微机保护装置技术说明书

XD
微机综合保护测控装置
微机线路及逆功率综合保护测控
装置
技术说明书
西安西电自动化控制系统有限公司
目录
1.概述…......................................................................................................................................................... 3 2.主要特点及功能 ....................................................................................................................................... 3 3.技术参数……............................................................................................................................................. 4 3.1机械及环境参数....................................................................................................................................... 4 3.2额定电气参数........................................................................................................................................... 4 3.3主要技术指标........................................................................................................................................... 4 4装置硬件说明.............................................................................................................................................. 5 5软件说明…….............................................................................................................................................. 6 6基本保护配置............................................................................................................................................ 10 7主要测控功能.............................................................................................................................................11 8装置整定内容............................................................................................................................................ 12 8.1定值整定清单..........................................................................................................................................12 8.2开入量参数整定......................................................................................................................................13 8.3开出量参数整定......................................................................................................................................14 9主要保护功能原理....................................................................................................................................15 9.1低压方向闭锁三段式电流保护............................................................................................................. 15 9.2 过负荷保护 ........................................................................................................................................... 18 9.3 三相一次重合闸、后加速...................................................................................................................... 18 9.4 低频减载 ............................................................................................................................................... 19 9.5 低电压................................................................................................................................................... 19 9.6 两段零序过流保护（Ⅰ段 I0、Ⅱ段 I0）............................................................................................. 