DMP3371B电动机保护测控装置说明书.docx

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DMP3371B电动机保护测控装置说明书

DMP-3371B

电动机保护测控装置

技术说明书

（V2.02）

南京磐能电力科技股份有限公司

2016年6月

1概述

1.1适用范围

DMP-3371B电动机保护及测控装置，满足10kV及以下电压等级电动机的保护及测控功能，可集中组屏，也可分散于开关柜。

1.2基本功能

a）装置描述的远方查看；

b）装置参数的远方查看；

c）10套定值，保护定值、区号的远方查看、修改功能；

d）保护功能软压板状态的远方查看、投退；

e）装置保护开入状态的远方查看；

f）装置运行状态（包括保护动作元件的状态和装置的自检信息）的远方查看；

g）虚遥信、虚遥测、虚拟事件对点功能，方便工程调试

h）远方对装置实现信号复归；

i）故障录波功能，8套标准COMTRADE格式波形；

j）4-20mA直流电流输出；（选配功能，订货需注明）。

k）打印功能，包括定值、事件和录波打印（选配功能，订货需注明）。

1.3DMP-3371B电动机保护装置功能一览表

保护及自动化功能：

电流速断保护（区分启动前，启动后）

过流保护

反时限过流保护

负序过流保护

启动时间过长保护⑹堵转保护⑺启动间隔保护⑻过热保护告警和跳闸⑼零序过流保护告警和跳闸⑽零序功率方向保护⑾失压保护⑿低压保护⒀过压保护⒁过负荷跳闸和告警⒂CT断线告警⒃PT断线告警。

测控功能：

a）遥测量:

Iam、Ibm、Icm、P、Q、cosΦ、H。

b）事故总信号、断路器位置（双位置遥信），合后位置、至少二十二个开关遥信，检修状态。

c）积分电度：

正向有功电度、正向无功电度、反向有功电度、反向无功电度。

d）遥控：

遥跳、遥合。

模拟量输入：

a）保护电流：

Ia、Ib、Ic、3I0；

b）测量电流：

Iam、Ibm、Icm；

c）电压：

Ua、Ub、Uc；

开关量输入：

（1）检修状态投入；

（2）弹簧未储能；（4）备用开入；

开关量输出：

a）三相跳闸；

b）遥控出口；

c）保护动作信号；

d）控制回路断线；

e）运行异常告警；

f）装置故障告警；

g）过负荷告警；

2技术参数

2.1额定参数

1）直流电源：

220V或110V（订货注明）。

2）额定交流输入

●交流电压：

100V

●交流电流：

5A或1A（订货注明）

●额定频率：

50Hz

3）功率损耗

●直流回路：

正常工作时不大于15W，装置动作时不大于25W

●交流电压回路：

每相不大于0.5VA

●交流电流回路：

额定电流为5A时每相不大于1.0VA；额定电流为1A时每相不大于0.5VA。

4）开关量、遥信及硬脉冲对时

●开关量输入电平为220V或110V（订货注明）

●支持IRIG-B码485电平差分输入

2.2主要技术性能

1）采样回路精确工作范围

电压：

0.4V-120V；

测量电流：

0.02In-1.2In；

保护电流：

0.05In-20In；

2）接点容量

所有出口跳闸触点：

允许长期通过6A，切断电流0.3A

（DC220V，时间常数L/R为5ms±0.75的感性负载）

3）操作回路跳合闸电流

操作回路跳合闸电流采用自适应模式，无需选择。

（0.5A以上）

4）定值误差

电流元件：

<±2%

电压元件：

<±2%

5）整组动作时间及误差

速动段的固有动作时间：

1.2倍整定值时，动作时间不大于25ms。

2.3测量系统及遥信精度

1）各模拟量的测量误差不超过额定值的±0.2%

2）有功功率测量误差不超过额定值的±0.5%，无功功率测量误差不超过额定值的±1%；

3）开关量分辨率不大于1ms

4）频率测量精度不大于±0.01Hz

3装置的工作原理

3.1速断保护

本保护反应两相或三相（根据用户CT决定）电流的最大值，算法上能判别电动机是否处于启动状态还是正常运行状态。

在启动状态和正常运行状态有两套不同的整定值，既能保证躲过电动机的启动电流又能保证电动机正常运行状态下故障的灵敏度。

以下为电动机的启动判据：

电流从小于0.05倍额定电流突变为0.1倍额定电流

以上条件满足，为电动机在启动状态，在启动延时内，保护采用启动状态时的电流定值。

电动机启动后时间到达启动时间定值，电动机退出启动。

图3.1-1速断保护逻辑框图

说明：

Ia、Ib、Ic为相电流，Iset为电流定值，Tset为时间定值。

3.2过流保护

本保护反应两相或三相（根据用户CT决定）电流的最大值，该保护为定时限过流保护，在电动机启动完毕后自动投入。

图3.2-1过流保护逻辑框图

说明：

Ia、Ib、Ic为相电流，Iset为电流定值，Tset为时间定值。

3.3反时限保护

反时限过电流保护的动作时限与被保护线路故障电流的大小有关，故障电流越大，动作时限越短，反之，故障电流越小，动作时限越长。

该保护在电动机启动完毕后自动投入。

根据国际电工委员会（IEC255）和英国标准规范（BS142）的规定，本装置采用下列三个标准特性方程，供用户选择使用。

（1）一般反时限：

（2）非常反时限：

（3）极端反时限：

图3.3-1反时限保护逻辑图

说明：

Ia、Ib、Ic为相电流，Iset为电流定值。

3.4负序过流保护

负序电流保护作为电动机匝间短路、断相、相序搞反及供电电压较大不平衡的保护，对电动机的不对称短路故障起后备保护。

本装置装设三段式负序过流保护及负序过流告警功能，三段式负序过流保护均动作于跳闸。

负序过流Ⅰ段在电动机启动过程中起作用，在启动后自动退出；负序过流II段在电动机启动后自动投入，为定时限保护；负序过流Ⅲ段在电动机启动后自动投入，采用极端反时限保护。

本装置借助正序、负序电流的比较，正确区分出两相短路故障在内部还是在外部。

当电动机的负序电流大于正序电流（I2>1.5I1）时，判定为外部两相短路；当负序电流小于正序电流时，判定为内部发生两相短路。

图3.4-1负序过流1段逻辑图

说明：

I1为正序电流，I2为负序电流、I2set1为负序电流定值，Tset1为时间定值。

图3.4-2负序过流II段逻辑图

说明：

I1为正序电流，I2为负序电流、I2set2为负序电流定值，Tset2为时间定值。

图3.4-3负序过流Ⅲ段逻辑图

说明：

I1为正序电流，I2为负序电流、I2set3为负序电流定值，Tset3为时间定值。

图3.4-4负序过流告警逻辑图

说明：

I2为负序电流、I2set4为负序电流定值，Tset4为时间定值。

3.5启动时间过长

正常的启动完成后电机的运行电流将在额定值的附近，而启动时间过长（一般因机械原因），则在启动时间之后电动机的运行电流仍保持较大的值，当整定的启动时间到达后，电动机的电流仍大于整定值时本保护动作。

