ST4502MH智能型控制器使用说明书.docx
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ST4502MH智能型控制器使用说明书
ST450-2M/H系列智能控制器
使用说明书
上海磊跃自动化设备有限公司
2009年12月22日
目录
1概述1
2产品型号1
2.1产品型号说明1
2.2产品型号选择说明1
2.3分类1
3技术性能2
3.1适用环境2
3.2工作电源2
3.3开关量接点输出（DO）触点容量2
3.4抗干扰性能2
3.5符合标准3
3.6通讯3
3.7符号与意义对照表3
4功能说明3
4.1功能简述3
4.2保护特性4
4.2.1过载长延时保护4
4.2.2热记忆特性6
4.2.3短路短延时保护6
4.2.4短路瞬时保护7
4.2.5接地或漏电保护特性7
4.2.6MCR接通分断和模拟脱扣保护（可选功能）8
4.2.7负载监控8
4.2.8电流不平衡保护9
4.3测量功能9
4.3.1电流测量9
4.3.2电流不平衡测量10
4.3.3电压测量（可选功能）10
4.4其他辅助功能10
4.4.1试验功能10
4.4.2历史纪录功能10
4.4.3自诊断功能10
4.4.4DO信号输出功能10
4.4.5位置开关功能11
4.4.6触头当量11
4.4.7操作次数11
5ST450-2M/H控制器的面板结构、使用操作、接线方式及注意事项11
5.1ST450-2M/H控制器面板结构11
5.2ST450-2M/H控制器使用操作说明12
5.2.1显示及工作状态12
5.2.2功能表显示13
5.2.3复位状态下的电流表显示窗的显示14
5.2.4参数设置操作及显示16
5.2.5故障查询操作及显示20
5.2.6试验操作及显示23
5.2.7故障动作显示23
5.2.8自诊断故障操作及显示24
5.2.9通讯状态指示24
5.2.10其他参数设置24
5.3ST450-2M/H控制器接线方式说明24
5.3.1ST450-2M/H控制器外接端子说明24
5.3.2通讯接线25
5.4运行维护及注意事项27
6附件介绍27
6.1ST201继电器模块27
6.2ST电源模块Ⅳ27
6.3ST-DP通讯模块28
6.4通讯接线器T0628
6.5通讯线28
6.6外接零序漏电互感器29
6.7外接地电流互感器30
附录A：
控制器高级菜单修改说明31
附录B：
订货规范34
1概述
感谢您购买ST系列智能控制器，ST智能控制器产品属国内首创，经过了几十家断路器的型式试验考核，拥有30万台以上的工业现场运行业绩。
ST-2系列智能控制器（以下简称“控制器”），是在原ST-1系列智能控制器的基础上，除保留了传统数字保护的优点外，进一步加强了标准化、电磁兼容、内置通讯、电流不平衡保护、完善的接地保护、电压相关参数测量、可编程的DO信号输出和多保护曲线等功能。
2产品型号
2.1产品型号说明
ST450-2□
系列类型：
M:
普通型
H:
高级型
产品设计序号：
无:
第一版
2:
第二版
所配断路器型号：
DW450
企业产品型号:
ST:
智能型控制器
2.2产品型号选择说明
表1：
产品型号功能分类表
用途
配电或电机保护/发电机保护△
备注
型号
H型
★全部为数字式单元
★M、H型采用数码管显示，按钮整定方式
M型
★通讯接口：
提供标准RS485接口，多协议数据传输功能（内部集成MODBUS通讯协议）
★位置锁：
可选本地和远程两种位置状态
功能
保护功能
长延时
短延时
瞬动
接地或漏电
其他辅助功能
★真有效值保护
★四组DO信号输出△
★试验功能
★故障记忆功能
★自诊断功能
★MCR接通分断及越限跳闸功能△
★热记忆功能
★功能表功能△
测量：
电压、频率、功率因素、有功功率、有功电能
★更多保护功能：
六种特性曲线可选
★触头磨损及机械寿命指示
★负载监控
★故障时钟功能△
注：
以上“△”标志均为可增选功能，其余为基本配置。
2.3分类
a.按用途控制器可分为以下两种：
配电、电机保护用；发电机保护用。
b.按额定电流控制器分为以下几种：
200A、400A、630A、800A、1000A、1250A、1600A。
c.按辅助电源，控制器分为以下几种：
AC400V、AC230V，50HZ；
DC110V、DC220V、DC24V。
注：
除辅助电源为DC24V时，其他电源类型均需配置附件电源模块Ⅳ。
d.按所配断路器的极数，控制器分为：
3P；4P；3P＋N。
3技术性能
3.1适用环境
工作温度:
－10℃～＋70℃（24h内的平均值不超过＋35℃）
储存温度:
－25℃~～＋85℃
安装地点最湿月的月平均最大相对湿度不超过90%，同时该月的月平均最低温度不超过+25℃，允许由于温度变化产生在产品表面的凝露。
污染等级3级。
（在和断路器装配在一起的情况下）
安装类别Ⅲ。
（在和断路器装配在一起的情况下）
3.2工作电源
由辅助电源和电源互感器同时供电，保证负载很小和短路情况下控制器都可以可靠工作,有下面2种供电方式：
a.电源CT供电
单相不低于0.8In，三相不低于0.4In时控制器能正常工作。
额定电流小于等于400A时,单相不低于In，三相不低于0.6In时控制器正常工作.
