许继电气WXH-810BG技术说明书

WXH-810B/G微机线路保护装置

技术及使用说明书

许继电气股份有限公司

XJ ELECTRIC CO.，LTD.

许继电气股份有限公司版权所有（Ver 1.00）许继电气股份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。

2012.1第一次印刷

1、WXH-810B应用说明

WXH-810B系列是全面支持智能变电站的新一代保护装置。满足国网公司《Q/GDW441—2010智能变电站继电保护技术规范》以及南方电网《Q/CSG11006－2009数字化变电站技术规范》等标准的技术规范要求。所有保护装置按照《Q/GDW396—2010IEC61850工程继电保护应用模型》规范进行保护逻辑建模。保护装置在满足“可靠性、选择性、灵敏性、速动性”的基础上，利用电子式互感器的特性进行了一些新原理、新特性的保护性能提升工作。

2、产品系列特点

2.1 逻辑开发可视化

所有保护软件在统一软件平台上使用VLD可视化逻辑编程工具实现，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。保护逻辑均由基本的算法、逻辑功能元件或组件组成。

2.2 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。装置硬件设有大容量存储芯片，可以记录一次故障全过程保护内部各元件的动作情况，达到事故波形全程回放再现。

2.3 全生命周期的状态监测

810B系列保护装置具有全面的软硬件自检及防护功能，在保护装置的运行中周期性进行CPU插件上各元器件的自检工作，实时监视电源插件的工作状态，及时将各种自检信息上送监控系统。

2.4 可靠的抗干扰措施

限于目前电子式互感器的技术发展和应用水平，针对应用中多次出现的各种异常可导致保护误动的模拟量数据干扰，保护装置通过时域识别和频域分析相结合的方法能够有效的避免采集回路不正常工作产生的异常数据对保护的干扰。

2.5 人性化的人机界面

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。

z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；

z主接线图及丰富的实时数据的显示；

z类WINDOWS菜单，通过菜单提示，可完成装置的全部操作。

目录

1、 WXH-810B应用说明 .................................................................................................... II

2、 产品系列特点 ............................................................................................................. II 1 概述.. (1)

1.1 应用范围 (1)

1.2 保护配置 (1)

1.3 保护特点 (1)

2 技术指标 (2)

2.1 基本电气参数 (2)

2.2 主要技术指标 (2)

2.3 环境条件 (6)

2.4 通信接口 (6)

2.5 光纤通道技术参数 (6)

3 原理介绍 (8)

3.1 启动元件 (8)

3.2 相间电流突变量启动元件 (8)

3.3 选相元件 (9)

3.4 数字通信接口及同步调整 (10)

3.5 电流差动元件 (14)

3.6 阶段式距离元件 (17)

3.7 重合闸 (22)

3.8 测控功能 (24)

3.9 同期功能 (24)

3.10 故障开放元件 (25)

3.11 辅助元件 (26)

3.12 保护逻辑框图 (28)

4 装置硬件介绍 (33)

4.1 装置整体结构 (33)

4.2 结构与安装 .................................................................................. 错误!未定义书签。

4.3 装置插件介绍 .............................................................................. 错误!未定义书签。

4.4 装置网络信息配置 (38)

5 定值清单及整定说明 (45)

5.1 WXH-813B定值清单 (45)

5.2 WXH-811B定值清单 (49)

5.3 控制字整定说明 (55)

5.4 软压板 (57)

6 装置使用说明 (59)

6.1 面板布置图 (59)

6.2 装置功能按键说明 (60)

6.3 命令菜单 (61)

6.4 液晶显示说明 (62)

6.5 正常运行操作 (64)

6.6 动作及异常处理 (66)

6.7 网络联接 (68)

7 保护调试大纲 (71)

7.1 装置检查 (71)

7.2 SV及GOOSE检查 (71)

7.3 保护定值校验 (72)

7.4 光纤通道连接及调试 (75)

7.5 光纤及光纤连接注意事项 (77)

8 订货须知 (78)

1概述

1.1 应用范围

WXH-810B/G系列保护装置为微机实现的数字式超高压线路快速保护装置，用作110kV 及以下电压等级输电线路的主保护及后备保护，并有测控功能。保护装置用于智能变电站，满足“直采、直跳”接口要求，也支持SV过程层网络接收及GOOSE网络跳闸模式。模拟量采用IEC 61850-9-2点对点接入，开关量采用GOOSE接入。

