NRCS-8109同步电机保护.doc

NRCS-8109 同步电动机保护测控单元说明书及调试手册NRCS-8109 同步电动机保护测控单元使用说明书一、 概述 适用范围 本装置适用于66kV及以下电压等级的经消弧线圈接地或不接地系统中同步电动机保护测控，可集中组屏，也可在开关柜就地安装，全面支持变配电综合自动化系统。 功能及特点 1 保护功能 电流速断保护 定反时限过流保护 过负荷报警 堵转保护 低电压保护 定子接地保护 失步保护 失磁保护 低周减载与低周解列 非电量保护2 辅助功能 PT断线告警 控制回路断线告警 装置故障告警 故障录波 保护定值和时限的独立整定 自检和自诊断3 测控功能 电量测量（遥测量）：电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、功率因数、电网频率等 遥信量：装置共有14路开入量，其中：12路为采集外部遥信，2路为内部开关量信号 遥控量：完成1台断路器就地或遥控分合闸操作4 闭锁功能 断路器就地和遥控操作互为闭锁且具有防跳功能5 通讯功能 CAN总线，以及标准的RS485多机通讯接口6 特点 采用分层分布式设计，可组屏安装或直接安装于开关柜上 封闭、加强型单元机箱，抗强干扰设计，适用于恶劣环境，可靠性高、抗干扰能力强，符合IEC电磁兼容标准 可以实现远方定值整定与修改 事件顺序记录并上传SOE事件 汉字液晶显示，键盘操作 设有独立的起动元件用来开放继电器电源，提高装置的安全性二、 基本原理 速断与过流保护（过流I段、过流II段） 速断保护定值按躲过启动电流整定,该保护主要对电动机短路提供保护。当任一相达到整定值，且过流段保护的投退控制字处于投入状态，则定时器启动，若持续到整定时限，则立即跳闸。 图1 过流I段保护逻辑图过流保护，又称堵转保护，它是在电动机启动完毕后自动投入,该保护可根据启动电流或堵转电流整定,主要对电动机启动时间过长和运行中堵转提供保护。在超过电动机启动时间后，当任一相达到整定值，且过流段保护的投退控制字处于投入状态，则定时器启动，若持续到整定时限，则立即跳闸。过流II段还可以通过控制字选择该段采用定时限还是反时限特性。图2 过流保护逻辑图 过负荷保护 过负荷保护反映定子电流的大小,有一定时限段,可通过控制字选择跳闸。图3过负荷保护逻辑图 零序过流保护 零序过流保护反映电动机定子接地,当零序电流测量值大于零序电流动作值时，则定时器启动，若持续到相应的整定时限，且相应保护投退控制字处于投入状态，则给出保护动作，事故信号，并记录和上传相应的SOE事件。若在整定时限内电流返回则复位计时器。 图4零序过流保护逻辑图 定子零序电压保护 定子零序电压保护反映电动机定子接地引起的零序电压，基波零序电压保护电动机85%95%的定子绕组单相接地。当零序电压测量值大于零序电压动作值时，则定时器启动，若持续到相应的整定时限，且相应保护投退控制字处于投入状态，则给出保护动作，事故信号，并记录和上传相应的SOE事件。若在整定时限内电流返回则复位计时器。图5零序电压保护逻辑图 低电压保护 三个相间电压均小于低电压保护定值,时间超过整定时间时,低电压保护动作。低电压保护经TWJ闭锁,装置能自动识别PT断线并闭锁低电压保护。图6低电压保护逻辑图失步保护失步保护是在在电动机失步时，带时限动作。该保护动作出口有两种：一种动作于再同步控制回路，另一种动作于断路器跳闸和励磁开关跳闸。 图7失步保护逻辑图反映定子电压与电流间相角变化的失步保护：该失步保护应用于检测电动机的功率因数角度的原理构成，同步电动机正常运行时一般工作于过激状态，功率因数角度为负；当同步电动机失步时为欠激状态，为正。保护动作区为：zd30V,IA定子低电流闭锁定值) 低频减载、低周解列 当检测到系统的频率低于低频减载频率值，延时后动作。图8 低频保护逻辑图 PT断线检查 装置具有 PT断线检查功能，可通过控制字投退。PT断线判据如下:a. 最大相间电压小于30v,且任一相电流大于0.3A;b. 负序电压大于8v;满足以上任一条件断线10秒报PT断线，PT断线期间自动退出低电压保护。 图9 PT断线保护逻辑图 失磁保护 失磁保护反应电动机励磁回路故障引起的异步运行。