SignalImax>1.05Ie接地一段（投信）&t01dzWarnI0≥[1+（Imax/Ie-1.05）/4]I01dz2.12.2 保护动作判据

零序过流：

I0I01dz tt 001dz相电流制动：

I0I01dz Imax1.05IeI01ImaxIe1.054I01dz Imax1.05Ie t0t01dz式中，I01dz：零序保护一段动作电流整定值（A）

t01dz：零序保护一段动作时间整定值（s）

-------------

接地保护一段

-------------

Ie：线路运行额定电流二次值（A）

2.13 接地保护二段 2.13.1 保护动作逻辑框图

零序过流逻辑，适用于零序电流外接场合：

接地二段（投跳）TripSignal接地保护二段I0>I02dzt02dz接地二段（投信）t02dzWarn

带相电流制动逻辑，适用于零序电流自产场合：

Imax≤1.05Ie&接地二段（投跳）Tript02dzSignal接地保护二段I0>I02dz≥1Imax>1.05Ie&接地二段（投信）t02dzWarnI0≥[1+（Imax/Ie-1.05）/4]I02dz 2.13.2 保护动作判据

零序过流：

I0I02dz tt002dz相电流制动：

Imax1.05IeI0I02dz  Imax1.05Ie I01ImaxIe1.054I02dz tt002dz式中，I02dz：零序保护二段动作电流整定值（A）

t02dz：零序保护二段动作时间整定值（s） Ie：线路运行额定电流二次值（A）

2.14 欠压保护

装置提供欠压保护，防止母线失压后重合成功从而电抗器受到损坏而设置。欠压保护经PT断线闭锁。

如果装置不配置操作板，且开关位置接入，或者装置配置操作板，则欠压保护受合位闭锁；否则保护起动前电压必须大于1.05倍整定值。

-------------

-------------

2.14.1 保护动作逻辑框图

Uab1.05Uqy开关位置不接入开关在合位&≥

2.14.2 保护动作判据

UmaxUqy ttqy保护起动前Umax1.05Uqy或开关在合位式中，Umax：AB、BC、CA线电压（Uab、Ubc、Uca）最大值（V）

Uqy：欠压保护动作电压整定值（V） tqy：欠压保护动作时间整定值（s）

2.15 PT断线

装置设有瞬时PT断线闭锁欠压保护和延时PT断线报警功能。

PT断线分三相PT断线和单相或者二相PT断线。三相PT断线主要特征是有流无压；单相或者二相PT断线主要特征是较大的不平衡电压。 2.15.1 保护动作逻辑框图

Imax>0.25IeUmax<15VImax>0.25IeUmax>20V(Umax-Umin)/Umax>30%&PT断线（投信）≥10sWarn&PT断线告警

2.15.2 保护动作判据

Imax0.25Ie U15VmaxImax0.25Ie Umax20VUUUminmax30%max-------------

------------- 2.16 开关量保护

装置提供3路开关量保护，从电抗器出来的开关量接点至装置的开关量输入端子，同时在开入中关联为开关量保护。出口方式可以选择告警和跳闸。

为了保证无延时开关量动作的可靠性，装置可选配非电量板，可将从外部来的非电量信号直接无延时驱动2路非电量出口继电器跳闸，同时给出2组非电量信号（一组为不保持信号输出，一组为保持信号输出），同时装置本身的CPU记录非电量动作情况。非电量跳闸回路的起动电压为额定电压的50%~70%（50%以下可靠不动作，70%以上可靠动作），启动功率大于5W。

2.16.1 保护动作逻辑框图

开关量保护（投跳）开关量TripSignal开关量保护tki开关量保护（投信） 2.17 保护定值

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 -------------

名称及含义 电抗器额定电流 差动速断电流 最小动作电流 比率制动系数 二次谐波制动系数 CT断线闭锁比率差动 差流越限告警电流 过流一段保护电流 过流一段动作时间 过流二段保护电流 过流二段动作时间 过流三段保护电流 过流三段动作时间 过负荷保护电流 过负荷动作时间 过负荷动作曲线 过负荷保护出口方式 零序动作一段电流 零序保护一段时间 tkiWarn