1.2 保护配置

WXH-810B/G装置包括以光纤电流差动保护为主体的全线速动主保护，由三段相间及接地距离保护、四段零序保护构成全套后备保护，此外，还配置有三相一次重合闸及测控功能。具体配置详见表1。

表1 WXH-810B/G系列装置的保护配置

功能名称WXH-811BG1WXH-813BG1

保护功能

纵联光纤差动√三段相间及接地距离√√四段零序电流√√两段PT异常后过流√√三相一次重合闸√√测控功能√√同期合闸功能√√低周减载功能√

1.3 保护特点

纵联光纤通道采用分段CRC校验技术，能够检测出所有形式的误码，消除了纵联光纤通道的误码对造成的保护误动作；

纵联光纤通道通道传输采样值修补功能，利用插值算法修复通道偶尔丢帧或误码引起的坏采样点，提高保护抗通道误码的能力；

差动保护灵活适应线路对侧模拟量采集方式，不需手动设置；

动作速度快，线路近端故障动作时间小于20ms，主保护全线内典型金属性故障小于30ms；

差动保护、距离保护采用多种特性继电器同时投入，在保证保护速动性基础上大大提高保护灵敏度；

多重滤波算法相结合措施，能够有效避免电子式互感器采集回路不正常工作产生的异常采样数据对保护的影响；

基于输电线路双端故障精确测距，在高阻故障下测距误差＜5%。

2技术指标

2.1 基本电气参数

2.1.1 额定交流数据

输入方式：数字量（61850-9-2点对点传输方式）；

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：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

保护装置不大于30W（正常进行）；

2.2 主要技术指标

2.2.1 纵差保护

动作电流整定范围：0.05In～2 In；

CT断线后差动电流定值整定范围：0.05In～20In；

整定误差：±5%或±0.02 In；

整组动作时间：典型金属性故障动作时间不大于20ms。

2.2.2 距离保护

整定范围：

0.05Ω～125Ω

阻抗动作值准确度

在线路阻抗角下、满足精工电压的条件下，测量阻抗整定值平均误差不超过±5%或±0.01 Ω

精确工作电压：0.25～1.2Unn

精确工作电流范围：0.05～40In

Ⅰ段的暂态超越不大于5%

Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段延时时间元件：0.01s～10s，整定值误差不超过±1%或±40ms

Ⅰ段整组动作时间：Ⅰ段整定延时为0s时，在0.7倍整定阻抗内不大于30ms；

PT断线后过流保护：整定范围0.05In ~ 20In，整定延时0.1s ~ 10s

2.2.3 零序电流方向保护

整定范围：0.1In～20In，整定值误差不超过±2.5%或±0.01In；

零序功率方向元件动作区：

°

?

<

<

°

?

?

?

30

)

I3/

U

3(

1900

Arg

；

延时段时间元件：零序Ⅰ段0s～10s，误差不超过±1%或±40ms；

零序Ⅱ、Ⅲ段0.1s～10s，误差不超过±1%或±40ms；

零序Ⅳ段0.5s～10s，误差不超过±1%或±40ms；

2.2.4 测距部分

单端故障测距：单端电源金属性故障时允许误差：< ±5%；

配置有双端测距功能，在线路参数准确的情况下，双端非金属性故障误差：< ±5%。

2.2.5 记录容量及定值区容量

故障录波内容和故障事件报告容量

可对记录保护启动全过程所有电流电压波形；护装置可循环记录100次故障事件报告。

正常波形记录容量

正常时保护可记录50次故障全过程所有电流电压波形，以供故障波形回放及仿真分析。

故障报告容量

保护装置可循环记录100条故障报告。

事件记录容量

保护装置可循环记录200次异常、告警事件报告；

保护装置可循环记录200次开入变位记录报告；

保护装置可循环记录200次保护事件报告；

保护装置可循环记录200次装置操作记录。

装置提供32套定值区

2.2.6 对时方式

IRIG-B码对时；

IEEE 1588网络对时；

SNTP网络对时；

采用前两种对时方式，对时精度<1ms；采用SNTP网络对时方式，对时精度<2ms。2.2.7 输出触点

在电压不大于250 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；

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5 ms±0.75 ms的负荷条件下，装置能可靠动作及返回1000次；

机械寿命：装置输出触点不接负荷，能可靠动作和返回10000次。

2.2.8 绝缘性能

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 MΩ。

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 kV(有效值)，历时1 min试验，而无绝缘击穿或闪络现象。