保护采用异步阻抗圆，如图10 X XdXd/2 Xd/2 R 0图10 失磁保护异步边界阻抗圆动作判据为：式中U1，I1为正序电压和正序电流 Un为电动机二次额定电压 Ie 为电动机二次额定电流 Xd为电动机同步电抗标幺值 Xd为电动机暂态电抗标幺值 满足上式经延时保护动作阻抗继电器电压工作范围2V，电流工作范围0.1Ie4Ie失磁保护辅助判据：U2合本单元可存储不少于60次事件记录，其中第0号为最新记录，第1号为上一次记录，依次类推。该记录存放在非易失性存贮器中，具有掉电长期保存功能，事件记录分开关变位、保护动作和装置故障三种类型。事件记录显示格式如下图。其中，No.后为记录号，02-06-26 为该事件发生的日期，即2002年6月26日。11:21:22.525该事件发生的时间，即11时21分22秒525毫秒。通过按“”、“”键可选择显示其余的事件。当事件类型为保护动作时，可按“确认”键去查看该保护的动作值，再按“退出”键返回。 1开入 2开出 输入输出 选择输入输出菜单后将显示以下内容。开入量0108：000000100916：00001000通过“”、“”键可选择查看开入量还是进行开出操作。当选择开入时，屏幕显示如下：其中“0”表示输入的开关未闭合，“1”表示输入的开关已闭合，在上图中，第7个和第13个开入量为1，其余为0。按“退出” 键可退出并返回上一级菜单。开出FEDCBA9876543210 0000000000000000当选择开出时，屏幕显示如下：通过“”、“”键可选择“OUT1”或“OUT2”。按“”进入开出编辑状态。在编辑状态，通过“”、“”、“”、“”键可对开出量进行编辑。“1”对应输出继电器闭合或指示灯亮，“0” 对应输出继电器断开或指示灯灭。编辑完成后按“确认”键，在核实输入正确的口令后，再按“确认”键后，相应的继电器就能出口。 采样数值 0 5.00 5.012 56.80 57.024 56.87 4.986 4.78 5.11在主菜单中选择“采样数值”后屏幕显示以下内容：由于屏幕只能显示4行，需要查看屏幕外的数据时，可通过按“”、“”键来选择。其中大部分装置的0通道为A相测量电流，1通道为B相测量电流，2通道为A相测量电压，3通道为B相测量电压，4通道为C相测量电压，5通道为A相保护电流，6通道为B相保护电流，7通道为C相保护电流。812通道在不同类型的装置中各不相同（见采样实时显示）。 实时时钟 日期 04年06月26日时间 15时36分50秒本单元具有掉电运行的实时时钟功能，进入实时时钟模块后，LCD显示器将显示装置的实时时钟，如下图所示：通过简易键盘可对时钟进行修正。按“确认”键后进入时钟编辑状态。在编辑状态下，通过“”、“”、“”、“”键可对时钟进行编辑。编辑完成后按“确认”键，修改完成。若此时不想修改时钟，可按“退出”键退出时钟编辑状态。该时钟也可由通信网统一校时（精确到2ms），以使整个系统保持同一时基。实时时钟主要作为事件顺序记录的时间依据。 电能脉冲 进入电能计量模块后，可对脉冲电度表脉冲计数进行初值设定，初值设定后，该值将随着电能脉冲的累积而变化，直到下一次重新设定初值。每个装置共安排了2路脉冲计数输入。 出厂设置 出厂设置在装置出厂前已设置完成，用户通常不必更改。出厂设置项目如下表所示：序号代 号名 称整 定 范 围0Kv2二次电压比例系数11.80(12)1Kic二次测量电流比例系数235.50(140)2Kib二次保护电流比例系数14.20(14.8)3Ki0二次零序电流比例系数235.20(14.8)4Kv0二次零序电压比例系数1188(14.8)5Imp/kWh 1脉冲电能表常数1每千瓦(乏)时脉冲数/10006Imp/kWh 2脉冲电能表常数2每千瓦(乏)时脉冲数/10007Imp/kWh 3脉冲电能表常数3每千瓦(乏)时脉冲数/10008Imp/kWh 4脉冲电能表常数4每千瓦(乏)时脉冲数/10009Inalarm开关量报警设定(2(n-1) )/10010PU0PT零序系数11Disp滚动显示项目选择12Address装置通讯地址124313Baud Rate装置通讯波特率14Realy Check自检出口继电器设置其中，二次电压比例系数、二次测量电流比例系数、二次保护电流比例系数、二次零序电流比例系数、二次零序电压比例系数由二次互感器类型及满量程值确定。PT零序系数：为PT主绕组与开口三角形绕组额定电压不同时的修正系数。设置值为：PU0 = PT开口三角形绕组额定电压 PT主绕组额定电压开关量报警设定：当某些开入量发生变化时，若需要启动报警信号，可通过设置该项来实现。