20 9.7零序过压保护......................................................................................................................................... 20 9.8 逆功率保护 ........................................................................................................................................... 21 9.9非电量保护............................................................................................................................................. 21 9.10 TV 监测................................................................................................................................................. 21 9.11 TA 监测 ............................................................................................................................................... 22 9.12 控制回路断线告警............................................................................................................................... 23 9.13装置故障告警....................................................................................................................................... 24 10装置背板端子定义及接线示意 ............................................................................................................ 24 1 概述
IHD6201、IHD6224 微机综合保护测控装置是西安西电自动化控制系统有限责任公司在总结了现有系列产品 运行经验的基础上，融合了国内外先进技术，采用了基于 ARM9 内核 32 位的闪存微控制器，根据中国电力系统
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微机综合保护测控装置
的需求自主研制和生产的产品。本系列装置采用了计算机技术、电力自动化技术、通讯技术等多种高新技术，集
保护、测量、控制、监测、通讯、事件记录、故障录波、远程 I/O 等多种功能于一体。可就地安装在开关柜上或
集中组屏，是构成变配电所和发电厂厂用电综合自动化系统的理想智能终端装置。
2 主要特点及功能
2.1 保护功能齐备：各型号保护功能齐备，并可按照用户要求进行定制。 2.2 逻辑功能：各保护功能和继电器出口具有逻辑组态功能，可按用户要求进行设定，可设保护动作信号量输出
功能；开关量可通过设定实现非电量保护功能；开关量可实现闭锁保护功能。
2.3 测量功能：高精度测量电流、电压、有功功率 、无功功率、功率因数、频率、零序电流、计算电度。
2.4 高度集成：集保护、测量、控制、监测、通讯、录波、事件记录等多种功能于一体。
2.5 友好人机界面：超大屏幕图形液晶显示，蓝色背光，动态显示一次系统图、实时波形图、故障录波图、各种
电气参数及保护信息。中文菜单提示，操作快捷方便。
2.6 强大的通讯功能：采用两路 RS485/RS422、以太网 RJ45 电口（或光口）以及第 3 路 RS485/RS422 接口（或
CAN 总线接口，注意该口与 4~20mA 输出不可同时兼得）；通讯协议支持 IEC8705-103、modbus RTU、modbus TCP、
XD-BUS 等；通讯参数可设。各功能单元可与主控计算机（或通信管理机）进行通讯，实现信息的远方传送和交
换，可实现遥测、遥信、遥控、保护定值设定及查询、装置工作状态、SOE 事件记录、录波数据等传输功能。
2.7 多路状态监测及逻辑定义功能：有多达 16 路开入量，开入量可由用户定义，解决了用户需监测多个开入量问
题，不需再配其他装置。
2.8 强大自检功能：具备软、硬件实时自检与报警功能。
2.9 在线编程功能（ISP）：提供一个在线编程通讯接口，可自由下载各种保护软件模块、一次系统图，无须拆卸
装置。
2.10 SOE 事件记录：在线记录事件量达 256 条，先进先出（FIFO）动态刷新，带有时间标记，掉电不丢失。
2.11 故障录波功能：可将故障前、故障中、故障后的电流、电压、断路器状态和保护信息完整真实记录下来，记
录长度 100 个周波，为用户进行故障分析提供依据。
2.12 故障自动推画面功能：当保护动作或者有告警信息时，装置自动弹出画面。高亮度显示动作或者告警的保护。
2.13 GPS 校时功能：提供时钟同步接口，接收 GPS 校时信号。
2.14 外形美观大方：前面板采用 ABS 材料，机箱采用薄钢（铁）板，结构紧凑、抗震动及电磁兼容性能更强。
3 技术参数
3.1 机械及环境参数
3.1.1 机箱结构尺寸
参考“4.2 装置外形及开孔尺寸”
3.1.2 工作环境
指标名称
单位
指标
备注
海拔高度
m
<2000
GB6162
环境温度
℃
-10~55
GB6162
相对湿度
%
50~95
GB6162
大气压
kPa
86~106
GB6162
3.1.3 贮存、运输极限环境温度： 装置的贮存、运输及安装允许的环境温度为-25～+70℃。
3.1.4 机械性能
振动响应、振动耐久、冲击响应、冲击耐久、碰撞：严酷等级为 1 级 ‘
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XD 3.2 额定电气参数 3.2.1 额定数据
微机综合保护测控装置
电源
交流电压
交流电流
频率
220V，110V
57.7V(相电压)，100V(线电压)
5A，1A
50±5Hz
3.2.2 功耗
回路
交流电流回路
交流电压回路
电源回路