2.2.9 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。

2.2.10 机械性能

工作条件

能承受国家或行业标准规定的严酷等级为Ⅰ级的振动和冲击响应检验。

运输条件

能承受国家或行业标准规定的严酷等级为Ⅰ级的振动耐久、冲击耐久及碰撞检验。

2.2.11 抗电气干扰性能

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Ⅲ级的辐射电磁场骚扰；

抗快速瞬变干扰能力：能承受GB/T 14598.10-1996第4章规定的严酷等级为Ⅳ级的快速瞬变干扰；

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Ⅲ级的脉冲群干扰试验;

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Ⅲ级的的静电放电干扰；

电磁发射干扰能力: 按GB/T 14598.16-2002第4章规定的传导发射限值和4.2规定的辐射发射限值；

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Ⅳ级的工频磁场干扰；

抗脉冲磁场干扰能力：能承受GB/T 17626.9-1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级的脉冲磁场干扰；

抗阻尼振荡磁场干扰能力：按GB/T 17626.10-1998第5章规定的严酷等级为Ⅳ级

的阻尼振荡磁场干扰；

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；

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；

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

工作环境温度：－10 ℃～＋55 ℃，24 h内平均温度不超过＋35 ℃

贮存：－25 ℃～＋55 ℃，运输：－40 ℃～＋70 ℃；

在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆变化，温度恢复后，装置应能正常工

作。

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%；

大气压力：80 kPa～110 kPa。

2.4 通信接口

站控层通信接口：3个以太网通信口，可支持IEC61850规约；

过程层：3个9-2输入口，3个GOOSE输入/输出口。

调试口，USB接口。

2.5 光纤通道技术参数

2.5.1 过程层网络光纤接口

光纤类型：62.5/125um多模光纤

光波长：1270nm～1380nm(典型值1308nm)

光纤接收灵敏度： -30 dBm

光纤连接器类型：ST

2.5.2 纵联通道光纤接口

光纤类型：单模，特性符合CCITT Ree.G652

光波长：1310 nm (复用或50 km以内专用方式)、1550nm（50～80km专用方式） 光纤接收灵敏度： -34 dBm

发送电平：－5 dBm （0 km～50km以内专用方式）

－1dBm （50 km～80km以内专用方式）

光纤连接器类型：FC/PC

注：当采用专用光纤通道传输时，在传输距离大于50km，接收功率裕度不够时，需在订货时注明，配用1550nm激光器件，否则默认使用1310nm激光器件。

2.5.3 继电保护复用接口

2Mb/s接口

传输速率：2.048Mb/s；

匹配阻抗：75Ω不平衡或120Ω平衡；

编码方式：HDB3；

接口码型：符合G703.6接口码型要求；

延时要求：单向不大于15ms；

通道要求：保护装置的收发路由相同。

3 原理介绍

本装置的保护功能设计，基于许继公司开发的可视化逻辑开发环境（VLD ），同时采用分层、分模块的设计思想，将保护功能实现按数据处理、元件计算、保护逻辑、出口逻辑等进行划分。