b.辅助电源供电
额定电压：
DC24V，允许变动范围：
±5%；
DC110V、DC220V、AC230V、AC400V，允许变动范围：
±15%。
额定功耗：
＜7W。
注：
（1）控制器1、2脚输入为DC24V，当用户要求其他电源方案时必须外配电源模块变换为DC24V；
（2）对于须在断路器断开或电源CT无法满足供电的情况下工作的功能（如：
信号单元、接地保护和热记忆等功能）必须配置辅助电源。
3.3开关量接点输出（DO）触点容量
DO信号报警输出，触点容量：
AC250V、3A。
3.4抗干扰性能
通过GB14048.2-2001附录F的全部试验。
EMC电磁兼容试验参数如下：
（1）谐波引起的非正弦电流抗扰度；
电流导通时间≤42%；
峰值系数≥2.1；
（2）电流暂降和中断的抗扰度；
（3）快速瞬变脉冲群抗扰度；
信号回路，电源回路都按等级4；
频率5KHz，共模4KV；
（4）浪涌抗扰度；
等级4，共模6KV，差模3KV；
（5）静电放电；
等级4，空气放电8KV，接触放电8KV；
（6）射频电磁场辐射抗扰度；
频率26MHZ～1000MHz，场强10V/m；
（7）射频辐射发射试验；
30～1000MHz30～230MHz30db（uV/m）
230～1000MHz
3.5符合标准
●IEC60947－1，GB14048.1－2001低压开关设备和控制设备总则
●IEC60947－2，GB14048.2－2001低压开关设备和控制设备低压断路器
●IEC60255－8，电气继电器电热继电器
●GB/T22710-2008低压断路器用电子式控制器
3.6通讯
●通讯协议：
MODBUS-RTU，采用外接ST-DP（02）可转接到PROFIBUS-DP；
●通讯接口：
标准RS485接口；
●通讯速率：
9.6K、19.2K，通过面板设定；
●通讯地址：
0～255，通过面板设定；
●帧格式：
一位起始位，一位停止位，八位数据，无奇偶校验。
3.7符号与意义对照表
表2：
产品符号与意义对照表
序号
符号
意义
1
Inm
对应断路器壳架的最大额定电流
2
In
断路器额定电流
3
Io
外加漏电互感器的额定电流
4
IR，Isd，Ii
分别表示长延时、短延时和瞬时设定电流值
5
Ig
接地或漏电设定电流值
6
tR，tsd，tg
分别表示长延时、短延时和接地设定时间值
7
K
系数，用于表示过载或接地反时限特性
8
N
多种含义：
过载公式中表示I/Ir
四极产品，表示N相
针对电压显示，用于指示相电压
9
δ1，δ2，δ3
分别表示A、B、C三相电流不平衡率
10
L1，L2，L3，N
分别表示A、B、C和N相电流
11
Ic1，Ic2
分别表示负载监控1和负载监控2电流设定值
12
ER1～ER13
自诊断故障代码
13
T
自诊断故障状态指示灯
14
U
电压指示，可分别指示相和线电压
15
F
频率指示
16
COSØ
功能因素指示
17
P
有功功率指示
18
A，KA，S，
%，×10，V，KW，Hz
单位指示：
安培，千安，秒，
百分比，操作次数，伏，千瓦，赫兹
19
Ic1，Ic2，δ
If，I∆n，L，S，I
保护特性类别指示：
负载1，负载2，不平衡率
接地，漏电，长延时，短延时，瞬时
4功能说明
4.1功能简述
●主要保护功能
过载反时限保护、短路短延时定时限和反时限保护、短路瞬时保护、接地或漏电定时限和反时限保护、N相保护、断相等原因引起的电流不平衡保护和负载监控等保护功能。
●测量及运行监视
实时测量各项电网参数，实时指示运行状态，如：
故障、报警、自诊断、正常运行等。
查询功能
保护参数查询、历史故障记录查询、自诊断故障信息查询和电网测量参数查询等功能。
●参数设定功能
控制器面板上可直接设定以下参数：
负载监控的电流值和时间值，N相保护设定值，接地或漏电保护的电流值、时间值和剪切系数，电流不平衡率保护的不平衡率值及时间值，过载保护的电流值、时间值和保护曲线，短路短延时保护的反时限电流值、定时限电流值和时间值，瞬时保护的电流值，通讯地址、波特率，可编程信号输出修改，电压测量相关参数系统类型、进线方式等参数。