功耗
＜0.5VA/相（额定 1A） ＜1VA/相（额定 5A）
＜1VA/相
正常 < 15W 跳闸 < 20W
3.3 主要技术指标 3.3.1 实时性
内容
开关动作 分辨率
数据采集
通讯
画面 调画面 刷新 时间
接口报 警时间
上位机到下位 机命令
参数 ＜2ms
模拟量 ≤1s
波特率 300～19200 ≤1s ≤1s （默认 4800bps）
≤1s
≤1s
3.3.2 电源：
类型
电压
波形
频率
功耗
纹波
波形失真
直流
100V~250V
直流
<20W
<5%
交流
85V~265V
交流
50±5Hz
<20W
<5%
3.3.3 过载能力
内容 电流回路
2 倍的额定电流 连续工作
10 倍的额定电流 允许 10s
40 倍的额定电流 允许 1s
3.3.4 测量准确度
内容
条件
准确度
电流 电压 功率 频率
0.1In~1.2In 0.2Un~1.2Un
45~55Hz
< ±0.2% < ±0.2% < ±0.5% < ±0.02Hz
3.3.5 定值误差
内容
参数
电流及电压定值误差 频率定值误差 时间定值误差
<±3%整定值 <±0.02Hz
<35ms 或 整定时间±15ms
3.3.6 绝缘试验 绝缘试验符合国标：GB/T 14598.3-2006 的规定 冲击电压试验符合国标：GB/T 14598.3-2006 的规定
3.3.7 介质强度
对象
频率
时间
试验电压有效值
信号回路
50Hz
1min
2kV
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交流回路
50Hz
1min
2kV
电源回路
50Hz
1min
1kV
3.3.8 电磁兼容
试验项目
严酷等级
符合标准
震荡波抗扰度试验
III 级
GB/T 14598.13
静电放电抗扰度试验
IV 级
GB/T 14598.14
射频电磁场辐射抗扰度试验
III 级
GB/T 14598.9
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
A级
GB/T 14598.10
浪涌抗扰度试验
IV 级
GB/T 14598.18
射频场感应的传导骚扰抗扰度试验
III 级
GB/T 14598.17
工频抗扰度试验
A级
GB/T 14598.19
传导发射限值试验
GB/T 14598.16
辐射发射限值试验
GB/T 14598.16
3.3.9 出口继电器参数
内容
型号
接点容量
分、合闸出口继电器
ST2-DC12V
允许长期通过电流 8A 切断电流：0.3A DC220V
分、合闸保持继电器
ST2-DC1.5V
信号继电器 1~4、告警继电器
DSP2a-DC12V
允许长期通过电流 5A 切断电流：0.3A DC220V
4 装置硬件说明
4.1 装置后端子定义(参见附图)
4.2 装置外形及开孔尺寸
侧视图
开孔尺寸图
4.3 各硬件原理说明
4.3.1 硬件组成
组成装置的插件主要有：电源插件、交流采样插件、继电器插件、主控板插件、通讯板插件、液晶控制及显
示面板。各部件独立插接安装，散热好，抗干扰能力强，便于更换维护。
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XD 硬件系统示意图
操作 按键、 分合 按键、 指示灯
微机综合保护测控装置
大屏幕 LCD 显示器
外部开入量输入端子
人机接口板
操
作
面
主控板
板
控
制
板
电流电压变换器板 通讯板
电源及开入量板
内
跳合
部
闸、
量
信号
输
继电
出
器板
端
子
外部模拟量输入端子
4.3.2 硬件说明 主控板插件由基于 ARM9 内核 32 位的闪存微控制器、CPLD、专用高精度 A/D 采样器件、光电隔离输入
输出接口、定值存储器、跳合闸逻辑电路、低通滤波器、高精度运算放大器、电流限幅保护、模拟通道接口、 硬件看门狗、光电隔离通信接口等组成。
电源板插件采用小型开关电源，交直流两用，工作电压范围大、效率高。 交流采样插件采用小型精密电流电压互感器对电流电压等模拟量采样。 继电器板插件由分、合继电器，保持继电器，信号继电器组成。本装置的继电器板分两种：一种具有防跳 功能，装置内部有防跳继电器，可取代老式微机保护所用的外部防跳操作箱，并予留有外接分合闸及就地/遥 控切换功能；另一种不带有防跳继电器，以满足目前很多自带防跳功能的断路器使用。 液晶模块采用（320 ×240）超大屏幕液晶显示器，蓝色背光、全汉化显示，可显示一次系统图、测量数 据、保护信息、故障波形等。采用液晶低功耗运行方式，延长了 LCD 使用寿命。 面板按键的设计简洁明了便于操作；信号灯采用 LED 发光器件，使用寿命长，并且每个 LED 各表示一个 工作状况，使用户对装置及系统的运行情况一目了然。 4.3.3 工作原理简述 从电网一次设备 TA 及 TV 采样来的电压电流信号经精密电压电流变换器变换，经低通滤波后再经高精度 运算放大器放大、限幅保护，变换成一定幅度的交流电压信号，经 16 位 A/D 转换产生的数字量通过单片机 STR912FW44X6 来运算、处理，MCU 同时还接受经光电隔离的开入量和遥控输入信号量以及通过键盘查询、 整定定值等操作产生的输入信号量。所有这些经 A/D 转换的数字量以及外部输入的信号量经 MCU 综合运算、 处理，当满足动作条件时便发出相应的跳、合闸信号和告警信号到驱动接口电路，接着驱动接口电路将这些信 号送到出口继电器板，出口继电器板上的跳、合闸继电器触点接通断路器的跳、合闸回路，告警信号继电器接 通告警回路。同时，MCU 发出相应的位置、状态信号。所有信号测量、保护动作值、跳合闸变位记录、整定 过程、查询过程、故障类型、故障波形、遥信量、电网频率、时间等均能在 LCD 上显示。 本装置再利用通信口（串口、以太网等）可以与远方调度中心进行通信，实现遥控、遥信、遥调、遥测等
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功能。
本产品具有定值的远方查询及整定、远方保护压板投退等远方控制功能。
5 软件说明
5.1 程序流程图说明：
要实现对保护装置的电参数的测量与监视，就必须实时地收集与处理电量，开关量状态等参数。由于装置
对测量的精确性，保护动作的可靠性、迅速性、安全性都有很高的要求，为了测量达到一定精度，就必须在测
量点数上保证一定密度；为了使保护动作安全可靠，就要求保护的算法必须做到完整可靠，这样又会减慢装置
的响应速度。因此，在单片机上实现多种功能，软件的设计必须对实现功能占用 MCU 时间的分配上，作到有
主有次，既要保证功能的完整性，又要保证实时性。
本装置采用实时多任务的调度方法，完成采样、A/D 转换、显示、保护等功能。
对实时性要求很高的任务，采用中断方式实现，对一般任务用任务调度实现．
软件的整体结构如下：
①初始化：初始化各种变量，常量，中断等。
②任务调度：进行任务的调度算法和任务的调度。
③通讯中断：进行通讯的发送和接收。
④采样中断：进行 A/D 转换和有效值,基波值的计算。
⑤定时中断：时钟定时累加。
