UFitM电动机保护装置.docx

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UFitM电动机保护装置

UFit-M电动机保护测控装置

一、概述

适用范围

本装置适用于10kV及以下电压等级的电动机保护测控，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

◆二段式定时限过流保护（限时速断、过电流）

◆二段式定时限负序过流保护（负序限时速断、负序过电流）

◆二段式反时限过流保护

◆二段式反时限负序过流保护

◆堵转保护

◆过负荷告警

◆低电压、过电压保护

◆零序过流保护（报警可选择跳闸）

◆零序过压保护（报警可选择跳闸）

◆过热保护

◆非电量保护（温度过高、温度升高）

◆

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

◆标准的RS485多机通讯接口

二、基本原理

二段式过流保护（过流I段、过流II段）

过流Ⅰ段保护按躲过启动电流整定,时限可整定为速断或带极短的时限,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Ⅰ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II段保护，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Ⅱ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II段保护逻辑图

负序过流保护

当电动机三相电流有较大不对称,会出现较大的负序电流,而负序电流将在转子产生2倍工频电流,使转子的附加发热大大增加,危及电动机的安全运行。

本装置具有两段定时限负序过流保护,分别对电动机反相,断相,匝间短路以及较严重的电压不对称等异常工况提供保护.其中负序过流II段作为灵敏的不平衡电流保护,可通过控制字来选择该段跳闸或报警,选择报警时该段可作为负序过负荷报警使用,也可通过控制字来选择该段采用定时限还是反时限特性。

根据国际电工委员会标准（IEC60255-4）的规定,本装置采用其标准反时限特性方程中的极端反时限特性方程（extremeIDMT）:

Ip为电流基准值,取负序过流II段定值,

为时间常数,取负序过流II段时间定值。

图3负序过流I段保护逻辑图

图4负序过流II段保护逻辑图

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,可通过控制字选择报警或跳闸。

图5过负荷保护逻辑图

过热保护

过热保护主要为防止电动机过热,因此在装置中设置了一个模拟电动机发热的模型,综合考虑电动机正序电流和负序电流的热效应,引入等值发热电流Ieq，其方程表达式为:

在整定的电动机启动时间内,

，在整定的电动机启动时间后,

＝3~10,用于模拟

的增强发热效应，一般可取6，保护动作方程为:

式中r为电动机热积累定值，即发热时间常数Tfrl，当热积累值达到

（过热报警水平，可整定为热积累跳闸的60～99.9%）时发出报警信号，当热积累值达到Tfrl时发出跳闸信号。

电动机过热保护跳闸后，不能立即再启动，要等到允许启动的温度时才能再启动。

在需要紧急启动的情况下，可以通过复归键在信号复归的同时强制将热模型恢复到“冷态”。

图6过热保护逻辑图

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，则发出报警信号。

如保护跳闸投退控制字也处于投入状态，则给出保护动作，事故音响，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7零序过流保护逻辑图

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。

可通过控制字选择报警或跳闸，零序电压保护经TWJ闭锁。

保护用零序电压可通过控制字决定取自机端PT开口三角形电压输出还是由三相电压自产零序电压，若自产零序电压，装置能自动识别PT断线并闭锁零序电压保护。

图8零序电压保护逻辑图

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（此时PT断线需投入）。

图9低电压保护逻辑图

过电压保护

三个相间电压中任一相大于过电压保护定值,时间超过整定时间时,过电压保护动作。

图10过电压保护逻辑图

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。

非电量保护

本装置设置了温度过高跳闸和温度升高报警两路非电量保护,分别通过控制字选择经延时跳闸或报警。

异常告警

控制回路断线：

断路器在合位时检测跳闸回路，断路器在分位时检测合闸回路。

装置异常：

电源消失或自检出错（ROM、RAM、EPROM定值检验出错），闭锁开出继电器。

测量

测量系统频率f，母线电压Uab、Ubc、Uca、Ua、Ub、Uc,3U0，电流Ia、Ib、Ic、3I0及有功功率、无功功率、功率因数，另外可接收电度脉冲输入，计数值上传给上位机。