图3.5-1启动时间过长保护逻辑框图

说明：

I1为正序电流，I1set为正序电流定值，Tset为时间定值。

3.6堵转保护

由于电动机所带动的负荷过大或其他原因致使电动机不能转动时，为避免损坏电动机，应及时将其切除。

装置能正确区分启动或正常运转，堵转保护在电动机启动过程中并不投入，只在启动结束后投入。

当实际电流超过堵转设定电流并达到整定延时，动作于出口跳闸。

该保护在一定意义上可作为速断保护的后备保护。

图3.6-1堵转保护逻辑框图

说明：

I1为正序电流，I1set为正序电流定值，Tset3为时间定值

3.7启动间隔保护

电动机运行过程中不允许频繁的启停电动机。

启动时间间隔保护可有效防止太小的时间间隔内的重复启动而导致电动机过热。

当电动机两次启动的时间间隔小于整定值时，第二次启动时电动机将被跳开。

图3.7-1启动间隔保护逻辑框图

3.8过热保护

过热是引起电动机损坏的重要原因，特别是转子因负序电流产生的过热。

过热保护分为过热保护告警和过热保护跳闸。

过热保护动作判据为：

式中：

t：

保护的动作时间（s）；

τ：

电动机的发热时间常数（s），对应于电动机过热（过负荷）的承受能力；

I1：

电动机实际运行电流的正序分量（A）；

I2：

电动机实际运行电流的负序分量（A）；

In：

装置的额定电流（电动机实际运行额定电流反应到CT二次侧的值）；

K2：

负序电流发热系数；

K1：

正序电流发热系数，启动过程中K1取0.5，启动结束后K1取1

在非正常运行情况下，本装置不断计算电动机的积累过热量：

H=∑[K1（I1/In）2+K2（I2/In）2-1.052]△t

式中：

△t：

两计算点之间的间隔时间；

H：

等值单位过热量累加时间（s），表征电动机的过热程度。

一般情况下过热保护动作条件为H≥τ。

图3.8-1过热告警逻辑框图

图3.8-2过热跳闸逻辑框图

说明：

T为累积的热量，Tgrg为过热告警系数，Tgrt为过热跳闸系数。

3.9零序过流保护

针对小电阻接地系统，装置设立了零序过流保护以反映接地保护，告警和跳闸可以单独投退。

在电动机较大的起动电流下，也可能有较大的零序不平衡电流，因此在零序电流保护中加入正序电流作为制动量。

其动作特性可用下式描述：

I1≤1.05In时I0≥I0set

I1＞1.05In时I0≥[1+（I1/In－1.05）×0.25]×I0set

式中：

I0：

零序保护的动作电流

I0set：

零序保护的整定电流

零序电流采用实际采样零序电流，采集通道端子为A13-A14。

图3.9-1零序电流保护的逻辑图

说明：

3I0为零序电流，I0set为零序电流定值，Tset为时间定值。

3.10零序功率方向告警

针对不接地系统，装置设立了零序功率方向保护。

零序功率方向元件的零序电流采用实际采样零序电流，零序电压采用自产零序电压，零序过流方向元件动作区间为：

0°

图3.10-1零序功率方向逻辑图

I0为零序电流，U0为零序电压，I0set为零序电流定值，U0set为零序电压定值，Tset为时间定值，为了保证选线正确，应采用下图的接线方式与现场主CT、PT二次侧连接。

图3.10-2零序电流接线图

3.11失压保护

失压保护具有有流闭锁功能，并且有流闭锁功能可以投退，失压保护动作条件包括：

a）三个线电压Uab、Ubc、Uca均小于电压设定值

b）开关合位

c）10s内曾经电压正常，即在10s内发生过三个线电压都大于80V

d）Max{Ia、Ib、Ic}<（In/16）

图3.11-1失压保护动作逻辑图

说明：

Uab、Ubc、Uca为线电压，Uset为失压电压定值，Max（Ia、Ib、Ic）为A、B、C三相电流的最大值，In为额定电流，Tset为时间定值。

3.12低电压保护

低电压保护具有无流闭锁功能，并且无流闭锁功能可以投退。

低压保护动作条件包括：

a）三个线电压Uab、Ubc、Uca均小于电压设定值，大于失压保护电压定值

b）开关合位

c）Max{Ia、Ib、Ic}>Iset

图3.12-1低压保护动作逻辑图

说明：

Uab、Ubc、Uca为线电压，Ubs为失压保护电压定值，Uset为低电压定值，Max（Ia、Ib、Ic）为A、B、C三相电流的最大值，Iset为欠流电流定值，Tset为时间定值。