差动保护、距离保护的动作特性按故障特征采用多种特性自适应变化实现严重故障快速动作，弱故障可靠动作。

3.1 启动元件

在保护装置中，启动元件主要用于系统故障检测、开放故障处理逻辑及开放出口继电器的正电源功能，启动元件动作后，在满足复归条件后返回。

保护启动元件包含相电流突变量启动、零序电流启动、静稳破坏启动、差流启动等启动元件，任一启动元件动作后开放故障处理逻辑。

3.2 相间电流突变量启动元件

通过实时检测各相电流采样的瞬时值的变化情况，来判断被保护线路是否发生故障；该

元件在大多数故障的情况下均能灵敏启动，为保护的主要启动元件。其判据为：

dz T I I I Δ+Δ>Δ25.1max φφ

其中：dz I Δ为相间电流突变量启动定值。T I Δ为浮动门槛，随着变化量输出增大而逐步自动提高，取1.25倍可保证门槛电流始终略高于不平衡输出。

3.2.1 零序电流启动元件

主要用于在高阻接地故障情况下保护可靠启动，作为辅助启动元件，元件本身带30ms 延时。

其判据为：dz I I 003>

式中：03I 为三倍零序电流，dz I 0为零序电流启动定值。

3.2.2 静稳破坏启动元件

当“振荡闭锁元件”控制字投入时增设静稳破坏启动元件，元件本身带30ms 延时。 判据为，正序电流大于振荡闭锁过流定值且突变量启动元件未启动。

3.2.3 差流启动元件

差动保护设有分相差流启动元件，用于一侧为弱电源或高阻故障时的辅助启动元件，由差流动作元件复合电压启动元件构成；

差流动作元件其判据为：set I CD I 8.0>φ

式中||φφφN M CD I I I &&+=，set

I 为差动电流定值； 复合电压启动元件其判据为：

Unn U 08.0>ΔΦ或Unn U 012.030>Δ或Unn U 05.030>。

3.3 选相元件

本装置的选相元件包括单端量选相及基于双端的差流选相，在光纤通道良好两端数据正确下，选相元件将优先选用基于双端的差流选相；在无正确的两侧数据情况下采用单端量选相，单端量选相元件分为快速选相元件及延时选相元件，快速选相元件采用故障分量选相元件，延时选相元件采用稳态量选相元件。

3.3.1 工作电压突变量选相

基于工作电压突变量的选相元件不仅灵敏度高，且可以较好的解决跨线故障、短时转换故障、弱馈故障、振荡中故障等特殊情况的选相问题。

具体方案为：

求取A op op opA op op opA U U U U U U C BC B C B ΔΔΔΔΔΔ、、、、、

其中：SET 0Z *)*3(Z I K I U U op +Δ?Δ=ΔΦΦΦ

SET *Z I U U op ΦΦΦΦΦΦΔ?Δ=Δ

利用突变量值的关系，在六个变化量中选出最大者，并根据各种故障类型的特征进

一步判别，从而确定故障相。

3.3.2 序电流复合选相

基于序电流相位关系的序分量选区元件，是根据单相接地故障及两相接地故障等类型下零序、负序电流的相位关系进行判别，该元件选相灵敏度高、允许接地故障时过渡电阻较大、选相不受非全相运行的影响。

图3-3-2 序分量选区

当发生接地故障时，先利用零序电流I 0 与负序电流I 2A 的进行选相分区，根据φ＝arg （I ·0/I ·

2A ）的角度关系划分三个区；

a) -60° < φ < 60°对应AN 或BCN ； b) 60° < φ < 180°对应BN 或CAN ； c) 180° < φ < 300°对应CN 或ABN ；

落入选相区后，对相间阻抗进行判别，如相间阻抗大于整定阻抗，排除相间接地故障的可能性，判为相应选相区的单相接地故障。

3.4 数字通信接口及同步调整 3.

4.1 通信接口

通道方式

采用专用光纤通道，传输速率2Mb/s ；

采用复接PDH 或SDH 系统的数字接口，传输速率2Mb/s ； 通道连接方式

a)复用方式

M?????

???图3-4-1a 复用连接方式

b)专用方式

M?????N?????

图3-4-1b 专用连接方式

3.4.2 通道信息和误码监测

通道状态信息在浏览菜单中，运行人员查看。

保护提供通道显示信息如下：

通道延时通道的时延

TS 两侧采样时刻偏差

秒误码率% 当前1s内的误码率

严重误码秒数通道累计出现严重误码的秒数

秒误码数当前1s内的误码数

丢帧数当前1s内通道的累计丢帧数

误码秒数通道的累计产生误码的秒数

通信模块接收到的每一帧数据都需经过CRC检验，舍弃或修复错误数据。如果通道误码率>0.01%，将给出通道异常告警报文信息，表示通道不可靠。通道误码严重或通道中断时，将给出通道异常告警信号，差动保护将被闭锁。通道恢复后，保护自动投入。

提示：秒误码数与丢帧数是衡量通道当前状况的重要指标。如果显示秒误码数与丢帧数较大时，可以将通道直接使用尾纤自环然后观察这两个指标以判断引起误码的原因。如果自环后误码与丢帧依然较大，则查看通道时钟模式定值是否整定错误（应为内时钟方式）或者光纤插件的法兰盘是否有损坏处；如果自环后误码与丢帧数均降低至0，则可以确定引起通道误码或丢帧原因在外部通道，再逐级查找。

通道告警逻辑受通道软压板控制，当通道异常时装置点通道告警灯，开出GOOSE；

3.4.3 同步调整

高压输电线路两端保护装置上电时刻不同和采样晶振偏差，再加上一端采样数据传送到另一端的时间延迟，因此，两端电流量的采样时刻通常不一致，不能直接进行差动计算。

为使进行计算的两端电流量的采样时刻一致，需设定一端的采样时刻为参考基准（主端），另一端参照基准调整自己的采样时刻（从端），这样将两侧保护采样时刻调整一致的过程称为同步调整。主端和从端由装置自动确定，不需要外部设置。