⑥保护任务：最高级任务，完成电流保护，电压保护的判断，保护定时的累加。
⑦显示任务：最低级任务，完成ＬＣＤ的显示和ＬＥＤ的显示。
⑧测量任务：完成测量计算的功能。
5.2 主程序流程图：
初始化过程 任务调度
通讯中断
采样中断
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开始
保护状态字
毫秒时钟计数+1
>1000？
YES
修正时钟
NO
恢复状态字
定时器中断
中断返回
6 基本保护配置 1) 三段电流保护（带方向低压闭锁、三段保护均可以选择 4 种反时限和定时限、其中Ⅰ段保护带充电功能） 2) 加速段（可设手合加速跳） 3) 过负荷保护 4) 重合闸 5) 低频减载（可设低压、无流、滑差闭锁） 6) 低电压（可设无流闭锁） 7) 接地保护（Ⅰ段 I0、Ⅱ段 I0 均带方向 90°） 8) 零序过压保护 9) 逆功率保护 10) 非电量保护 11) TV 监测（TV 断线和 TV 相序判断） 12) TA 监测（保护 TA 断线和相序判断、测量 TA 断线和相序判断） 13) 控制回路断线监测 14) 装置故障告警
7 主要测控功能 1) 本地或遥控断路器分合闸。 2) 16 路开入信号量的采集，除部分有特殊定义外，其余开入量可由用户定义。本单元开入信号有两种接 入方式可供选择：一种有源接点，外接电源；另一种是无源接点，本装置提供电源。具体示意见附图 5。 用户在订货时需说明。 3) 测量数据 ? 基本数据——线电压：Uab、Ubc、Uca；相电压:Ua、Ub、Uc（三相三线时没有）；保护电流：IA、IB、 IC；测量电流：Ia、Ib、Ic；零序电流 I0；零序电压：U0；A 相电压频率：f（Ua）；零序电压频率：f （U0）；滑差：df/dt；保护电流相功率：PIa、PIb、PIc；零序电流功率：PI0。
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? 对称分量——电压对称分量:U1、U2、3U0；测量电流对称分量:I1、I2、3I0；保护电流对称分量:PI1、
PI2、3PI0。
? 谐波数据——测量电流（Ia、Ib、Ic）、测量电压(Ua、Ub、Uc)、保护电流（IA、IB、IC）的有效值、
基波、二次、三次、五次谐波。
? 功率数据——二次值显示的有：有功功率 P、无功功率 Q、功率因数 COS、单相有功功率（Pa、Pb、Pc）、
单相无功功率（Qa、Qb、Qc）；一次值显示的有：有功功率 P、无功功率 Q。由于本装置功率默认采用两
表法来测量功率，故 Pb、Qb 在默认情况下为零。
? 电量数据——二次有功 P；二次无功 Q；功率因数 Cos；正向有功、无功电度:Ph、Qh；反向有功、无功
电度:NPh、NQh。所有电度均为二次电度。
4) 两路 4～20mA 直流输出可选择电压、电流、功率、频率输出。
5) 事件顺序记录功能，掉电不丢失。“保护事件记录”只记录保护动作信息，便于用户快速的查找故障事
件。事件记录可通过“事件记录管理”清除。
6) 实时波形图、故障录波图、向量图和启动波形图（记录最近 1 分钟内模拟量变化的趋势图）。
7) 带防跳功能的继电器板，只适用于直流控制回路。内部有防跳继电器，可取代老式微机保护所用的外部
防跳操作箱，但保留了其外接分合闸及就地/遥控切换的功能；另有不带防跳功能的继电器板，以满足
目前很多自带防跳功能的断路器使用。选择防跳或是不防跳在订货时需指明。
8 装置整定内容
8.1 定值整定清单（在“05.保护定值显示”子菜单中整定）
定值名称 Ⅰ段电流
Ⅰ电流定值
定值 Idz1
整定范围 投入/退出 0.1In～20In
整定步长 0.01A
备注
Ⅰ电流时间
T1
0～100s
0.01s
Ⅰ低压闭锁 Ⅰ低压定值 Ⅰ方向闭锁
ULdz1
投入/退出 0.2Un～ 3 Un
投入/退出
0.01V
按线电压整定
Ⅰ充电功能 Ⅰ充电时间 Ⅰ电流曲线 Ⅰ反时延时
Tchd
投入/退出
0.5～100s
定时限、IEC 标准、IEC 非常、 IEC 极端、UK 长
投入/退出
0.01s
Ⅰ延时时间 Ⅱ段电流
Iys1
0.5～100s
0.01s
投入/退出
Ⅱ电流定值 Ⅱ电流时间
Idz2
0.1In～20In
0.01A
T2
0～100s
0.01s
Ⅱ低压闭锁 Ⅱ低压定值 Ⅱ方向闭锁 Ⅱ电流曲线 Ⅱ反时延时 Ⅱ延时时间 Ⅲ段电流
ULdz2 Iys2
投入/退出 0.2Un～ 3 Un
投入/退出
定时限、IEC 标准、IEC 非常、 IEC 极端、UK 长
投入/退出
0.5～100s
投入/退出
0.01V 0.01s
按线电压整定
Ⅲ电流定值 Ⅲ电流时间
Idz3
0.1In～20In
0.01A
T3
0～100s
0.01s
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Ⅲ低压闭锁 Ⅲ低压定值 Ⅲ方向闭锁
Ⅲ电流曲线
Ⅲ反时延时 Ⅲ延时时间 后加速
后加速定值 后加速时间 手合后加速 后加速开放
过负荷 过负荷定值 过负荷时间
重合闸 重合闸时间
低频减载 低频定值 低频时间 Hz 低压闭锁 Hz 低压定值 Hz 无流闭锁 Hz 无流定值 Hz 滑差闭锁 Hz 滑差定值
低电压 低电压定值 低电压时间 低压无流 电流定值
Ⅰ段 I0 Ⅰ段 I0 定值 Ⅰ段 I0 时间 Ⅰ段 I0 方向
Ⅱ段 I0 Ⅱ段 I0 定值 Ⅱ段 I0 时间 Ⅱ段 I0 方向
零序过压 U0 电压定值 U0 电压时间
逆功率保护
逆功率定值 逆功率时间
ULdz3
Iys3 Ijs Tjs Tjskf Idz4 Tdz4 Tch Fdz Tf ULf If Ft ULdz TL Idy I0dz1 T01
I0dz2 T02
U0dz TU0 Pzd Tngl
投入/退出 0.2Un～ 3 Un
投入/退出
定时限、IEC 标准、IEC 非常、 IEC 极端、UK 长
投入/退出 0.5～100s 投入/退出 0.1In～20In 0.1～100s 投入/退出 0.1～100s 投入/退出 0.1In～20In 0.1～100s 投入/退出 0.1～100s 投入/退出 45Hz～50Hz 0.1～100s 投入/退出 0.2Un～ 3 Un 投入/退出 0.4～5A 投入/退出 0.3～10Hz/s 投入/退出 0.2Un～ 3 Un 0.1～100s 投入/退出 0.1～5A 投入/退出 0.1～5A 0.1～100s 投入/退出 投入/退出 0.1～5A 0.1～100s 投入/退出 投入/退出 0.1Un～1.2Un 0.1～100s 投入/退出 额定功率的 1%～2% 0.1～100s
微机综合保护测控装置
0.01V
按线电压整定
0.01s 0.01A 0.01s 0.01s 0.01A 0.01s 0.01s 0.01Hz 0.01s 0.01V 0.01A 0.01Hz/s 0.01V 0.01s 0.01A 0.001A 0.01s
0.001A 0.01s
0.01V 0.01s 0.01W 0.01s
按线电压整定 按线电压整定