符号 Ie Isd Icdqd K Kxb Iclyx Igl1 tgl1 Igl2 tgl2 Igl3 tgl3 Igfh tgfh I01dz t01dz 单位 A Ie Ie A A s A s A s A s A s 整定范围 0.20In-1.20In 0.20-20.00 0.20-20.00 0.10-0.60 0.10-0.40 退出、投入 0.20In-2.00In 0.20In-20.00In 0.00-10.00 0.20In-20.00In 0.10-100.00 0.20In-20.00In 0.10-100.00 0.20In-20.00In 0.10-650.00 定时限/正常反时限/非常反时限/超常反时限 告警、跳闸 0.200-16.000 0.00-10.00 -------------

序号 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 22 23 2.18 软压板

装置提供软压板功能，在进行软压板投退过程中，会产生软压板虚拟遥信变位信息。

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 名称及含义 差动速断保护 比率差动保护 CT断线告警 差流越限告警 过流一段保护 过流二段保护 过流三段保护 过负荷保护 接地保护一段 接地保护二段 欠压保护 PT断线告警 开关量保护一 开关量保护二 开关量保护三 符号 整定范围 退出、投入 退出、投入 退出、投入 退出、投入 退出、投入 退出、投入 退出、投入 退出、投入 退出、投入 退出、投入 退出、投入 退出、投入 退出、投入 退出、投入 退出、投入 名称及含义 接地一段出口方式 零序动作二段电流 零序保护二段时间 接地二段出口方式 欠压保护动作值 欠压保护动作时间 开关量保护一动作时间 开关量保护一出口方式 开关量保护二动作时间 开关量保护二出口方式 开关量保护三动作时间 开关量保护三出口方式 符号 I02dz t02dz Uqy tqy tKI1 tKI2 tKI3 单位 A s V s S S S 整定范围 告警、跳闸 0.200-16.000 0.10-100.00 告警、跳闸 10.00-100.00 0.10-30.00 0.10-650.00 告警、跳闸 0.10-650.00 告警、跳闸 0.10-650.00 告警、跳闸 -------------

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3 测控功能

3.1

测量功能

提供三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因素、频率。 3.2

开入

提供标准24路开入。 3.3

开出

提供标准5路继电器输出，有7个开出接点。 3.4

遥控

提供开关的遥控分合闸操作。 3.5

计量功能

提供硬件正向有功、正向无功、反向有功、反向无功电能计量功能，同时提供正向有功、正向无功电能脉冲输出功能。

同时可以利用装置计算出的有功、无功，进行有功电能、无功电能累计。 3.6

操作回路

操作回路功能包括跳圈、合圈、跳位监视、合位监视、跳位信号输出、合位信号输出、控制回路断线输出、保护跳闸输出、遥控跳闸输出、遥控合闸输出、手动跳闸输入、手动合闸输入、DCS跳闸输入、保护跳闸输入 、2路位置联跳或保护联跳输出等。 3.7