3.13过电压保护

1.原理概述

过压保护动作条件包括：

a）三个线电压Uab、Ubc、Uca中任一大于整定值

b）开关合位

图3.13-1过压保护动作逻辑图

说明：

Uab、Ubc、Uca为线电压，Uset为过电压定值，Tset为时间定值。

3.14过负荷保护

过负荷为三相式的，设置为两段过负荷保护，Ⅰ段过负荷为过负荷告警，Ⅱ段过负荷为过负荷跳闸，两段分别投退和整定。

图3.14-1过负荷逻辑图

说明：

Ia、Ib、Ic为相电流，Iset为过负荷告警（跳闸）电流定值，Tset为过负荷告警（跳闸）时间定值。

3.15失步保护

失步保护应用检测电动机的功率因数角的原理来构成，同步电动机正常运行时一般工作于过激状态，功率因数角为负。

当同步电动机失步时必定为欠激，功率因数角为正。

失步保护固定经低电流闭锁（用于防止电动机空载时保护误动，闭锁电流可整定）。

当母线发生PT断线时，瞬时闭锁失步保护。

图3.15-1失步保护动作逻辑图

3.16PT、CT断线告警

3.16.1母线PT断线告警

PT断线的判据：

a）三线电压均小于额定电压的四分之一，最大电流大于额定电流的十六分之一或者开关合位，判为三相失压。

b））负序电压U2大于额定电压的十六分之一，判为单相或两相断线。

满足以上任一个条件，延时4s，判断为PT断线。

图3.16-1母线PT断线逻辑图

说明：

Imax为三相电流的最大值，U2为负序电压，Uab、Ubc为相电压，In为额定电流，Un为额定电压。

3.16.2CT断线告警（测量、保护）

CT断线的判据：

a）三相电流中最大值大于额定值的十六分之一，即最大相有流。

b）三相电流中最小值小于额定值的十六分之一，即最小相无流。

c）三相电流的最大值是最小值的3倍。

以上三个条件都满足，延时4s，判断为CT断线。

如果装置仅采集两相电流，并且CT设置中“两相CT”设置为“ON”，则取A、C相电流的最大值和最小值判断。

图3.16-2CT断线逻辑图

说明：

Imax为三相电流的最大值，Imin为三相电流的最小值，In为额定电流。

3.17辅助功能

3.17.1装置自检功能

当CPU本身发生故障时，装置的运行灯会变红，告警继电器触点闭合，并闭锁保护，同时信息远传。

硬件故障包括：

AD0异常，AD1异常，SDRM异常，DSP异常，采样异常等。

3.17.2控制回路断线监测

采集控制回路的开关合位、跳位位置。

当监测到开关合位和跳位均为0时，判断为控制回路断线，主动显示“控制回路断线”的信息，点亮面板告警指示灯，同时发出告警中央信号。

控制回路断线监测延时定值通过对开入量参数整定，建议整定1.00s。

3.17.3弹簧未储能监测

当开入“弹簧未储能”有高电平输入，并经过延时确定后，装置主动显示“弹簧未储能”的信息，点亮面板告警指示灯，同时发出告警中央信号。

弹簧未储能监测延时定值可以通过对开入量参数整定，建议整定8.00s。

可以通过开入量参数整定，实现开入“弹簧未储能”的信号翻转，以适应“弹簧未储能”信号通过常开节点或常闭节点输出。

3.17.4直流电流4-20mA输出功能

装置有相互独立的两路4-20mA直流输出节点，可将采集到的电流、电压、有功、无功、功率因数等以一定比例关系以直流电流形式输出，通道以及基准可选。

实际输入为0时，对应输出4mA，实际输入达到基准值时对应20mA输出。

实际输入在0和基准值之间时，按比例关系线性输出。

对应的通道选择关系如下：

1：

Iam；2：

Ibm；3：

Icm；4：

Uab；5：

Ubc；6：

Uca；7：

Ua；8：

Ub；9：

Uc；10：

P；11：

Q；12：

cos。

对应的输出以及基准均为二次值。

4装置定值整定及接线原理图、端子图

4.1装置的安装开孔图

4.2DMP-3371B电动机保护及测控装置背板端子图及原理接线图