●通讯组网功能（本功能仅H型的职能控制器具有）
控制器提供标准的RS485接口，可用MODBUS协议实现数据传送，适应监控管理的“四遥”操作要求。
●试验功能
可对断路器进行瞬时动作的脱扣试验，可测量断路器的固有动作时间。
●自诊断功能
对智能型控制器自身出现的一些故障进行诊断报警。
●故障时钟功能（可选）
用于记录故障发生的时刻，可记录故障发生的年、月、日、时、分、秒。
●负载监控保护功能
负载监控是对断路器的不同负载进行控制，以尽量保证主要负载的供电。
负载监控可用于预报警，亦可用于控制支路负荷，控制器可输出两个无源DO信号输出。
●MCR接通分断及越限跳闸功能（可选）
接通分断是指在开关闭合前电网已处故障状态，在合闸瞬间产生大于MCR设定值的电流，控制器以瞬时方式使断路器分断。
此功能只在合闸100mS内起作用。
越限跳闸是指断路器在正常运行时，当短路电流超过一定值后（一般为断路器的极限电流），控制器以瞬时指令使断路器分断，此功能不受瞬时设定值的影响。
●远程、本地设置功能（本功能仅H型控制器具有）
控制器可对“远程”、“本地”两个状态位置进行设置，本功能用一个1位的米粒开关实现，用于组网时将参数修改及遥控操作的权限指向“本地”或“远程”。
4.2保护特性
4.2.1过载长延时保护
过载长延时保护功能一般用来对电缆过负荷进行保护，保护基于电流的真有效值（RMS）。
控制器提供6种可选择的过载曲线公式：
（1）标准反时限t=K/（N0.02-1）
（2）快速反时限t=K/（N-1）
（3）特快反时限（一般用途）
t=K/（N2-1）
（4）特快反时限（马达保护）：
t=K/1.15×loge{N2/（N2-1.15）}
（5）高压熔丝兼容t=K/（N4－1）
（6）I2tt=（1.5/N）2×tL
上式中N=I/IR
图1：
过载长延时保护曲线图
表3：
对应不同特性曲线的K系数对照表
序号
标准反时限
快速反时限
特快反时限一般用途
特快反时限马达保护
高压熔丝配合
I2t
1
0.005
1
10
10
10
15
2
0.008
1.6
16
16
16
30
3
0.012
2.4
24
24
24
60
4
0.02
4
40
40
40
120
5
0.03
6
60
60
60
240
6
0.04
8
80
80
80
360
7
0.05
10
100
100
100
480
8
0.075
13.5
135
135
135
9
0.09
18
180
180
180
10
0.14
28
280
280
280
11
0.2
40
400
400
400
12
0.3
60
600
600
600
13
0.4
80
800
800
800
14
0.5
100
1000
1000
1000
15
0.6
120
1200
1200
1200
16
0.7
140
1300
1300
1300
控制器曲线速率（K系数）设置是通过过载时间设定值进行选择。
表4：
六种过载保护曲线的时间设定对照表（对应2IR的故障电流）
序号
标准反时限
快速反时限
特快反时限一般用途
特快反时限马达保护
高压熔丝配合
I2t
1
0．36
1.00
3.32
2.94
0.66
8.4375
2
0．58
1.60
5.32
4.72
1.06
16.875
3
0．86
2.40
8.00
7.06
1.60
33.75
4
1．42
4.00
13.32
11.78
2.66
67.5
5
2．14
6.00
20.00
17.68
4.00
135
6
2．86
8.00
26.66
23.58
5.32
202.5
7
3．58
10.00
33.30
29.46
6.66
270
8
5．36
13.50
45.00
39.78
9.00
9
6.44
18.00
60.00
53.04
12.00
10
10.02
28.00
93.32
82.52
18.66
11
14.32
40.00
133
117
26.66
12
21.48
60.00
200
