PES5000保护测控装置说明书.docx

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PES5000保护测控装置说明书

普尔盾电气（上海）有限公司

PES-5000微机保护测控装置

技术及使用手册

【本装置适用于10kV及以下电压等级的经消弧线圈接地或不接地系统中的开关柜、环网柜保护。

可集中组屏，也可在开关柜就地安装，全面支持变配电所综合自动化系统。

】

感谢您选用普尔盾电气（上海）有限公司PES-5000系列微机保护测控装置，我们建议在安装和使用装置之前请仔细阅读本手册。

请将本手册妥善存放，以备您将来的使用。

订货前，请垂询本公司或当地经销商以获悉本产品的最新规格。

本手册当前版本V1.2

1.功能及特点

1.1保护功能

装置具有线路保护、配电变保护、异步电动机保护、电容器保护以及母联保护，这五种常用保护的保护功能。

1.2辅助功能

◆装置故障告警

◆保护定值和时限的独立整定

◆自检和自诊断

1.3测控功能

◆电量测量：

电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电网频率等

◆信号检测：

装置共有8路开入量

1.4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

◆可记录64次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

◆集常用的五种保护功能于一身，用户可在“类型选择”界面选择所需的保护类型。

2.保护原理

2.1线路保护（包括电容器、母联保护）

2.1.1电流速断、限时速断、过流保护

针对A、C（或A、B、C）相电流基波最大值，当任一相达到整定值，则定时器启动，若持续到整定时限，且相应保护的投退控制字处于投入状态，装置则发出跳闸控制信号，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。

其中过流保护可通过低电压闭锁，并可选择反时限跳闸,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一般反时限特性方程（IDMT）:

式中Ip为电流基准值,取过流定值,

为时间常数,取过流时间定值。

图1三段保护逻辑框图

2.1.2方向元件

速断、限时速断、过流均有方向元件，并可投退。

当线电压均小于3V时，电压取故障前的记忆电压；当PT断线后，方向元件退出，为无方向的电流保护。

方向元件采用90°接线方式，最大灵敏角45°，动作区180°，动作示意图如下：

2.1.3过负荷告警

针对A、C（或A、B、C）相电流基波最大值，当任一相达到过负荷整定值，则定时器启动，若持续时间达到整定时限则告警。

同时给出告警音响及预告信号，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2过负荷告警保护逻辑框图

2.1.4零序过流保护（带方向）

零序过流保护是当零序电流测量值大于零序过流定值时，则定时器启动，若持续到相应的整定时限，且零序过流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。

（自产零序）

图3零序过流保护逻辑框图

2.1.5PT断线告警

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.三相电压之和（为与外部的PT比例系数匹配，还需乘上一个零序系数PU0）大于PT断线电压定值

c.测量通道中测得的零序电压小于PT断线电压定值

在满足判据a或者判据b,c同时满足时，延时10秒报PT断线，PT断线期间自动退出低电压保护。

图4PT断线报警逻辑框图

2.1.6零序过压保护

测量通道中测得的零序电压大于零序过压定值，经延时报警。

逻辑框图见图5（图中的3Uo2为零序过压定值，tzd5为时间定值）。

图5母线接地报警逻辑框图

2.1.7低电压保护

任意一路线电压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6低电压保护逻辑图

2.1.8三相三次重合闸

装置具有三相重合闸（三次）功能,当重合闸不投时可通过设置保护控制字退出。

重合闸必须在：

判断出断路器处于分位﹑充电完成﹑没有闭锁条件的情况下才能够经延时出口动作。

重合闸出口除了动作合闸外，还置后加速标志﹑重合次数减一﹑并置重合闸标志（此三项在程序内部实现）用于为下一次重合做准备。

过流或限时速断跳闸并重合闸后，若合闸于永久故障，可后加速跳闸，跳闸后重合闸不再充电。

重合闸充电：

手动合闸后，判断到断路器处于合位，经过15秒充电完成。

重合闸闭锁条件：

值班人员手动分闸﹑合闸于故障状态而随即后加速跳闸﹑低频保护动作﹑在已经重合过以后检测到线路有电流（大于检无流定值）、有外部闭锁重合闸信号（D6）输入。

图7.三相三次重合闸逻辑框图

2.1.9重合闸后加速

合闸后加速是用来保证当断路器合闸于故障线路时，能够加速跳闸。

图8重合闸后加速逻辑图

2.1.10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，电压高于低电压闭锁定值时，延时后动作。

图9低频减载逻辑框图

2.1.11过电压

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

2.1.12充电保护

当任一组母线检修后再投入运行之前，利用母联断路器对该母线进行充电试验时，可投入母联充电保护，当被试验母线存在故障时，利用充电保护切除故障。

充电保护只能在母联开关闭合后的短时间5s内有效，在充电保护投入期间，若母联电流任一相大于充电保护整定电流，则经整定的充电保护延时将母联断路器切除。

图3充电保护逻辑框图

2.2配电变保护

2.2.1电流速断、限时速断、过流保护

针对A、C（或A、B、C）相电流基波最大值，当任一相达到整定值，则定时器启动，若持续到整定时限，且相应保护的投退控制字处于投入状态，装置则发出跳闸控制信号，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。

其中过流保护可通过低电压闭锁，并可选择反时限跳闸,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一般反时限:

式中Ip为电流基准值,取过流定值,

为时间常数,取过流时间定值。

图1三段保护逻辑框图

2.2.2过负荷

针对A、C（或A、B、C）相电流基波最大值，当任一相达到过负荷整定值，则定时器启动，若持续时间达到整定时限则告警。

同时给出告警音响及预告信号，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2过负荷告警保护逻辑框图

2.2.3零序过流保护（带方向）

零序过流保护是当零序电流测量值大于零序过流定值时，则定时器启动，若持续到相应的整定时限，且零序过流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3零序过流保护逻辑框图