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非电量
投入/退出
TV 监测
投入/退出
TV 监测时间
TdxU
0.1～100s
0.01s
TV 监测闭锁
投入/退出
TA 监测
投入/退出
TA 监测时间
TdxI
0.1～100s
0.01s
控回断线
投入/退出
合闸回路断线
投入/退出
跳闸回路断线
投入/退出
回路断线时间
Tkhdx
0.1～100s
所有的电流定值为电流互感器二次值。
In 为电流额定值，默认为 5A。Un 为相电压额定值，为 57.735V。
0.01s
8.2 开入量参数整定（在“10.出厂设置”子菜单“102.开入量参数”中整定）
本装置共有 16 个开入量，IN01~IN16 这 16 个开入量对应保护装置背部 X2 端子的各个量，每个开入量都有
各自的控制字，可分别对其进行设置，每个控制字均是 16 位“0000 0000 0000 0000”，其中“遥控分闸继电器”、
“遥控合闸继电器”不可以设定。各开入量的控制字是否可设见下表：打“√”的表示该位可设，否则表示不可设。
控制字 开入量
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 开开开开开事空告遥遥信信信信保保
入入入入入件
警控控号号号号护护
复故告闭取
继分合继继继继跳合
归障警锁反
电闸闸电电电电闸闸
跳
保
器 继 继 器4 器3 器2 器1 继 继
闸
护
电电
电电
器器
器器
IN01-断路器位置
√√
IN02-手车试验位置
√√
IN03-手车工作位置
√√
IN04-地刀位置
√√
IN05-GPS 校时
√√
IN06-开入量
√√√√√√
√
√√√√√
IN07-开入量
√√√√√√
√
√√√√√
IN08-开入量
√√√√√√
√
√√√√√
IN09-开入量
√√√√√√
√
√√√√√
IN10-开入量
√√√√√√
√
√√√√√
IN11-开入量
√√√√√√
√
√√√√√
IN12-开入量
√√√√√√
√
√√√√√
IN13-开入量
√√√√√√
√
√√√√√
IN14-开入量
√√√√√√
√
√√√√√
IN15-开入量
√√√√√√
√
√√√√√
IN16-开入量
√√√√√√
√
√√√√√
注：开入量 IN01～IN05 的控制字中只有第 5、6 位（即“开入取反”、“事件”）可设，即只能对这些开入量
进行“开入取反”和“事件”置 1 的操作，其他位固定为 0。当“开入取反”置 1 时，装置会对输入的开入量进
行取反操作；因本装置默认是需要外接常开接点，但现场如果只有常闭接点也可以接进来，只需要将对应的开入
量控制字的“开入取反”位设为“1”。而“事件”被置 1 时开入量分合的过程会在“02 事件记录”里记录下来，
置 0 时则不记事件记录。出厂默认所有开入量的“事件”位均被置“1”。
开入量 IN06～IN16 的控制字只有第 7、9、10、16 位（即对应的定义为“空”、“遥控分闸继电器”、“遥控
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合闸继电器”和“保护合闸继电器”）不可设，固定为 0，其他均可设。这 11 个开入量不仅可以用来实现“非电
量保护”，还可以结合开出量里相应的设置来实现对装置里的保护进行闭锁。这点将在“3.3 开出量参数整定”介
绍开出量控制字后举例说明。
开入量 IN06～IN16 也可以定义为“开入复归”功能：即通过开入量可以实现远方对装置进行保护复归。具
体的设置为：只需要将你定义为保护复归的开入量对应的“开入复归”位设为“1”，当装置保护动作后，可以通
过闭合该接点来实现复归功能，而不需要到现场进行复归。
对于开入量 IN06～IN16 中某一个开入量而言，不可同时实现“开入复归”、“开入闭锁保护”及“非电量保
护”。
举例说明非电量保护的实现：
要求：IN15 闭合时发告警信号，同时信号继电器 2 出口；IN16 闭合时发故障信号，同时跳闸继电器和信号
继电器 4 出口。
操作：首先要进入“05.保护定值显示”里将“非电量保护”投上；再进入“102.开入量参数”选择开入量 IN15，
将其“开入告警”、“事件”、“信号继电器 2”位设为 1（即控制字设为 0010 0100 0000 1000）；选择开入量 IN16，
将其“开入故障跳闸”、“事件”、“信号继电器 4”、“保护跳闸继电器”位设为 1（即控制字设为 0100 0100 0010 0010）。
8.3 开出量参数整定（在“10.出厂设置”子菜单“103.开出量参数”中整定）
控制字的定义见下表：（从左向右分别是 01～16 位）
01
TRIPPED FLAG (保护动作过标志)
02
TRIP FLAG (保护动作标志)
03
05
NULL (预留位)
06
NULL (预留位)
07
09
OFF CONTROL (遥控跳闸继电器)
10
ON CONTROL (遥控合闸继电器)
11
13
SIGNAL RELAY2 (信号继电器 2)
14
SIGNAL RELAY1 (信号继电器 1)
15
ALARM FLAG (保护告警标志)
INPUT DISABLE (开入闭锁)
SIGNAL RELAY4 (信号继电器 4)
OFF PROTECT (保护跳闸继电器)
04
START FLAG (保护启动标志)
08
ALARM RELAY (告警继电器)
12
SIGNAL RELAY3 (信号继电器 3)
16
ON PROTECT (保护合闸继电器)
注：对前 4 位标志着重说明：对于只需要告警的保护，“ALARM FLAG”和“START FLAG”设为 1 即可；对
于要求跳闸的保护，“TRIPED FLAG”、“TRIP FLAG”和“START FLAG”设为 1。
各保护出口的控制字是否可设见下表：打“√”的表示该位可设，否则表示不可设。
控制字 名称
Ⅰ段出口定义 Ⅱ段出口定义 Ⅲ段出口定义 后加速出口 过负荷出口 重合闸出口 低频出口 低电压出口 Ⅰ段 I0 出口 Ⅱ段 I0 出口 零序过压
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 保保保保预预开告遥遥信信信信保保
护护护护留留入警控控号号号号护护
动动告启位位闭继跳合继继继继跳合
作作警动
锁电闸闸电电电电闸闸
过标标标 标志 志 志
器 继 继 器4 器3 器2 器1 继 继
电电
电电
志
器器
器器
√√√√
√√
√√√√√
√√√√
√√
√√√√√
√√√√
√√
√√√√√
√√√√
√√
√√√√√
√√√√
√√
√√√√√
√√√√
√√
√√√√
√
√√√√
√√
√√√√√
√√√√
√√
√√√√√
√√√√
√√
√√√√√
√√√√
√√
√√√√√
√√√√
√√
√√√√√
逆功率出口
√√√√
√√
√√√√√
- 11 -

XD
TV 监测告警 TA 监测告警 控断出口 继电器保持
√√ √√ √√
√√ √√ √√
微机综合保护测控装置
√√√√ √√√√ √√√√ √√√√
