WDZ-5211线路保护测控装置
WDZ-5211线路保护测控装置
1 装置功能
WDZ-5211线路保护测控装置主要用于10KV 及以下馈线的保护和测控。
WDZ-5200系列线路保护装置包括WDZ-5215短线路综合保护测控装置，两者在保护、测控功能的区别见下表所示。
2 保护功能及原理
2.1
过流一段保护
过流一段保护可整定经低电压闭锁，当三个线电压中任意一个电压小于低电压闭锁定值，开放经低电压闭锁的过流一段保护。 2.1.1
保护动作逻辑框图
I a >Igl1I b >Igl1I c >Igl1U min
2.1.2 保护动作判据
⎧I max >I gl 1⎪
⎨t >t gl 1
⎪
⎩U min
式中，I max ：A 、B 、C 相电流（I a ，I b ，I c ）最大值（A ）
I a ：A 相电流值（A ） I b ：B 相电流值（A ） I c ：C 相电流值（A ）
U min ：AB 、BC 、CA 线电压（U ab 、U bc 、U ca ）最小值（V ） U ab ：AB 线电压（V ） U bc ：BC 线电压（V ） U ca ：CA 线电压（V ）
I gl1：过流一段保护动作电流整定值（A ） t gl1：过流一段保护动作时间整定值（s ） U dybs ：低电压闭锁过流电压整定值（V ）
2.2
过流二段保护
过流二段保护可整定经低电压闭锁，当三个线电压中任意一个电压小于低电压闭锁定值，开放经低电压闭锁的过流二段保护。 2.2.1
保护动作逻辑框图
I a >Igl2I b >Igl2I c >Igl2U min
2.2.2 保护动作判据
⎧I max >I gl 2⎪
⎨t >t gl 2
⎪
⎩U min
式中，I gl2：过流二段保护动作电流整定值（A ）
t gl2：过流二段保护动作时间整定值（s ）
2.3 2.3.1
过流三段保护 保护动作逻辑框图
I a >Igl3I b >Igl3I c >Igl3
2.3.2
保护动作判据
⎧⎪I max >
I gl 3
⎨
⎪⎩t >t gl 3
式中，I gl3：过流三段保护动作电流整定值（A ）
t gl3：过流三段保护动作时间整定值（s ）
2.4
后加速保护
为防止厂用电切换后合闸于故障线路，装置提供了后加速保护。后加速信号支持电平信号和脉冲信号输入，后加速保护投入5秒钟。 2.4.1
保护动作逻辑框图
I a >Ihjs I b >Ihjs I c >Ihjs
2.4.2
保护动作判据
⎧I max >I hjs ⎪
⎨t >t hjs
⎪
⎩后加速保护开放
式中，I hjs ：后加速保护动作电流整定值（A ）
t hjs ：后加速保护动作时间整定值（s ）
2.5
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。
2.5.1 保护动作逻辑框图
I a >Igfh I b >Igfh I c >Igfh
2.5.2
定时限保护动作判据
⎧⎪I max >I gfh
⎨
t >t ⎪gfh ⎩
式中，I gfh ：过负荷保护动作电流整定值（A ）
t gfh ：过负荷保护动作时间整定值（s ）
2.5.3
正常反时限保护动作判据
⎧I max >I gfh ⎪
0. 14⎪t >⨯t gfh 0. 02⎨
⎫⎪⎛ I max ⎪-1
⎪ I ⎪⎩⎝gfh ⎭
2.5.4
非常反时限保护动作判据
⎧I max >I gfh ⎪
13. 5⎪
⨯t gfh ⎨t >
I max ⎪-1⎪I gfh ⎩
2.5.5
超常反时限保护动作判据
⎧I max >I gfh ⎪
80⎪t >⨯t gfh 2⎨
⎫⎪⎛ I max ⎪-1
⎪ I ⎪⎩⎝gfh ⎭
2.6
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10mA ～6A 。
如果无外部专用零序电流互感器，装置可以软件自产零序，3I 0=I a +I b +I c 。装置设
∙
∙
∙
∙
有CT 断线瞬时闭锁自产零序，以防止CT 断相引起的自产零序误动作。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I max 作制动量。保护动作曲线如下图所示。
I 0/I1
1.05
I max /Ie
带相电流制动的接地保护动作曲线
2.6.1
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：
I 0>I01dz
带相电流制动逻辑，适用于零序电流自产场合：
I max ≤1.05I e
I 0>I01dz
I max I 0≥[1+（I max /Ie 2.6.2
保护动作判据
零序过流：
⎧⎨
I 0>I 01dz
⎩t 0>t 01dz
相电流制动：
⎧⎪
I 0>I 01dz
I max ≤1. 05I e ⎨I 0>[1+(I max I e -1. 05)4]I I ⎪01dz
max >1. 05I e ⎩t 0>t 01dz
式中，I 01dz ：零序保护一段动作电流整定值（A ）
t 01dz ：零序保护一段动作时间整定值（s ） I e ：线路运行额定电流二次值（A ）
2.7 接地保护二段 2.7.1
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：
I 0>I02dz
带相电流制动逻辑，适用于零序电流自产场合：
I max ≤1.05I e
I 0>I02dz
I max I 0≥[1+（I max /Ie 2.7.2
保护动作判据
零序过流：
⎧⎨
I 0>I 02dz
⎩t 0>t 02dz
相电流制动：
⎧⎪
I 0>I 02dz
I max ≤1. 05I e ⎨I 0>[1+(I max I e -1. 05)4]I 02dz
I ⎪max >1. 05I e ⎩t 0>t 02dz
式中，I 02dz ：零序保护二段动作电流整定值（A ）