控制

装置可接受遥控命令对所保护的线路开关实行远方跳、合闸控制，还可以在面板上设置对开关进行手动跳合闸，每次须间隔10S。

事件记录

可以存储不少于60次的各项记录，包括事件日期、时间、事故电流（电压）、保护动作类型等，并可传送到管理系统或监控系统。

故障录波

可以保存事故发生时的电流电压波形。

三、操作说明

装置的面板由LCD显示器、LED指示灯及简易键盘组成。

Uab=10.0kV

Ia=260A

Ic=260A

f=50.00Hz

LED指示灯指示装置的工作状态及保护信号。

其中“24V”指示灯指示装置工作电源是否正常，正常运行时这个灯应常亮。

“运行”指示灯指示装置运行状态，正常运行时运行指示灯应有规律地闪动。

故障指示灯有3个，其中“事故”和“告警”指示灯分别表示有未复归的保护信号，“故障”指示灯指示装置通过自检发现有故障。

当保护动作或装置发生故障时，面板上相应的“事故”、“告警”、“故障”信号指示灯会亮，并在LCD显示器的最后一行显示保护动作或装置故障的类型。

请注意：

此时显示的内容不表示事件发生的顺序。

若要进一步了解详细情况，可在主菜单中选择“事件记录”来查看事件顺序记录（SOE）。

01．保护投退

02．保护定值

03．事件记录

04．输入输出

05．采样数值

06．实时时钟

07．电能脉冲

08．出厂设置

09．设备信息

10．退出

装置的当地监控功能通过面板上的LCD显示器及简易的键盘操作实现。

LCD显示器为带背光的8*4汉字字符液晶显示模块，简易键盘由“↑”、“↓”、“→”、“←”、“退出”、“确认”及“复归”七个触摸键组成。

正常运行时液晶显示器自动循环显示各遥测量及一些保护模拟量的一次值。

若需查看未显示的项目，可按“↑”、“↓”键选择。

需要显示的项目可在“出厂设置”菜单下设定。

若需要复归保护动作或装置故障信号，可按下“复归”键，选择“是”后再按“确认”键即可。

按下“←”、“→”或“确认”键，LCD显示器则显示上图所示的主菜单。

通过“↑”、“↓”键可选择任一种功能，按“确认”键后进入该菜单的功能，按“退出”键或选择“退出”菜单则回到自动循环显示界面。

保护投退

过流I段

RLP01投入

过流II段

RLP02退出

将光标移至“保护投退”并按“确认”键后，进入保护投退设置功能。

保护投退设置的界面如下图所示。

此时光标位于第1个投退项目即“速断”的投退设置。

通过按“↑”、“↓”键可选择其它投退项目。

当光标位于某一项目时，可通过“→”、“←”键来改变设置。

当全部投退项目设置完成后，可按“确认”键来保存这些设置。

PASSWORD1：

0000

按下“确认”键后，进入输入PASSWORD界面，如下图所示。

通过按“↑”、“↓”键可改变PASSWORD各位数字的值，通过按“→”、“←”键可选择要改变的位。

若用户没有修改过PASSWORD，则出厂默认的PASSWORD为1000或0000均可（修改PASSWORD的方法见“保护定值”的使用方法）。

当输入正确的PASSWORD后，就将所修改的保护投退设置保存好了。

保护定值

进入保护定值功能后，即可对装置整定值进行当地修改。

本装置可存贮三套定值。

“0”号定值为当前使用的定值套号（1、2或3），其余号定值为装置对应于0号定值的本套定值。

显示格式如下图。

保护定值套数

00：

001.00

一次电压系数

Kv101：

035.00

通过“↑”“↓”键可选择显示或要修改的定值，按下“→”键进入光标所在定值的编辑状态。

在编辑状态下，通过“↑”“↓”“→”“←”键可对定值进行编辑。

编辑完成后按“确认”键，在核实输入正确的口令后，再按“确认”键后本号定值修改有效，按“退出”键无效。

整定值定义及说明详见后面“定值清单”。

注：

一次电压、电流系数*10后为实际的一次PT、CT变比。

事件记录

No.0002-06-26

时间11:

21:

22.525

开关变位：

开入3分->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。

输入输出

1．开入

2．开出

选择输入输出菜单后将显示以下内容。

开入量

01－08：

00000010

09－16：

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。

开出FEDCBA9876543210

0000000000000000

按“退出”键可退出并返回上一级菜单。

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

05.005.01

256.8057.02

456.874.98

64.785.11

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。

8~12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

Kv2

二次电压比例系数

11.80（12）

Kic

二次测量电流比例系数

235.50（140）

Kib

二次保护电流比例系数

14.20（14.8）

Ki0

二次零序电流比例系数

235.20（14.8）

Kv0

二次零序电压比例系数

4.75（14.8）

Imp/kWh1

脉冲电能表常数1

每千瓦（乏）时脉冲数/1000

Imp/kWh2

脉冲电能表常数2

每千瓦（乏）时脉冲数/1000

Imp/kWh3

脉冲电能表常数3

每千瓦（乏）时脉冲数/1000

Imp/kWh4

脉冲电能表常数4

每千瓦（乏）时脉冲数/1000

Inalarm

开关量报警设定

（Σ2（n-1））/100

PU0

PT零序系数

Disp

滚动显示项目选择

Address

装置通讯地址

1~243

BaudRate

装置通讯波特率

RealyCheck

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

过热时间

0.01

0.64

Uab

0.02

1.28

Ubc

0.04

2.56

Uca

0.08

5.12

0.16

10.24

0.32

cosφ

20.48

装置通讯地址：

装置通讯地址的设置范围为1~243。

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

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3Io（C12,D12）

通道03

母线电压Ub（C2,D2）

通道09

零序电压3Uo（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

Kv1

一次电压比例系数

实际变比/10

Ki1

一次电流比例系数

实际变比/10

Idz1

过流I段定值

0.5~100A

tzd1

过流I段延时

0~20S

tqd

电动机启动时间

0~200S

Idz2

过流II段定值

0.5~100A

tzd2

过流II段延时

0~20S

I2dz1

负序过流I段定值

0.5~100A

tzd3

负序过流I段延时

0~20S

I2dz2

负序过流II段定值

0.5~100A

Tzd4

负序过流II段延时

0~20S

Idz3

过负荷电流定值

0.5~100A

Tzd5

过负荷延时

0~20S

I0zd

零序过流定值

0.5~100A

tI0zd

零序过流延时

0~20S

U0dz

零序过压定值

0~250V

tU0dz

零序过压延时

0~20S

Udz1

低电压定值

2~100V

tUudz1

低电压延时

0~20S

Udz2

过电压定值

100~120V

tUudz2

过电压延时

0~20S

负序电流发热系数

3~10

Tfr1

发热时间常数

0~200S

Cool

散热时间常数

0~20

GRBJ

过热报警水平

0~99%

Tfdl1

温度升高延时

0~20S

Tfdl2

温度过高延时

0~20S

电动机额定电流

0～5A

保护投退

保护序号

代号

保护名称

整定方式

RLP1

过流I段

投入/退出

RLP2

过流II段

投入/退出

RLP3

负序过流I段

投入/退出

RLP4

负序过流II段

投入/退出

RLP5

负序II段反时限

投入：

负序II段反时限

退出：

负序II段定时限

RLP6

负序II段跳闸

投入：

负序II段跳闸

退出：

负序II段报警

RLP7

过负荷

投入/退出

RLP8

过负荷跳闸

投入：

过负荷跳闸

退出：

过负荷报警

RLP9

零序过流

投入/退出

RLP10

零序过流跳闸

投入：

零序过流跳闸

退出：

零序过流报警

RLP11

自产零序电压

投入：

零序电压自行计算

退出：

零序电压取自零序PT

RLP12

零序过压

投入/退出

RLP13

零序过压跳闸

投入：

零序过压跳闸

退出：

零序过压报警

RLP14

低电压保护

投入/退出

RLP15

过电压保护

投入/退出

RLP16

过热报警

投入/退出

RLP17

过热跳闸

投入/退出

RLP18

温度升高

投入/退出

RLP19

温度过高

投入/退出

RLP20

温度过高跳闸

投入：

温度过高跳闸

退出：

温度升高报警

RLP21

PT断线

投入/退出

RLP22

过流二段反时限

投入：

过流II段反时限

退出：

过流II段定时限

RLP32

录波

投入/退出

事故记录

位

事故故障类型

位

事故故障类型

过流I段

低电压

过流II段

过电压

负序过流I段

D10

过热报警

负序过流II段

D11

温度升高

过负荷

D12

温度过高

零序过流

D13

PT断线

零序过压

D14

PT失压

控制回路断线

D15

过热跳闸

过热保护的实验：

设负序电流发热系数K2=6，发热时间常数Tfr=1.00（表示1.00*100=100秒=1.67分），散热时间常数CooL=2,过热报警水平GRBJ=50（指过热报警设定为50%）；投过热报警软压板和过热跳闸软压板；施加负序电流时，当Tfr递增到0.83（1.67*50%）时，装置发过热报警信号，保持负序电流不消失，当Tfr递增到1.67时，装置发过热跳闸信号，同时Tfr突变到3.3（1.67*2），然后以0.01/S进行递减，直到减少到0，电动机才可以再次启动

UFit-M微机电动机保护测控装置（小于2000KW）背部端子分布图：

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