注：一般情况 I 段过流、II 段过流、III 段过流、后加速、过负荷、低频保护、低电压保护、I 段 I0、II 段 I0、 零序过压均设置为跳闸继电器动作出口；TV 监测告警、TA 监测告警、控断出口不设跳闸出口，只发告警信号， 可设成由 XJ1～XJ4 信号继电器出口。
举例说明：
要求：I 段过流保护动作时跳闸继电器有出口。 操作：将 I 段过流对应的控制字可设为“1101 0000 0000 0010”。 要求：增加通过开入量 IN14 来闭锁 I 段过流保护。 操作：将 I 段过流对应的控制字可设为“1101 0010 0000 0010”，并且到“10.出厂设置”子菜单“102.开入量 参数”中将 IN14 对应的控制字设为“0001 0100 0000 0000”。当开入量 IN14 闭合时，I 段过流保护不起作用。 9 主要保护功能原理 9.1 低压方向闭锁三段式电流保护： 1）保护原理及动作条件： 基本原理：当电流超过定值，达到延时时间后，保护动作出口。这三段保护每段有独立的低压闭锁、方向闭
锁设置位；每段均可以通过电流曲线选择定时限或者反时限；其中 I 段电流保护还有充电功能。具体描述如下： 投入“低压闭锁”：
当线路发生短路故障时，母线电压会剧烈下降，利用这一特性，来实现电压元件对过流元件的闭锁。各相电
流仅受如下表所示的相应的电压控制。
电流 I 闭锁电压 U
IA Uab 或 Uca
IB Uab 或 Ubc
IC Ubc 或 Uca
动作条件：以 A 相为例：当 A 相保护电流大于定值 Idz，Uab 或 Uca 电压低于低压定值 ULdz 时保护动作。 B、C 相同理。
投入“方向闭锁”
本单元的方向元件采用 90°接线，按相起动，各相电流仅受下表相应电压的控制。
电流 I
IA
IB
IC
电压 U
Ubc
Uca
Uab
功率 PI
PIa
PIb
PIc
为方便测试，在“03.测量数据”的“31.基本数据”中增加 PIa、PIb、PIc 显示，只有当 PI>0.5 时过流元件 才会动作。其中 PI=I×U×COS（φ -30°），φ 为 I 和 U 夹角。
方向元件最大灵敏角为-30°，下图中阴影区为动作区域： TV 断线闭锁低压和方向功能：
当“05.保护定值显示”的“TV 监测”和“TV 监测闭锁” 同时投入，TV 断线时三段电流保护的方向和低 压功能退出；TV 断线后恢复正常，方向和低压功能也随之恢复正常。如只要 TV 断线告警，而不闭锁方向和低 压功能，则“TV 监测”投上就可以了。
投入“充电功能”：（仅 I 段电流保护拥有） 当“I 段电流”保护及“I 充电功能”保护同时投入时，则在合闸（检测到断路器位置合）后“I 充电时间” Tchd 内 I 段电流保护起作用，装置的“一次系统图”上“I 段闭锁”字样变为“I 段开放”；在 Tchd 后 I 段电流保
- 12 -

XD
微机综合保护测控装置
护自动退出，“一次系统图”上显示“I 段闭锁”。
通过电流曲线选择定时限和反时限
“低压闭锁”、“方向闭锁”、“充电功能”只在电流曲线为“定时限”时起作用。每段保护都可以通过“电流
曲线”来选择定时限或者 4 种反时限。
各反时限公式如下：（公式中的 I 为实际所加的电流、Is 对应定值中的“电流定值”、k 对应定值中的“电流
时间”、t 为当实际所加电流为 I 时对应的反时限的动作时间）
IEC 标准反时限: t ? k ( 0.14 ) ( I Is)0.02 ?1
IEC 非常反时限: t ? k ( 13.5 ) ( I Is) ? 1
IEC 极端反时限: t ? k (
80
)
( I Is) 2 ? 1
UK 长反时限:
t ? k ( 120 ) ( I Is) ? 1
动作条件：根据通入电流 I 大小不同，相应的动作时间 t 也不同，电流越大动作时间越短。不同的反时限公
式，相应的动作曲线不同。
投入“反时延时”：（该功能只在“电流曲线”为反时限时起作用）
当“电流曲线”为反时限时，断路器闭合 Tys 时间后反时限保护自动投入。如装置所带负载为电动机，则可
将 Tys 时间设定为电动机的启动时间，以免在电动机启动时装置告警。如不需要启动延时功能，可退出“反时延
时”功能。
- 13 -

XD 2）保护逻辑图: 当电流曲线选择定时限时：
微机综合保护测控装置
电流保护投入
PIa>0.5W 方向闭锁投入
IA>Idz
Uab≥1
≥1
＆
≥1
≥1
注：① 图中 Idz 为 每段 电流 保护 整定 值、
PIb>0.5W
≥1
≥1
ULdz 为每
IB>Idz
Uab显示、录波 段 低
＆
T
事件记录
压闭
≥1 ≥1
≥1
＆
跳闸、故障
锁定 值、T
告警
为每
PIc>0.5W
≥1
≥1
段保 护动
IC>Idz
Ubc＆
≥1
≥1
作时 间、
Tchd 为充
电时
TV断线
＆
TV监测闭锁投入
间；低 压闭 锁、方
向闭
＆
锁、电
流保
断路器由分到合 充电功能投入
Tchd
仅对I段电流保
＆
护起作用
护的 投退 对应
每段
保护相应的投退。
②低压闭锁、方向闭锁、电流保护、充电功能、TV 监测闭锁投入时，输入状态为“1”；TV 断线动作，输 入状态为“1”。
③最下方的充电保护逻辑只适用于 I 段电流保护，其他逻辑三段电流保护相同。
当电流曲线选择反时限时：
- 14 -

XD
微机综合保护测控装置
电流保护投入
IA IB IC
Max >Idz
显示、录波
t
事件记录
&
跳闸、故障
断路器由 分到合
Tys ≥1
反时延时投入
告警
注：①图中
Idz 为每段电流保护整定值、Tys 为每段保护反时延时时间；反时延时、电流保护的投退对应每段保护相应的投
退。
②反时延时、电流保护投入时，输入状态为“1”。
③图中“t”为三相保护电流的最大值对应的反时限的动作时间，该动作时间的标准值可根据反时限公式计
算得到。
9.2 过负荷保护
1）动作条件：保护压板投入，当保护电流 IA、IB、IC 中任一相电流大于设定的电流定值 Idz4，经 Tdz4 后
跳闸。
2）保护逻辑图：
9.3 三相一次重合闸、后加速
1） 动作条件：
当装置检测到断路器已合闸，且重合闸保护在投入位置时，经 5s 后装置处于重合允许状态，在装置的“一
次系统图”上会显示“重合闸允许”字样。当装置判断是三段电流保护动作后，经“重合闸延时”Tch 后重合，
重合闸闭锁。软件模拟重合闸放电过程。
当重合于永久性故障时，装置设有后加速保护可加速段跳闸，以防止事故扩大，之后不再重合。后加速保护
只在重合闸动作后的一段时间（即“后加速开放”时间 Tjskf）内有效；当重合闸动作后，后加速开放时间 Tjskf
到了后“后加速”保护自动退出。
对于后加速还可以设置手合后加速功能。当投上“手合后加速”时，按面板合闸按键后，后加速开放时间
Tjskf 内，后加速保护有效。
2)重合闸保护逻辑
3）后加速保护逻辑
9.4 低频减载
1）动作条件：
本装置可测量引入电压的频率，以实现本线路的低频减载。低频减载投入，断路器在合位，系统频率正常时，
开放低频减载保护。当 f(Ua)≤Fdz 时，经延时 Tf 后低频减载动作。
为了防止 TV 断线、线路接地引起低频保护动作，本保护可设低压闭锁、无流闭锁、滑差闭锁。