设置值=(2(n-1)/100)。式中，n为第n个开入量。例如，当需要第3个开入量变位时发出报警信号，则设置值=2(3-1)/100=0.04。可以同时设定多个开关量报警，只要分别算出个开入量的设置值并将它们相加即可。滚动显示项目选择：选择显示项目时，大部分可按下表的设置值确定，将所选的各项目设置值相加。显示项目设置值显示项目设置值DIa0.01IA0.64DIb0.02IC1.28DIc0.04P2.56Ua0.08Q5.12Ub0.16cos10.24Uc0.32f20.48装置通讯地址：装置通讯地址的设置范围为1243。装置通讯波特率：装置通讯波特率的单位为kbps。例如要设置通讯波特率为9600bps，其设定值为9.60。自检出口继电器设置：设定值为2(n-1)，式中n为第n路开出。例如，某装置有J1、J2、J3、J4共4个开出继电器，自检设定值应为20+21+22+23=15。 设备信息 设备信息将显示装置的一些基本信息，如版本、装置类型及型号，程序存贮器校验码等。 采样实时显示 采样实时显示通道00测量电流Ia （C7,D7）通道06保护电流Ib（C10,D10）通道01测量电流Ic （C8,D8）通道07保护电流Ic（C11,D11）通道02母线电压Ua（C1,D1）通道08零序电流Io（C12,D12）通道03母线电压Ub（C2,D2）通道09零序电压Uo（C4,D4）通道04母线电压Uc（C3,D3）通道10通道05保护电流Ia（C9,D9）通道11 定值清单 定值序号代 号定 值 名 称整 定 范 围01Kv1一次电压比例系数实际变比/1002Ki1一次电流比例系数实际变比/1003In电动机额定电流0.1-10A04Idz0速断定值0.1-100A05Idz1过流定值0.1-100A06Tzd1过流延时 0100S07Tqd电动机启动时间0300S 08Idz3过负荷定值0.1100A09Tzd3过负荷延时0100S10Udz1低电压定值3100V11tUuzd1低电压延时0100S12I0dz零序过流定值0.1100A13tI0dz零序过流延时0100S14U0dz零序过压定值3100V15tU0dz零序过压延时0100S16fdz1低频减载I频率4549.5HZ17tfdz1低频减载I延时099S18Fdz1低频减载II频率4549.5HZ19tfdz2低频减载II延时099S20失步功率因数角0100度21Idz1失步低电流闭锁0.160A22Tdz1失步延时099S23Ue电动机额定电压0655V24Xdz1同步电抗标幺值065525Xdz2暂态电抗标幺值065526U2dz1失磁负序电压0100V27tsczd1失磁延时010S 保护投退 保护序号代 号保 护 名 称整 定 方 式1RLP1速断投入/退出2RLP2过流投入/退出3RLP3过流反时限投入/退出4RLP4过负荷投入/退出5RLP5低电压投入/退出6RLP6零序过流投入/退出7RLP7零序过压投入/退出8RLP8低频减载I投入/退出9RLP9低频减载II投入/退出10RLP10失步投入/退出11RLP11PT断线投入/退出12RLP12非电量1投入/退出13RLP13非电量2投入/退出14RLP14非电量3投入/退出15RLP15非电量4投入/退出16RLP16非电量5投入/退出17RLP17失磁保护投入/退出18RLP18失磁跳闸投入/退出32RLP32录波投入/退出 事故记录 位事故故障类型位事故故障类型D0失磁报警D8备用D1失磁动作D9低频减载ID2速断D10低频减载IID3过流D11零序过流D4过负荷D12零序过压D5低电压D13非电量1D6失步D14非电量2D7控制回路断线D15PT断线附录A NRCS-8109 电动机保护测控装置接线端子图及开孔尺寸图附录B NRCS-8109 电动机保护测控装置控制原理图NRCS-8109电动机保护测控单元调试手册1、 查看、输入或者修改定值及保护投退分别进入“01保护投退”菜单和“02保护定值”菜单，按照操作说明中的操作方法输入保护定值以及投入保护。注意：保护投退和保护定值中的所有参数的意义在说明书手册的第二部分“保护基本原理”中，都有详细叙述，具体设置时，请参考保护原理部分的说明。