图纸以现场图纸为准。

4.3定值清单

保护类型

定值

定值范围

步长

启动参数

额定电流

0.05~10.00A

0.01A

启动时间

0.00~300.00s

0.01s

电流速断

速断保护投退

ON/OFF

启动时电流定值

0.05~100.00A

0.01A

启动后电流定值

0.05~100.00A

0.01A

时间定值

0.00~100.00s

0.01s

过流保护

过流保护投退

ON/OFF

电流定值

0.05~100.00A

0.01A

时间定值

0.00~100.00s

0.01s

反时限保护

一般反时限投退

ON/OFF

非常反时限投退

ON/OFF

极端反时限投退

ON/OFF

电流定值

0.05~100.00A

0.01A

时间常数

0.00~100.00

0.01

负序过流Ⅰ段

负序过流Ⅰ段投退

ON/OFF

电流定值

0.05~100.00A

0.01A

时间定值

0.00~100.00s

0.01s

负序过流Ⅱ段

负序过流Ⅱ段投退

ON/OFF

电流定值

0.05~100.00A

0.01A

时间定值

0.00~100.00s

0.01s

负序过流Ⅲ段

负序过流Ⅲ段投退

ON/OFF

电流定值

0.05~100.00A

0.01A

时间常数

0.00~100.00

0.01

负序过流告警

负序过流告警投退

ON/OFF

电流定值

0.05~100.00A

0.01A

时间定值

0.00~100.00s

0.01s

启动时间过长

启动时间过长保护投退

ON/OFF

电流定值

0.05~100.00A

0.01A

时间定值

0.00~100.00s

0.01s

堵转保护

堵转保护投退

ON/OFF

电流定值

0.05~100.00A

0.01A

时间定值

0.00~300.00s

0.01s

启动间隔保护

启动间隔保护投退

ON/OFF

时间定值

0.00~100.00Min

0.01Min

过热保护

过热告警投退

ON/OFF

过热跳闸投退

ON/OFF

热复归开入

ON/OFF

告警系数

0.00~100.00

0.01

跳闸系数

0.00~100.00

0.01

负序系数

0.00~100.00

0.01

零序过流告警

零序过流告警投退

ON/OFF

电流定值

0.05~12.00A

0.01A

动作延时

0.00~100.00s

0.01s

零序过流跳闸

零序过流跳闸投退

ON/OFF

电流定值

0.04~12.00A

0.01A

动作延时

0.00~100.00s

0.01s

零序功率方向

零序功率方向投退

ON/OFF

零序电流启动值

0.02~12.00A

0.01A

零序电压启动值

2~450.00V

0.01V

动作延时

0.00~100.00s

0.01s

非电量跳闸

非电量保护1投退

ON/OFF

非电量保护1开入号

1~10

1

非电量保护1延时

0~600s

0.01s

非电量保护2投退

ON/OFF

非电量保护2开入号

1~10

1

非电量保护2延时

0~600s

0.01s

非电量保护3投退

ON/OFF

非电量保护3开入号

1~10

1

非电量保护3延时

0~600s

0.01s

失压保护

失压保护投退

ON/OFF

有流闭锁投退

ON/OFF

失压整定值

2~100.00V

0.01V

失压延时

0.00~100.00s

0.01s

低压保护

低压保护投退

ON/OFF

欠流闭锁投退

ON/OFF

低电压整定值

2.00~100.00V

0.01V

低压延时

0.00~100.00s