“Hz 低压闭锁”投入，当 Uab 电压低于“Hz 低压定值”ULf 时闭锁低频减载保护；
“Hz 无流闭锁”投入，当三相保护电流均低于“Hz 无流定值”If 时闭锁低频减载保护；
“Hz 滑差闭锁”投入，当滑差大于“Hz 滑差定值”Ft 时闭锁低频减载保护。
2）保护逻辑：
9.5 低电压
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XD
微机综合保护测控装置
1）动作条件：
断路器在合闸状态时，当三个线电压 Uab、Ubc、Uca 同时低于低电压整定值 ULdz，经延时 TL 后低电压动
作。
为了防止 TV 断线导致低电压动作，本保护增加了无流闭锁功能。当“低压无流”投入，三相测量电流和三
相保护电流任一个大于“电流定值”Idy 时，闭锁低电压保护。
2） 保护逻辑：
9.6 两段零序过流保护（Ⅰ段 I0、Ⅱ段 I0）
1）动作条件：
零序电流保护投入时，当 I0 大于整定值，经整定时间后零序电流保护动作。
投入“I0 方向”
为方便测试，在“03.测量数据”的“31.基本数据”中增加 PI0 的显示。当 PI0<0.05 时闭锁零序过流保护。
PI0=I0×U0×COS（φ -90°），φ 为 I0 和 U0 夹角。
方向元件最大灵敏角为-90°，下图中阴影区为动作区域：
2）保护逻辑图：
注：图中 I0dz 为每段零序电流保护整定值、T0 为每段零序电流保护的动作时间、PI0 为零序方向功率；IO 方向、
零序保护的投退对应每段保护相应的投退。保护投入为“1”。
9.7 零序过压保护 1）动作条件：保护压板投入，当零序电压大于设定的“U0 电压定值”U0dz，经“U0 电压时间” TUo 后跳
闸。 2）保护逻辑图：
9.8 逆功率保护（Ⅰ段、Ⅱ段） 该保护装置装在送电侧，TA接线采用电流流出母线方式。当电流从母线流出时，功率为正；当电流流入母线
时方向为负，逆功率保护动作。 功率的计算方法为： 当线路的TA为3CT时，采用3表法测量功率： P=Ua × Ia ×cosΦ1+Ub × Ib × cosΦ1+Uc × Ic ×cosΦ1 式中，
Φ1为电压Ual超前电流Ial的角度。 当线路的TA为2CT时，采用2表法测量功率：P= Uab × Ia ×cosΦ1+Ubc × IC × cosΦ2 式中，Φ1为电压Uab超前
电流Ia的角度；Φ2为电压Ubc超前电流Ic的角度。 线路TA的选择方式在菜单“96.功率测量方式”下选择。
1）动作条件：保护压板投入当功率为负值，并且负功率的绝对值大于定值 Pzd 达到设定延时 Tngl 时间后，逆功 率保护动作。 2）保护逻辑图： 9.9 非电量保护
非电量保护的设置详见 3.2 开入量参数整定。
1）动作条件：
当非电量保护投入，开入告警接点闭合动作于告警；开入故障跳闸接点闭合动作于瞬时跳闸。
2）保护逻辑图：
9.10 TV 监测
1）动作条件：
如果母线电压为三相四线时，TV 监测包括母线电压相序的判断和 TV 断线的判断。
相序的判据是：TV 监测投入，当负序电压 U2 大于 28V，并且负序电压 U2 大于 4 倍的正序电压 U1，经过
延时时间 TdxU，装置报电压回路相序错。
- 16 -

XD
微机综合保护测控装置
断线的判据是：TV 监测投入，在装置检测到负序电压 U2 大于 10V 且最小线电压小于 70V 时，经过延时时
间 TdxU 判 TV 断线；当监测到 Uab+Ubc+Uca（标量和）小于 50V 且断路器在合位、或者保护电流最大值大于
0.3A、或者测量电流最大值大于 0.05A 时，经过延时时间 TdxU 判 TV 三相断线。
如果母线电压为三相三线时，本装置只进行 TV 断线的判断。
断线的判据是：TV 监测投入，在装置检测到最大线电压和最小线电压之差大于 28V 且最小线电压小于 70V
时，经过延时时间 TdxU 判 TV 断线；当监测到 Uab+Ubc+Uca（标量和）小于 50V 且断路器在合位、或者副边
保护电流最大值大于 0.3A、或者测量电流最大值大于 0.05A 时，经过延时时间 TdxU 判 TV 三相断线。
2）保护逻辑图：
TV 断线的逻辑图：三相四线时的 TV 相序错逻辑和 TV 断线逻辑： 三相三线时 TV 断线逻辑： TV 三相断线的逻辑图（三相四线和三相三线）： 9.11 TA 监测
1）使用到的电流判据：
保护电流 Ip 判据：当保护电流量程为 100A 时，IP=0.2A；当保护电流量程为 24A 时，IP=0.1A。
测量电流 Im 判据：当测量电流量程为 6A 时，Im=0.05A；当测量电流量程为 1.2A 时，Im=0.01A。
2）动作条件：
保护电流 TA 监测判据是：TA 监测投入，三相保护电流最小值大于 IP，最大值小于 6A，保护电流的正序电
流 PI1 小于 IP 同时负序电流 PI2 要大于 IP，经过延时时间 TdxI，装置报保护 TA 相序错告警；负序电流 PI2 大
于 IP 且至少有一相电流低于 IP 同时三相保护电流的最大值小于 6A，经过延时时间 TdxI，装置报保护 TA 断线
告警。
测量电流 TA 监测判据是：TA 监测投入，三相测量电流最小值大于 Im，最大值小于 6A，测量电流的正序
电流 I1 小于 Im 同时负序电流 I2 要大于 Im，经过延时时间 TdxI，装置报测量 TA 相序错告警；负序电流 I2 大于
Im 且至少有一相电流低于 Im 同时三相测量电流的最大值小于 6A，经过延时时间 TdxI，装置报测量 TA 断线告
警。
当 TA 接线形式为 2CT 时：TA 监测不包括相序判断。
3）TA 断线逻辑图：
下图为保护电流的逻辑图，图中：Ip 为保护电流判据、PI1 为保护电流的正序电流、PI2 为保护电流的负序
电流、TdxI 为 TA 监测整定时间。
测量电流 TA 断线的逻辑图同保护电流 TA 监测的逻辑图。仅仅将 Ip 更换为测量电流判据 Im、PI1 更换为测
量电流的正序电流 I1、PI2 更换为测量电流的负序电流 I2。
9.12 控制回路断线告警：
控制回路断线有两种方式来实现：
一种通过 HWJ 和 TWJ 来实现，该方式只有装置带防跳时才具有，防跳功能只适用直流控制回路。装置是
否带防跳请在订货时注明。通过 HWJ 和 TWJ 来实现控制回路断线是一直有效的，不受软件控制的。当控制回路
断线时，装置上端子 X3-25、26 出口。具体见带防跳功能控制原理图。
另一种通过软件来判断。
以下所述为通过软件判断控制回路断线。
1）动作条件：
装置是通过监测控制回路电压及断路器位置来判断控制回路是否断线。
在“05.保护定值显示”中投上“控回断线”和“合闸回路断线”，才可以监测合闸回路；投上
- 17 -

XD
微机综合保护测控装置
控回断线”和“跳闸回路断线”，才可以监测跳闸回路。
装置检测到断路器在合闸状态下判断跳闸回路是否有电压，若无电压则延时“回路断线时间”Tkhdx 发告警
信号，并在事件记录中记“跳闸回路断线”；如果断路器在分闸状态下，判合闸回路是否有电压，若无电压则延
时“回路断线时间”Tkhdx 发告警信号，并在事件记录中记“合闸回路断线”。