2、 开关量的检测开入量0108：000000100916：00001000进入“04 输入输出”菜单，再选择“开入”，进入开入量检测菜单：开入量0108对应装置端子B1B8的开关量输入情况，开入量0916对应装置端子B9B14的开关量输入情况，其中“0”表示输入的开关量未闭合，“1”表示输入的开关量已闭合，在上图中，第7个和第13个开入量为1，其余为0。检测方法：将B16分别与B1B14短接，相应的开入量显示由0变为1。说明：1）、开入量0916的最后两位无意义，即本装置的开入量15和16已不当作遥信量使用，而被当作遥脉量来使用，且接线端子发生改变，遥脉在本装置的A5和A6端子； 2）、开入量01和02是两个特殊的遥信量，分别表示断路器分位和合位信号（即断路器处于分位时，开关量01有开入，当断路器处于合位时，开关量02有开入）。一般情况下装置的B1和B2端子不需要接线，本装置可自动从控制回路中提取断路器的分合状态信号；当碰到断路器的内部跳合闸线圈电阻特性与本装置不配对，造成装置的分合位指示灯显示不正常时，建议在B1和B2端子上直接接入断路器的一对常闭和常开辅助节点； 3）、接入装置的开入量信号必须是外部无源干节点，装置本身通过B16提供信号公共端电源； 4）、本型号装置的开入量05-09（即B5B9端子）已被程序定义为非电量保护，必须按说明书接线，其他开入量可任意使用。3、 开出量的检测开出FEDCBA9876543210 0000001000000100进入“04 输入输出”菜单，再选择“开出”，进入开出量检测菜单：开出量代码07下面的0或1对应装置的1K8K的开出量输出情况，代码9对应于事故信号继电器，代码A对应于告警信号继电器。当装置的1K8K以及两个信号继电器有开出时，它们各自数字代码下面的0将变成1，如上图中的代号2和9下面开出量显示为1，它表示继电器3K和事故信号继电器处于闭合状态。各个继电器的节点输出端子号请查阅本说明手册后面附录的装置图纸。如果开关柜控制回路接线是采用的本说明书附录所带的控制回路图，开出量检测请按下表进行：操作代码出口名称瞬时接通端子（具体参见附录的原理图）FEDCBA98765432100000000000000010遥控合闸出口试验F3F40000000000000100保护跳闸出口试验F5F60000000000001000遥控跳闸出口试验F7F80000001000000000事故信号出口试验E10E120000010000000000预告信号出口试验E11E12 当进入开出菜单后，按上图顺序将各开出操作代码下面的“0”改成“1”，然后按“确认”键，在核实输入正确的口令（默认值为1000）后，再按“确认”键，装置的各相应端子将瞬时接通，延时3秒后继电器节点自动收回。如果此时断路器的控制回路处于给电状态，相应的压板也投上，执行以上操作后，断路器将会作相应的跳合闸动作。注意：1）、“开出”菜单可用作继电器状态监视。当刚进入此菜单，没有进行任何人为的操作之前，该菜单数字代号“0F”下面显示的“0”或者“1”即表示当前各个继电器的状态。2）、“开出”菜单也可用作继电器出口检测。进入此菜单，按照上表的操作代码进行进行操作及检测即可。特别注意：严格禁止在开关柜送电的情况下进行继电器检测。3）、在进行开出量检测时，一次只允许检测一个继电器，即代码0A下面的开出指令中，每次只能有一个为1，其他必须为0；4）、任意两次的开出检测，时间至少间隔3秒以上，以等待上一次检测的继电器节点收回。4、 模拟量的检测0 5.00 5.012 56.80 57.024 56.87 4.986 4.78 5.11按照附录的装置端子接线图，将相应的电流电压接入回路（如电流5A，电压57.7V），再进入“05采样数值”菜单，查看装置显示的测量值（如下图）。如果显示有较大偏差，查看装置有没有可靠接地，偏差必须小于2。说明：1）、上图中第一行中的“0”表示通道号，“5.00”表示通道0中采样值为5.00，“5.01”表示通道1中的采样值为5.01，通道号标识“1”省略，以下类推。2）、此菜单可用来对保护试验时加入装置的二次电流电压进行监测。当出现加入保护电流或者电压，而装置不动作时，请及时进入此菜单核实加入装置的电流或者电压的实际值。