4~20mA输出

装置提供1路4～20mA输出，可选配2路4~20mA输出，可以任意整定所对应的测量量和倍数。

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4 背板端子和接线原理图

4.1

模拟量输入

Ua、Ub、Uc为电抗器电压，装置中作为保护和测量电压共同输入，线电压接入，额定电压为100V。

IA、IB、IC为测量电流，需从专用测量CT输入。测量电流有额定5A和1A之分。 Iah、Ibh、Ich为本侧三相保护电流。保护电流有额定5A和1A之分。

3I0为零序电流，从专用零序电流互感器接入。零序电流二次值有效测量范围为200mA～16A。如无专用零序电流互感器，装置也可自产零序

Ial、Ibl、Icl为对侧三相保护电流。此电流有额定5A和1A之分。 4.2

背板端子

从装置前面看，背板端子最左边为插槽1，最右边为插槽5，中间分别为插槽2、插槽3、插槽4。从装置背面看，最右边为插槽1，最左边为插槽5。

端子编号为3位数，如“ABC”，第一位A为插槽序号，第二三位BC为自上而下端子的序号。如插槽3的第1个端子，编号为301。 4.2.1

操作板基本配置端子

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插槽1：模入板

端子101、103、105为线电压输入。 端子109～110为测量A相电流输入。 端子111～112为测量B相电流输入。 端子113～114为测量C相电流输入。

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端子115～116为本侧保护A相电流输入。 端子117～118为本侧保护B相电流输入。 端子119～120为本侧保护C相电流输入。 端子121～122为零序电流3I0输入。 端子123～124为对侧保护A相电流输入。 端子125～126为对侧保护B相电流输入。 端子127～128为对侧保护C相电流输入。 插槽2：空板 插槽3：操作板

端子301~303为位置状态输出。302～301为跳位状态输出；303～301为合位状态输出。

端子304～305为控制回路断线输出。 端子306为合位监视继电器负端。 端子307为跳位监视继电器负端。

端子308为保护跳闸出口（BTJ），可经压板或直接接至端子318。

端子309为遥控正电源输入端子，只有在其接入正电源时装置才将遥跳和遥合功能投入。

端子310为遥控合闸出口（YHJ），可经压板或直接接至端子317。 端子311为遥控跳闸出口(YTJ)，可经压板或直接接至端子319。 端子312为控制正电源输入端子。 端子313为控制负电源输入端子。

端子314接外部合闸机构，即断路器合闸线圈。 端子315接外部跳闸机构，即断路器跳闸线圈。 端子317为手动合闸输入端子。 端子318为保护跳闸输入端子。 端子319为手动跳闸输入端子。 端子320为DCS跳闸输入端子。

端子321～322为开出4，作为联跳出口使用，可选择为位置联跳或保护联跳。 端子323～324为开出5，作为联跳出口使用，可选择为位置联跳或保护联跳。 端子325～326为装置故障告警信号输出。 端子327～328为保护跳闸信号输出。 端子329～330为保护告警信号输出。

端子331～332为动作告警信号输出，当保护动作或保护告警时，此信号输出。 插槽4：接口板

端子401～402为现场总线1输入，401为正极性，402为负极性。可选择CAN、

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ProfiBus网络接口。

端子404～405为现场总线2输入，404为正极性，405为负极性。可选择CAN、ProfiBus网络接口。

端子406～407为GPS硬接点对时输入端口，接485差分电平。

端子410～411为有功电能脉冲输出，24V无源空接点输出。410为正端，411为负端。

端子412～413为无功电能脉冲输出，24V无源空接点输出。412为正端，413为负端。

端子414～416为2路4～20mA输出。414～4165为第1路输出，414为正端，416为负端；415～416为第2路输出，415为正端，416为负端。

装置接地螺柱必须和现场接地网可靠连接。 插槽5：电源板

端子503～504装置电源输入，装置电源可选择交直流220V或交直流110V。503为装置电源负输入端，504为装置电源正输入端。

端子506～530为24路强电直流110V或220V开入。506为开入公共负端，507～530为24路开入输入。507、508、509默认定义为3路开关量保护。

端子531～532为装置闭锁输出，常闭接点。装置24V失电或内部CPU不正常工作，接点闭合。 4.2.2

不配置操作板基本配置端子

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插槽1：模入板

同操作板配置下模入板端子说明。 插槽2：空板 插槽3：出口板

端子301～304为保护联跳输出。301～302为其中一副接点输出；303～304为其中

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另一幅接点输出。

端子305～308为开出2出口。305～306为其中一副接点输出；307～308为其中另一幅接点输出。

端子309～310为保护跳闸出口。 端子311～312为遥合继电器出口。 端子313～314为遥跳继电器出口。 端子325～326为装置故障告警信号输出。 端子327～328为保护跳闸信号输出。 端子329～330为保护告警信号输出。