2）保护逻辑图：
9.13 装置故障告警
当装置失电或装置内部故障时单元通过 X3-01、02 出口。当装置失电时 X3-01、02 一直有出口；当装置内部
自检出错时单元 X3-01、02 发间断的告警信号，同时装置的告警灯亮。
10 装置背板端子定义及接线示意
10.1 装置背板端子定义图
见附图 1“IHD6201 背板端子图（防跳，只适用于直流控制回路）”和附图 2“IHD6201 背板端子图（不带防跳）”
10.2 端子定义说明
所有未定义的端子（“空”端子），现场请勿配线，让其悬空。
对于模拟量电流输入回路，如果现场没有对应的电流互感器，则可将对应的端子悬空，不需要短接。
电压互感器为 V-V 接法时 X1-21 和 X1-17 短接，并在菜单“96.线路参数设置”中将“TV 接线”更改为“三
相三线”。
9 芯通讯口（DB-9 口）为两路 RS485/RS422 通讯接口 UART0、UART1。9 针接口针脚定义见下表：
DB-9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
RS485 针脚定义
T0+
T1+
T0-
T1-
RS422 针脚定义
T0+
T1+
T0-
T1-
R0+
R1+
R1-
R0-
RS485 通讯方式时，DB-9 口的 1、4 定义为第一路通讯口 UART0 的 T+、T-，DB-9 口的 2、5 定义为第二路
通讯口 UART1 的 T+、T-；
RS422 通讯方式时，DB-9 口的 1、4、6、9 定义为第一路通讯口 UART0 的 T+、T-、R+、R-，DB-9 口的 2、
5、7、8 定义为第二路通讯口 UART1 的 T+、T-、R+、R-。
X6 端子输出有四种模式可选：4～20mA 电流输出、CAN 总线接口以及第三路通讯口 UART2、NULL。选
用哪种模式必须在订货时注明。装置具体的模式可以在“06.系统状态”菜单 1 中的 Module Type 中查看。当模式
为“NULL”时，装置将没有 X6 端子。下表为该端子不同模式时的端子定义。
模式 端子号
4～20mA 输出
CAN
UART2 RS422
X6-1 X6-2
DC1+ DC1-
CAN+
T+
T-
X6-3 X6-4
DC2+ DC2-
R+ CAN-
R-
RS485 T+ T-
NULL
NULL NULL NULL NULL
注：通讯口的波特率、通讯地址、通讯模式、通讯协议、停止位、校验位在“93.串行通讯设置”菜单中进 行整定。
10.3 带防跳功能控制回路原理图（附图 3）
10.4 不带防跳功能控制回路原理图（附图 4）
10.5 交流及开关量输入接线示意图（附图 5）
- 18 -

XD
X1
微机综合保护测控装置
附图 1：IHD6201、IHD6224 背板端子图（防跳，只适用于直流控制回路）
X6
X2
X3
保 IA* 01 02 IA 保
护
护
电 IB* 03 04 IB 电
流 IC* 05 06 IC 流
Ia* 07 08 Ia
测
测
量 Ib* 09 10 Ib 量
电
电
Ic* 11 12 Ic
流
流
I0* 13 14 I0
1
详
2见
5.2
3说
明
4
断路器位置
IN1 01 02 IN2 手车试验位置
手车工作位置 IN3 03 04 IN4
地刀位置
GPS 校时
IN5 05 06 IN6
开入量
开入量
IN7 07 08 IN8
开入量
开入量
IN9 09 10 IN10
开入量
开入量
IN11 11 12 IN12
开入量
开入量
IN13 13 14 IN14
开入量
装置故障告警 ALARM+ 01 02 ALARM- 装置故障告警
信号 1、2 公共端 COM1 03 04 COM2 信号 3、4 公共端
信号继电器 1
XJ1 05 06 XJ3
信号继电器 3
信号继电器 2
XJ2 07 08 XJ4
信号继电器 4
手动合闸入口
HA 09 10 TA
手动跳闸入口
保护合闸入口
HJ 11 12 TJ
保护跳闸入口
保护合闸出口
BHJ 13 14 BTJ
保护跳闸出口
Ua 15 16 U0 零
电
序
压 Ub 17 18 U0n
电
互
感 Uc 19 20
压
器
接
Un 21 22
地
开入量
IN15 15 16 IN16
开入量
接地
17 18 CGND 开入公共端
装置电源+ AC/DC+ 19 20 AC/DC- 装置电源-
跳位继电器合闸线圈 控制电源+
合后位置 事故总信号
TWJ- 15 16 YK
遥控电源输入
HQ 17 18 TQ
跳闸线圈
+KM 19 20 -KM
控制电源-
KKJ+ 21 22 KKJ-
合后位置
SGZ+ 23 24 SGZ-
事故总信号
控制回路断线 KHDX+ 25 26 KHDX- 控制回路断线
附图 2：IHD6201、IHD6224 背板端子图（不防跳）
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XD
X1
X6
保 IA* 01 02 IA 保
护
护
电 IB* 03 04 IB 电
流 IC* 05 06 IC 流
Ia* 07 08 Ia
测
测
量 Ib* 09 10 Ib 量
电 Ic* 11 12 Ic 电
流
流
I0* 13 14 I0
1
详
2见
5.2
3说
明
4
Ua 15 16 U0 零
电
序
压 Ub 17 18 U0n 电
互
感 Uc 19 20
压
器
接
Un 21 22
地
微机综合保护测控装置
X2
X3
断路器位置
IN1 01 02 IN2 手车试验位置
装置故障告警 ALARM+ 01 02 ALARM- 装置故障告警
手车工作位置 IN3 03 04 IN4
GPS 校时
IN5 05 06 IN6
开入量
IN7 07 08 IN8
开入量
IN9 09 10 IN10
开入量
IN11 11 12 IN12
地刀位置 开入量 开入量 开入量 开入量
信号继电器 1 XJ1+ 03 04 XJ1- 信号继电器 1 信号继电器 2 XJ2+ 05 06 XJ2- 信号继电器 2 信号继电器 3 XJ3+ 07 08 XJ3- 信号继电器 3 信号继电器 4 XJ4+ 09 10 XJ4- 信号继电器 4 遥控合闸出口 YKHJ+ 11 12 YKHJ- 遥控合闸出口
开入量
IN13 13 14 IN14
开入量
保护合闸出口 BHJ+ 13 14 BHJ- 保护合闸出口
开入量
IN15 15 16 IN16
开入量
合闸回路监测
CS 15 16 TS
分闸回路监测
接地
17 18 CGND 开入公共端
遥控跳闸出口 YKTJ+ 17 18 YKTJ- 遥控跳闸出口
装置电源+ AC/DC+ 19 20 AC/DC- 装置电源-
保护跳闸出口 BTJ+ 19 20 BTJ- 保护跳闸出口
空
21 22
空
空
23 24
空
空
25 26
空
附图 3：带防跳功能的控制回路原理图
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