t 02dz ：零序保护二段动作时间整定值（s ） I e ：线路运行额定电流二次值（A ）
2.8
瞬时CT 断线闭锁功能 CT 断线判别是基于以下假设的：
(1) CT 断线不是所有相同时发生的； (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) 起动前最大相电流小于0.2Ie ，则不进行CT 断线判别； (2) 起动后最大相电流大于1.2Ie ； (3) 起动后电流比起动前增加；
只有在自产零序元件动作后，才进入瞬时CT 断线判别程序。 电流同时满足下列条件认为是CT 断线：
(1) 只有一相或二相电流为零；
(2) 其它二相或一相电流与起动前电流相等；
2.9
延时CT 断线告警功能
延时CT 断线判别逻辑为：三个电流中仅有一个电流小于0.125倍额定电流，且其它二个电流均大于0.125倍额定电流，且连续超过2秒满足此条件，则发出CT 断线告警信号，但不闭锁任何保护。 2.10 PT 断线
装置设有延时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，利用负序电压来判断。 2.10.1 保护动作逻辑框图
Imax>0.2IeUmax13V
2.10.2 保护动作判据
⎧I max >0. 2I e
⎨
U
{U 2>13V
2.11 保护定值
注：①②零序动作一段电流和零序动作二段电流定值的范围：在零序电流外接情况下为0.010-6.000A ；在零序电流自产情况下为0.20In-20.00In 。零序电流的接入方式选择在“装置菜单->定值设置->系统设置->工程参数->零序电流接入方式”中进行配置。 2.12 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。
3 测控功能
3.1
测量功能
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
提供断路器开关的遥控跳合闸操作。 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
DCS 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。
4 背板端子和接线原理图
4.1
模拟量输入
U a 、U b 、U c 为母线电压，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 。
I A 、I B 、I C 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。 I a 、I b 、I c 为三相保护电流。保护电流有额定5A 和1A 之分。
3I 0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10mA ～6A 。如无专用零序电流互感器，装置也可自产零序 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
插槽1：模入板
端子101、103、105为线电压输入。 端子107～108为测量A 相电流输入。 端子109～110为测量B 相电流输入。 端子111～112为测量C 相电流输入。
端子113～114为保护A 相电流输入。 端子115～116为保护B 相电流输入。 端子117～118为保护C 相电流输入。 端子119～120为零序电流3I 0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，默认为保护联跳出口，也可通过跳线选择为位置联跳。 端子323～324为开出5，默认为保护联跳出口，也可通过跳线选择为位置联跳。 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 、ProfiBus 网络接口。
端子403为信号地。
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 对时输入端口，接485差分电平。 端子408为信号地。
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为装置电源输入，装置电源可选择交直流220V 或直流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。509默认定义为后加速接点。
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
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
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
保
护
电流
UA
线
零序
电流
UC
测
量电流
路
回
流
压
UB
电压线
回路
电
母
电
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
小母线
空气开关
装
L/DC+
置L/DC-电源
开入1开入2
后加速注1
远方遥
跳位合位开入7信
开入8开入9量开入10
开入11开入12采
开入13开入14
集
开入15开入16开入17开入18开入19
开入20开入21开入22开入23开入24开入公共端
装置闭锁
装置故障
中央
保护动作
信号
保护告警
现场总线1
通
现场总线2
讯网络
GPS+GPS-GPS对时
有功脉冲输出+电注2
度有功脉冲输出-
脉冲输出模拟量输出1模拟模拟量输出2量输输出公共端
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500欧姆，推荐250欧姆。
4.3.3 操作板操作回路原理图
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