176
40.00
13
28.64
80.00
266
235
53.32
14
35.80
100
333
294
66.66
15
42.98
120
400
353
80.00
16
50.14
140
433
383
86.66
表5：
过载长延时保护的技术参数表
⏹过载长延时保护
配电或电机保护
整定电流
IR=In×…
0.4～1+OFF（退出位置）
动作特性
在1.05IR～1.20IR
之间动作
≤1.05IR>2h不动作
>1.20IR<1h动作
最大反时限延时（S）
（对应2IR）
特性曲线
曲线1～曲线6可整定，出厂时整定为曲线3。
曲线速率
IEC255标准，共80级点，可整定
精度
±10%（固有40ms）
发电机保护
整定电流
IR=In×…
0.4～1.25＋OFF（退出位置）
动作特性
在1.05IR～1.20IR
之间动作
≤1.05IR>2h不动作
>1.20IR<1h动作
最大反时限延时（S）
（对应2IR）
特性曲线
曲线1～曲线6,可整定，出厂时整定为曲线3
曲线速率
IEC255标准，共80级点，可整定
精度
±10%（固有40ms）
热记忆（30min,断电可清除）
标准＋OFF
N相过载和过流特性
100％或50％（适用于3P﹢N或4P产品）
注：
当N相为50％，保护设定值对于N相来讲降为50％，如长延时设定值为1600A，那么对于A、B、C三相长延时设定值为1600A，面N相为800A。
4.2.2热记忆特性
反复的过负荷会引起导体发热，控制器因过载、短路等故障后，具有模拟双金属片特性的热效应，能量30min释放结束（短延时定时限无热记忆功能），在此期间如再次闭合断路器发生过载、短路等故障，则延时动作时间变短，可使线路或设备得到较合适的保护。
控制器断电复位一次可清除积累热效应，该特性根据需要可关断。
预报警和负载监控均和过载保护特性相关联，其热记忆时间为30min。
控制器未接入辅助电源时，若在开关动作后立即合闸由先前电流所产生热容都被忽略。
即重分闸使控制器断电，热容恢复为零。
控制器接入辅助电源时，在断路器动作后热容减少，断路器合闸后先前电流所产生热容被记忆。
即动作分闸后热容减少，重合闸后热容按照此时电流继续变化。
4.2.3短路短延时保护
短延时保护防止配电系统的阻抗性短路，此类短路一般是由于线路局部短路故障产生的，一般电流会超出过载的范围，但短路电流又不是很大。
短路短延时的跳闸延时是为了实现选择性保护。
短路延时保护是基于电流真有效值（RMS）的保护，保护有两种方式，一种为反时限保护，当故障电流超过反时限设置定值时，控制器按与过载一样的曲线进行延时保护，仅是保护的速度要快10倍（即按过载曲线函数算出的故障延时时间的十分之一）；另一种为定时限保护，当故障电流超过定时限设置定值时，控制器按定时限时间延时保护。
注意当反时限电流值设置于“OFF”位置或定时限电流值设置小于等于反时限电流值时，则控制器按定时限保护，反时限功能自动失效。
当定时限保护投入时，无论定时限或反时限，短延时动作的时间均不小于定时限的设置时间；但当定时限保护退出时，反时限保护的延时动作时间则不受定时限延时时间设置值限制（但不小于20ms）。
表6：
短路短延时保护的技术参数表
⏹短路短延时保护
反时限和定时限
整定电流
Isd1=IR×…
Isd2=IR×…
1.5～15＋OFF（退出位置）
动作特性
在0.9Isd～1.1Isd
之间动作
≤0.9Isd不动作
>1.1Isd延时动作
定时限延时（S）
tsd＝
0.1～1S（0.1级差）
精度
±10%（固有40ms）
反时限特性
曲线同过载长延时，但曲线速度快10倍
短延时反时限热记忆（15min）
标准＋OFF（关断）
4.2.4短路瞬时保护
瞬时保护功能防止配电系统的固体短路，此类故障一般为相间故障，短路电流比较大，需要快速断开。
此保护是基于电流真有效值（RMS）进行的保护。
短路瞬动保护的动作时间（含断路器固有分断时间）应小于100ms。
表7：
短路瞬时保护技术参数表
⏹短路瞬时保护
整定电流
Ii=In×…