本保护从端首先采用“梯形算法”，计算出两侧保护装置的采样偏差；再通过采样序号调整，对齐两端采样序号；从端完成同步调整后，通知主端进入同步状态，至此两侧完成同步调整过程。

因为通道延时的计算基于等腰梯形原理，因此要求光纤通道的收发路由延时一致，否则理论基础错误，将导致两侧同步计算偏差，正常负荷电流会引起差流长期存在。

d

图3-4-3 光纤通道梯形算法

通道延时： 321()/2d T t t t =??

3.4.4 通信时钟

数字式光纤差动保护的关键是线路两侧装置之间的数据交换。本系列装置采用同步通信方式。

差动保护装置发送和接收数据采用各自的时钟，分别为发送时钟和接收时钟。保护装置的接收时钟固定从接收码流中提取，保证接收过程中没有误码和滑码产生。发送时钟可以有两种方式：

1、采用内部晶振时钟；

2、采用接收时钟作为发送时钟。

采用内部晶振时钟作为发送时钟常称为内时钟（主时钟）方式，采用接收时钟作为发送时钟常称为外时钟（从时钟）方式。两侧装置的运行方式可以有三种方式：

两侧装置均采用从时钟方式； 两侧装置均采用内时钟方式；

一侧装置采用内时钟，另一侧装置采用从时钟（这种方式会使整定定值更复杂，故不推荐采用）。

3.4.5 纵联通道识别码

为提高数字式通道线路保护装置的可靠性，防止光纤通道连接错误，WXH-813B 保护装置设置了可整定的纵联通道识别码，用于识别光纤通道是否正确连接。

在定值项中分别有“本侧识别码”和“对侧识别码”，范围均为0～65535，识别码的整定应保证全网运行的保护设备具有唯一性，即正常运行时，本侧识别码和对侧识别码应不同，且与本线的另一套保护的识别码不同，也应该和其它线路保护装置的识别码不同；保护校验自环试验时，本侧识别码和对侧识别码应相同，否则都会告警，报“通道自环状态与整定不一致”。

“本侧识别码”和“对侧识别码”需在定值项中整定，且通过通道传送给对侧，当保护接收到的装置识别码与定值整定的“对侧识别码”不一致时，退出差动保护，延时100ms 报“装置混联”告警。

3.4.6 远传远跳功能

保护装置设计了远跳功能，可实现远方跳闸功能；装置设远跳开入信号，可传输远跳信号到对侧，对侧收到经正反码校验的远跳后，固定经本地装置的启动元件判别作用于跳闸。

本侧永跳后无流则闭锁远跳功能。

由于远传及远跳属于直跳类型保护数据，因此保护装置内部为避免通道误码带来的影响做如下处理：

对传输远传远跳的信息位进行CRC-4（ITU G.704）校验，检错率100%；

采样后得到远传、远跳开入信号，经过正反位编码处理：高电平时编码为“01”，低电平时编码为“10”，作为开关量，和电流采样数据组合成一帧数据，再次对此帧数据进行CRC校验，连同校验码通过光纤数字通道传送给对侧保护装置；

对侧装置每收到一帧信息，都要进行CRC校验，之后再单独对开关量进行互补反校验。即收到“01”和“10”信号为有效信号；

收到对侧远传远跳信号之后经过连续三次相同确认后，才认为收到远跳信号是可靠的。

采取以上措施能够完全可靠地避免通道存在误码情况下导致的保护误动作。

3.5 电流差动元件

本装置差动元件针对线路保护区内各种故障类型配置了采样值差动、分相稳态量差动、分相故障分量差动及零序电流差动。

稳态量差动元件设置快速区元件及灵敏区元件，快速区元件采用短窗相量自适应算法实现快速动作，使保护典型金属性故障小于20ms；灵敏区采用全周付氏向量算法作为快速区的补充。

故障分量差动不受负荷影响，对于区内高阻故障及振荡中故障性能优越，元件本身采用全周付氏向量算法并略带延时保证其可靠性；。

对于经高过渡电阻接地故障，采用零序差动继电器具有较高的灵敏度，零序电流差动作为稳态量差动及故障分量的后备延时100ms动作；零序电流差动主要针对缓慢爬升高阻故障，当任两相电流均大于2倍额定值时退出零序差动继电器。