3）、装置显示的通道号、端子号对应如下：通道号显示说明输入端子号通道号显示说明输入端子号0测量CT回路IaC7，D71测量CT回路IcC8，D82母线电压UaC1，D13母线电压UbC2，D24母线电压UcC3，D35保护CT回路IaC9，D96保护CT回路IbC10，D107保护CT回路IcC11，D118零序电流3I0C12，D129零序电压3U0C4，D45、 保护试验5.1 电动机额定参数整定 设电动机额定电流为200A，CT变比为250/5=50，启动时间10s。进入“02保护定值”菜单，设定电动机二次额定电流Ie=200/50=4A，电动机启动时间tqd10s。注：设定以上参数后，下面所有的试验都将基于上面的电动机额定参数。如现场有条件，可输入电动机实际额定参数值。5.2 速断测试 设速断定值Idz18A，保护投退中速断软压板RLP1投入，其余软压板设为退出，在保护回路上输入任一相电流，将电流升至动作值应可靠动作，装置事故灯亮，同时液晶显示事故类型。如果试验做不出来，请按下面顺序进行检查：1、速断保护软压板已投入；2、检查保护定值设置没有错误，然后到“05采样数值”菜单中查看保护通道的实时采样值；3、如果采样值显示不正确，请检查电流或者电压有没有加到正确的端子（端子参考附录原理图）；4、如果端子正确，且确认试验用电流或者电压源有输出，装置采样数值显示仍然不正确，请将其他同型号装置的采样板或者CPU板换到此装置上，如果此时装置显示正确，说明原来的采样板或者CPU板有故障，换上备用板即可。5.3 过流测试 设过流定值Idz25A，过流延时定值tzd21s，保护投退中过流软压板RLP2投入，其余软压板设为退出。在保护回路上输入任意一相电流，将电流迅速升至过流定值之上，例如6A，并保持不变，从此时开始计时，在电动机启动时间10s之内，过流将被闭锁。如果10s之内将所加电流由6A降低到电动机额定电流4A，过流保护不动作，10s之后任意时间再将电流升高到6A，过流将延时1s后动作。 说明：1）、本装置过流具有反时限功能，如果过流需要反时限跳闸，只需将过流反时限软压板RLP3投入即可，反时限采用的是极端反时限方程； 2）、如果电动机在运行过程中短时间失压，在电压恢复后电机的重起过程中（电压恢复的10s之内，即电动机启动时间之内），过流仍然会被闭锁。5.4 过负荷测试 设过负荷定值Idz34.5A，过负荷延时定值tzd315s，保护投退中过负荷软压板RLP4投入，其余软压板设为退出。在保护回路上输入任意一相电流，将电流升至动作值应可靠动作，装置事故灯亮，同时液晶显示事件类型。 注意：本装置过负荷保护动作，不受电动机启动时间闭锁，所以在设置过负荷延时的时候，务必将其延时定值设置得比电动机启动时间长；5.5 零序过流测试 设零序过流定值I0dz3A，零序过压延时定值tI0zd1s，保护投退中零序过流软压板RLP6投入，其余软压板设为退出。在零序电流端子（C12，D12）上输入电流，将电流升至动作值应可靠动作，装置事故灯亮，同时液晶显示事故类型。5.6 零序过压测试 设零序过压定值U0dz30V，零序过流延时定值tU0zd1s，保护投退中零序过压软压板RLP7投入，其余软压板设为退出。在零序电压端子（C4，D4）上加上电压，将电压升至动作值应可靠动作，装置事故灯亮，同时液晶显示事故类型。5.7 低频减载试验 低频减载I段：设低频减载I段频率定值fdz149HZ，低频减载I段延时定值tfdz10.5s，保护投退中低频减载I段软压板RLP8投入，其余软压板设为退出，在A相电压回路上输入调频电压，输入额定值57.7V。将A相电压频率降低到动作值应可靠动作，装置事故灯亮，同时液晶显示事故类型。低频减载II段：设低频减载II段频率定值fdz249HZ，低频减载II段延时定值tfdz20.5s，保护投退中低频减载II段软压板RLP9投入，其余软压板设为退出，在A相电压回路上输入调频电压，输入额定值57.7V。将A相电压频率降低到动作值应可靠动作，装置事故灯亮，同时液晶显示事故类型。5.8 失步保护测试 设失步功率因素角30度，失步低电流闭锁定值Idz10.5A，失步保护延时定值Tdz11s，保护投退中失步保护软压板RLP10投入，其余软压板设为退出。在A相电压端子（C1，D1）上加上电压57.7V，角度维持90度不变，在机端侧A相保护回路上加入电流1A,当A相保护电流的角度在（-120度60度）时，装置应可靠动作，装置事故灯亮，同时液晶显示事故类型。5.9 非电量保护试验将非电量保护的软压板RLP12-RLP16投入，其余软压