0.01s

电流定值

0.05~100.00A

0.01A

过压保护

过压保护投退

ON/OFF

电压定值

2~120.00V

0.01V

时间定值

0.00~100.00s

0.01s

失步保护

失步保护投退

ON/OFF

电流闭锁定值

0.05~100.00A

0.01A

功率因数定值

0°～60°

0.01

失步保护延时

0.00~100.00s

0.01s

过负荷告警

过负荷告警投退

ON/OFF

电流定值

0.05~100.00A

0.01A

时间延时

0.00~100.00s

0.01s

过负荷跳闸

过负荷跳闸投退

ON/OFF

电流定值

0.05~100.00A

0.01A

时间延时

0.00~100.00s

0.01s

CT断线告警

保护CT断线告警

ON/OFF

测量CT断线告警

ON/OFF

PT断线告警

母线PT断线告警

ON/OFF

5整定说明

1）额定电流In

它是正确整定所有保护的基础，将电动机的额定电流除以电流互感器的变比即为In。

2）过热保护

负序系数一般取6。

3）堵转保护

堵转保护的允许堵转时间T：

由于在算法上可区别堵转和正常起动，可取由试验所得的启动时间作为T的整定值。

堵转的正序电流定值一般可取为I1=2.5In。

4）启动时间过长保护

其整定值包括正序电流定值I1和动作延时T。

由于启动时的电流比较大，可以根据它和一个时延来判断它的启动时间是否过长，所以动作延时T一般取为电机的启动时间或稍长一点，I1为启动时的电流的正序分量。

5）启动间隔保护

启动间隔保护的整定值就是启动的间隔延时：

为避免频繁启动给电机带来的危害，间隔延时不宜过短。

6）负序过流保护

本保护采用了外部短路故障闭锁，动作时限不必与外保护配合。

负序过流保护的I1、I2整定原则已经在原理中说明。

可以取I2=0.6～0.8In，I1=1.4～1.6In，其整定时间对大容量电动机可取0.15～0.2秒，中小电动机可取0.1～0.15秒。

7）低压保护

Ubs为失压保护的电压定值。

电压定值的整定值均为有名值。

在厂用电动机中，对于有中间煤仓制粉系统的磨煤机和灰渣泵、灰浆泵、碎煤机、扒煤机绞车、空气压缩机、热网水泵、冲洗水泵、热网凝结水泵、软水泵、喷射水泵等的电动机，低电压保护的动作电压为

Uset=（65%~70%）UN（高压电动机）

Uset=（60%~70%）UN（低压电动机）

动作时限为0.5s，保护动作于跳闸。

对于具有自动投入备用机械的给水泵和凝结水泵以及循环水泵的电动机、送风机和直吹炉制粉系统磨煤机的电动机，低电压保护的动作电压为

Uset=（45%~50%）UN（高压电动机）

Uset=（40%~45%）UN（低压电动机）

动作时限取9~10s,保护动作于跳闸

8）零序功率方向

当供电变压器中性点不接地时，可将电动机看作一条线路。

其整定原则同线路，如下：

小电流接地中的零序电流定值和零序电压定值采用的是有名值。

零序电流接入装置，零序电压采用计算的零序电压。

零序电流由专用套管零序TA形成或由三相测量电流接成零序方式过滤形成接入本装置。

变电站总电容电流的大小与变电站线路的结构有关。

发生单相接地故障时，故障总电流最好有实测值，如果实测有困难，可根据下列参数来计算电缆及架空线故障总电流。

10KV电缆线路：

S=10mm20.46A/Km

S=25mm20.62A/Km

S=50mm20.77A/Km

S=120mm21.1A/Km

10KV架空线路0.025A/Km

在小电流接地选线时，零序电流整定值为电动机所在线路电容电流的2倍，总电流大于各线整定值越多越能可靠选出故障相；出线小于三条线时，可能不能正确选出故障相；若总电流小于各线整定值，此保护暂时不能有效工作，所以要实测各相电容电流值。

9）电流1A/5A投退功能