端子331～332为动作告警信号输出，当保护动作或保护告警时，此信号输出。 插槽4：接口板

同操作板配置下接口板端子说明。 插槽5：电源板

510默认定义为远方位置，511、512默认定义为断路器跳位、合位接入。其余同操作板配置下电源板端子说明。 4.3 4.3.1

端子接线原理图 模拟量输入接线原理图

1LHa本1LHb115116侧保1LHc117118护电1193LHa对3LHb123124侧保3LHc125126护电127128流2LHc零序电流路113114回2LHb111112电流121122109110测量流2LHa测量电流回路120流UC105电UB103电压UA101线压线回路母电LH0

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------------- 4.3.2

开入、中央信号、网络、模出、电能脉冲输出回路接线原理图

-KM+KM小母线3141Q2空气开关装L/DC+504置503L/DC-电源507开入1508开入2509开入3510注1远方遥511合位512跳位513开入7信514开入8515开入9量516开入10517开入11518开入12采519开入13520开入14集521开入15522开入16523开入17524开入18525开入19526开入20527开入21528开入22529开入23530开入24506开入公共端

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531装置闭锁532325装置故障326中327央保护动作328信329号保护告警330331动作告警信号332NET1-A401现场总线1NET1-B402NET2-A404通现场总线2NET2-B讯405网GPS+406络GPS对时GPS-407410有功脉冲输出+电注2411有功脉冲输出-度脉412无功脉冲输出+冲输413无功脉冲输出-出注3414模拟量输出1模拟415模拟量输出2量输416输出公共端出注1：如配置操作板，远方、合位、跳位信号不需要接入。注2：电度脉冲输出为24V空接点输出，无源。注3：R为外接电阻，应小于250欧姆，推荐100欧姆。------------- 4.3.3

操作板操作回路原理图

301302303304305321322323324跳位输出合位输出控制回路断线开出4开出5 4.3.4

不配置操作板开出回路接线原理图

301302303304305306307308309310311312313314遥跳遥合口保护跳闸出开出2闸合保护联跳跳

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5 装置选型

WDZ-5226网络配置1：CAN网络2：ProfiBus网络0：无电能1：有电能0：无操作回路1：操作回路，有防跳2：操作回路，无防跳1：直流电源110V2：直流电源220V1：二次电流In 1A5：二次电流In 5A电能板配置操作回路配置直流电源二次额定电流

（1）装置网络通讯接口可选配CAN、ProfiBus，均为双网配置；如果需要选配RS485接口，

请特殊说明；

（2）装置可选配硬件电能板；

（3）装置可选配操作回路，防跳功能可选择取消；联跳继电器默认为保护联跳，如果联跳

继电器需要为位置联跳，请特殊说明；操作回路跳合闸电流默认为0.3~4A自适应，如果跳合闸电流为0.05~0.3A或4~10A，请特殊说明。也可不选配操作回路；

（4）装置操作回路电源和开入电源有直流110V和直流220V之分；装置电源不区分110V

和220V，也不区分交流和直流；

（5）装置二次额定电流有1A和5A之分，此电流为保护电流和测量电流，且保护电流和测

量电流同为1A或5A；

（6）装置默认配置1路4~20mA输出，如果不需要4~20mA输出或需要2路4~20mA输出，

请特殊说明；

（7）装置零序CT精确工作范围为200mA~16A，可满足一般电阻接地系统的要求；对于不

接地系统且零序电流很小的场合，请特殊说明，可选用专用小电流零序CT，测量范围为10mA~2A；

（8）装置二次额定电压为100V、50Hz，线电压接入；

（9）装置可扩展开入、开出资源以及选配非电量板，请特殊说明。

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