2.2.4PT断线告警

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.三相电压之和（为与外部的PT比例系数匹配，还需乘上一个零序系数PU0）大于PT断线电压定值

c.测量通道中测得的零序电压小于PT断线电压定值

在满足判据a或者判据b,c同时满足时，延时10秒报PT断线，PT断线期间自动退出低电压保护。

图4PT断线报警逻辑框图

2.2.5母线接地报警

测量通道中测得的零序电压大于母线接地电压定值，经延时报警。

逻辑框图见图5（图中的3Uo2为母线接地零序电压定值，Tzd3为时间定值）。

图5母线接地报警逻辑框图

2.2.6低频减载

当检测到系统的频率低于低频减载频率值，电压高于低电压闭锁定值时，延时后动作。

图7低频减载逻辑框图

2.2.7非电量保护

非电量保护主要指从变压器本体引来的瓦斯信号、温度信号、压力释放阀动作等现场信号经单元箱进行信号采集后，或动作于保护跳闸，或动作于报警信号，其中重瓦斯信号，压力释放信号，温度过高信号，保护控制字投入则跳闸，未投则报警。

2.3电动机保护

2.3.1二段式过流保护（过流I段、过流II段、）

过流Ⅰ段保护定值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。

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,取过流II段定值,

为时间常数,取过流II段时间定值。

图2过流II段保护逻辑图

2.3.2负序过流保护（负序过流I段、负序过流II段、）

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

2.3.3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

2.3.4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,

，在整定的启动时间过后，

自动变为1；

＝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

为电动机额定电流，τ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

2.3.5零序过流保护

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

2.3.6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，当PT断线投入后，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

2.3.7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,当PT断线投入后，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

2.3.8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

2.3.9PT断线告警

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，当PT断线投入后，在PT断线期间自动退出低电压保护和零序过压保护。

图11PT断线告警逻辑图

2.3.10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。

图12非电量保护逻辑图

2.4异常告警

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。

2.5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。

2.6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。

2.7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。

3.操作说明

3.1面板操作

PES-5000的前面板设计简洁明了、布置合理，符合人机工程设计要求。

面板主要部件包括：

1液晶显示屏

2高亮度LED指示灯

3操作方向键

4信号复归按键

5操作确认键

6操作退出键

4.安装：

危险：

在安装PES-5000系列产品过程中，装置带有的危险电压有可能会导致设备永久性损坏或人员伤亡。

这些电压主要分布在装置端子条和交流电流输入、交流电压输入、开关量输入、继电器输出和工作电源等回路。

本装置的安装、调试和检修操作仅限于经过授权和严格培训的工程技术人员。

4.1环境条件

PES-5000系列产品必须安装在远离热源和强电磁场的干燥、整洁处（如开关柜二次仪表室）。

要求安装装置的屏柜能够防止装置遭受油气、盐雾、灰尘、腐蚀性蒸汽或其它能通过空气扩散的有害物质的污染。

为便于接线和现场调试，要求屏柜的门能完全打开，安装空间有一定的裕量，用于接线和放置柜内端子排、短接片、按钮、指示灯及其它附件。

4.2具体安装操作

首先要在屏柜前面板上开孔,具体开孔尺寸参见附录《PES-5000系列微机保护测控装置接线端子图及开孔尺寸图》。

注意：

在现场安装过程中，操作人员可能会碰到紧挨装置的开关或断路器，应该对这些开关或断路器做上相关标记或采取其它安全措施，避免造成安全事故。

4.3接线

装置的电压、电流回路接线端子，由于接入装置的电流可能较大，接线时要求制作∪型或○型线头，以增大接触面积，并保证可靠连接；其它电源输入回路、开关量输入回路、信号继电器输出回路、电源回路的接线端子，接线时应制作针型线头。

注意：

1、所有接线必须严格按照工程接线图纸进行，根据导线电气编号按顺序接线。

一旦接线完成，严禁随意更改或触碰端子。

2、装置的继电器输出涉及到断路器分闸/合闸操作，因此需要特定的防范措施。

3、由于工程人员在现场检修、升级或更换装置时，需要断开装置与运行系统间的所有电气接线，并从屏柜上取下装置，因此在初始安装时，就应该全面考虑以下操作的方便性：

◆电源输入回路、交流电压输入回路应该有装在源端的空气开关或保险丝进行保护，保证装置能被安全断开；

◆交流电流输入回路应该装设电流短接片，使装置在电流互感器不开路情况下能被安全断开；

◆所有导线的布置和走线都应该以方便于在装置端子上拆线、打开装置后盖，甚至将装置整个拆除为原则。

4.4产品类型及型号

装置名称及型号

装置功能

PES-5101

（电流）

PES-5106

（电流+电压）

PES-5109

（全功能）

测量

A、C两相电流

√

√

三相电压

√

√

三路线电压

√

√

有功功率

√

√

无功功率

√

√

功率因数

√

√

频率

√

√

保护

电流量保护

√

√

√

电压量保护

√

√

低频保护

√

√

通讯

Modbus-RTU

√

开人

干节点输入

8路干节点输入

开出

继电器输出

6路干节点输出

显示

液晶显示

128×64点阵液晶

5.附图：

端子图、开孔尺寸图及装置原理图

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本资料由普尔盾电气（上海）有限公司印制，仅用于说明本系列产品的相关信息。

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