保护联跳
跳
合
开出2
闸保护跳闸
出
遥合
口
遥跳
5 装置选型
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110V 2：直流电源220V 1：二次电流In 1A5：二次电流In 5A
（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10mA~6A，如果零序电流不在此范围，请特殊说明； （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，请特殊说明。
6 整定说明
6.1
重要提示
本整定说明仅供参考。
6.2 6.2.1
过流一段保护
过流一段保护电流I gl1
（1）按躲过电缆末端三相短路电流计算，即
(3)
动作电流I gl 1=K rel I K . f
(2) (3) 灵敏系数K sen =0. 866I k . i /I op ≥2
式中，K rel ：可靠系数，取1.2~1.25
)
I k (3. f ：电缆末端三相短路电流二次值（A ） ) I k (3. i ：电缆始端三相短路电流二次值（A ） (2)
：电缆始端两相短路时的灵敏度 K sen
如果电缆长度较长，不容易满足灵敏度要求，可考虑采用电压闭锁速断保护。 （2）电流元件按电缆末端短路有足够灵敏度计算而电压元件按躲过电缆末端三相短路计算
动作电流I gl 1=I K . f /K sen 动作电压标幺值U dybs =
(2)
*
(2) (2)
Z L
K rel (X S +X L )
式中，I k . f ：电缆末端两相短路电流二次值（A ）
Z L ：电缆线路阻抗标幺值
X S ：6KV/10KV母线系统电抗标幺值 X L ：电缆线路电抗标幺值
6.2.2
过流一段动作时间t gl1
一般取t gl1=0 6.3 6.3.1
过流二段保护
过流二段保护电流I gl2
（1）按躲过电动机自起动电流计算，即
I gl 2=K rel I st . all /n TA
式中，K rel ：可靠系数，取1.15~1.2
I at.all ：馈线所接电动机自启动电流（A ） n TA ：电流互感器变比
（2）按下一级设备最大速断电流整定值配合计算，即
I gl 2=K rel I op . max /n TA
式中，K rel ：可靠系数，取1.15~1.2
I op.max ：下一级设备最大速断电流整定值（A ） 如灵敏度足够，尽量取较大的动作电流 6.3.2
过流二段动作时间t gl2
（1）按下一级速断保护配合，即
t gl 2=0+∆t =∆t
式中，∆t ：时间级差，可取0.3s （2）按下一级过电流保护配合，即
t gl 2=t gl . max +∆t
式中，∆t ：时间级差，可取0.3s 6.4
过流三段保护
一般过流三段保护可以不使用 6.5 后加速保护
6.5.1
后加速保护电流I hjs
（1）按躲过电动机自起动电流计算 （2）按躲过线路所带变压器励磁涌流计算 6.5.2
后加速动作时间t hjs
一般取t hjs =0 6.6 过负荷保护
6.6.1
过负荷保护电流I gfh
可取I gfh =（1.15~1.3）I e 6.6.2
过负荷动作时间t gfh
可取t gfh =5~10s，动作于信号 6.7 接地保护
6.7.1
中性点不接地系统
（1）零序动作电流I 0dz
按躲过区外单相接地时流过保护安装处单相接地电流计算：
I (1)
0dz =K rel I K =K rel 3I c
式中，K rel ：可靠系数，保护动作于信号时取2~2.5，保护动作于跳闸时取2.5~3
I (1)
K
：单相接地时被保护设备供给短路点的单相接地电流（A ）
WDZ-5211线路保护测控装置（V1.04）
I c ：被保护设备的单相电容电流（A ）
（2）零序动作时间t 0dz
a) 当6KV/10KV接地电流大于10A 时，保护动作于跳闸方式，动作时间可整定为
t 0dz =t 0. op . max +∆t 。
式中，t 0.op.max ：下一级单相接地保护最长动作时间（s ）
∆t ：时间级差，取0.3~0.4s
b) 当6KV/10KV接地电流小于10A 时，对于300MW 及以上机组，如果满足选择性
和灵敏度要求时，建议动作于跳闸方式，动作时间可整定为t 0dz =t 0. op . max +∆t 。
c) 当6KV/10KV接地电流小于10A 时，如果不能满足选择性和灵敏度要求时，建议
动作于信号方式，动作时间可整定为t 0dz =0~0.5s。
（3）注意的问题
接地保护的零序动作电流整定计算给出的为一次动作电流整定值I 0dz ，装置接地保护动作判据和装置的整定值都是以二次电流为基础的，由于零序电流互感器TA0和零序电流回路的特殊性，即TA0的变比与零序电流回路阻抗有关，且TA0一、二次电流是非线性关系。所以现场调试时，应以通入一次动作电流，二次电流显示值为准。
6.7.2 中性点经电阻接地系统
（1）零序动作电流I 0dz
a) 按躲过区外单相接地时流过保护安装处单相接地电流计算：
(1) I 0dz =K rel I K
式中，K rel ：可靠系数，保护动作于信号时取2~2.5，保护动作于跳闸时取2.5~3
(1) ：单相接地时被保护设备供给短路点的单相接地电流（A ） I K
b) 与下一级单相接地保护配合计算：
I 0dz =K rel I 0. op . max
式中，K rel ：可靠系数，取1.1~1.15
I 0.op.max ：下一级单相接地保护最大动作电流（A ）
零序动作电流取a ）和b ）的大值。
（2）零序动作时间t 0dz
与下一级单相接地保护最长动作时间配合计算
t 0dz =t 0. op . max +∆t 。
式中，t 0.op.max ：下一级单相接地保护最长动作时间（s ）
∆t ：时间级差，取0.3~0.4s
2- 21