1.0In～50KA＋OFF（退出位置）
动作特性
在0.85Ii～1.15Ii之间动作
≤0.85Ii不动作
>1.15Ii动作
4.2.5接地或漏电保护特性
接地或漏电保护具有反时限特性，特性公式为t=tg×K×Ig/I，反时限故障延时动作时间不小于定时限的设置时间。
公式中tg为接地定时限设定时间，当tg为OFF时表示只报警不跳闸，K为反时限剪切系数，一般为1.5～6，当K被设置为“OFF”时表示接地保护为定时限。
接地保护指故障电流较大在几百安培以上的金属性接地保护，一般用于中性点直接接地系统。
接地保护分为剩余电流型（或差值型）（T）和地电流型（W），T型取四相（3相4线）或三相（3相3线）电流的内部矢量和进行保护，W型是通过外接地电流互感器直接检测接地线上的电流进行保护。
控制器根据断路器极数分为3PT、4PT和（3P+N）T和外接地电流互感器四种形式（见下图）。
（a）3PT（b）4PT（C）（3P+N）T
图2：
差值型接地保护检测原理
图3：
地电流型接地保护检测原理
漏电保护适用于设备绝缘损坏导致的漏电故障或人体接触外露的导电部位而导致的漏电故障，漏电脱扣值I∆n直接用安培表示，和断路器的额定电流无关。
漏电保护采用外接零序互感器的方式采样，取样的精度和灵敏度较高，适用于较小电流的接地保护。
控制器根据断路器极数分为3PT和4PT两种外接地电流互感器形式（见下图）。
图4：
漏电保护检测原理
表8：
接地漏电保护技术参数表
⏹接地漏电保护（差值型、电地电流型和漏电保护三种选一种）
接地保护
整定电流
Ig=In×…
0.2～1+OFF（最小160A，OFF表示只报警不跳闸）
动作特性
在0.8Ig～1.0Ig之间动作
<0.8Ig不动作
≥1.0Ig延时动作
延时（S）
tg
0.1～1+OFF（级差0.1，OFF表示只报警不跳闸）
反时限剪切系数
1.5～6＋OFF（级差0.5，OFF表示接地为定时限）
精度
±10%（固有40ms）
漏电保护
整定电流
I∆n=Io×…
0.5～30A+OFF（级差0.01A,OFF表示退出）
动作特性
在0.8I∆n～1.0I∆n之间动作
<0.8I∆n不动作
≥1.0I∆n延时动作
延时（S）
tg
0.1～1+OFF（级差0.1，OFF表示只报警不跳闸）
反时限剪切系数
1.5～6＋OFF（级差0.5，OFF表示接地为定时限）
精度
±15%
4.2.6MCR接通分断和模拟脱扣保护（可选功能）
MCR和模拟脱扣保护是针对断路器本身进行的高速瞬时保护；当越限故障电流产生时，控制器会在10mS内发出跳闸指令。
MCR保护对断路器的接通能力进行保护，防止断路器接通超过接通极限能力的电流而导致开关损坏，保护在断路器合闸瞬间（100ms内）起作用；模拟脱扣保护是对断路器的极限承载能力进行保护，防止开关承载超过级限分断能力的电流，在断路器合闸100ms后起作用。
表9：
MCR接通分断和模拟脱扣保护动作值表
MCR
模拟脱扣
20KA
30KA
动作特性：
动作值精度为0～-20%，延时时间：
<20ms。
注：
MCR和模拟脱扣保护用户不可调整关闭，如有特殊需求请订货时特别指明。
4.2.7负载监控
负载监控可用于预报警，亦可用于控制支路负荷，控制器可输出两个无源DO信号输出。
有两种工作方式可选，方式一可控制两路负荷，当运行电流超过整定值1.2倍时按反时限特性延时分别发出信号触点，反时限特性同过载，但曲线速率及电流定值可单独设置，一般整定值IC1>IC2，输出的信号可用于报警，亦可用于控制分断两路负荷，保证主系统供电；方式二用于控制支路负荷，当运行电流超过IC1整定值1.2倍后，延时发出触点分断支路负荷，若分断后运行电流恢复正常，当电流值低于IC2整定值，且持续60S后，控制器再发一个信号触点，可接通己分断的负荷，恢复系统供电。
表10：
负载监控技术参数表
⏹负载监控（两种选其一）
方式一
整定电流
Ic1=In×…
0.2～1+OFF（OFF表示退出）
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