#浙江许继XJ系列电动机保护微机装置使用.docx

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#浙江许继XJ系列电动机保护微机装置使用

XJ-2000系列电动机保护装置

使

用

说

明

书

浙江许继电气有限公司

XJ-2000系列微机保护测控装置概述

XJ-2000系列微机保护测控装置是我公司结合多年继电保护产品研发、生产、运行的经验，联合华中科技大学研制的新一代微机继电保护产品，系列微机保护测控装置具有高可靠性、稳定性、选择性、灵敏性，装置外观精美、结构合理、使用方便、保护原理成熟可靠等优点，在电力、水电、矿山、化工、造纸等多个行业成功运行，获得用户的普遍好评。

基于XJ-2000系列微机保护测控装置，我公司形成了变电站综合自动化系统、水电站综合自动化系统，火电厂综合自动化系统、泵站自动化系统等成套产品。

并在多个变电站、水电站、泵站、开关站成功运行。

1．主要特点：

1.1背插式结构

采用背插式结构，强电或干扰较强的信号在紧靠后备接线端子的位置分布，经过抗干扰隔离电路，再进入弱电信号处理，然后上到总线，将强电或干扰较强的信号在电气、空间上严格分离，与前插式结构的强弱电信号交错布置相比，具有天然的抗干扰优势，与其他总线连接方式相比，具有结构清晰，使用维护方便，可靠性好的优势。

1.2强恶劣环境运行能力

公司根据多年电力水电工矿产品运行经验，专业推出强恶劣环境运行能力的

保护装置，特别加强开关柜上运行能力和工业恶劣环境运行能力。

采用加强型单元机箱，按抗强振动，总线接插信号具有多重冗余，各向震动均可确保可靠连接。

分散在开关柜或现场，可靠性不受振动影响

采用加强干扰设计，各输入输出均经过了严格的电气隔离和强干扰旁路、抑

制电路，可靠性不受现场干扰的影响。

采用白色高强度全封闭铝合金结构，便于散热、电气屏蔽、以及防尘、防潮

湿、防腐蚀等。

1.3完善的自检自恢复措施

装置开机和在线运行均对主要电路和外接线进行自检，及时报告外部接线错误和装置内部故障。

设置多重软件、硬件看门狗，确保保护测控程序可靠运行。

1.4全分散系统设计

系列保护测控装置按每个间隔单元一个装置设计，装置可就地安装，也可集中安装，每装置独立完成一个间隔必备的功能，自带综合自动化接口，可随时配套我公司的自动化管理系统组成站及自动化接口，并与各级调度系统接口。

1.5保护测控一体化

系列保护测控装置均可具备测控功能，无需另外配置测量系统，极大的简化了全站自动化设计，也简化了二次接线，提高系统运行可靠性和可维护性，减少故障隐患。

1.6高可靠性和稳定性

从设计的角度，确保每个电路达到设计目标，设计冗余并运行在合理的工况，装置具备了高可靠性和稳定性。

再从元件质量控制的角度，我公司所有元件均采用至少工业级产品，并全面加强生产检验使用指导各环节，确保本系列产品的极低故障率和使用寿命。

1.7精度一致

系列保护测控装置，所有测量元件均采用高精度一致性好的元件，并经过了严格的筛选，现场无须进行精度调节，减少现场工作量。

所用器件均不受温度等现场环境的影响，常时间不漂移，确保使用寿命内，精度不变化。

1.8标准化、模块化硬件

系列装置硬件按标准化和模块化的原则设计，主要硬件通用，不须调整就可使用在其他装置，便于现场维护。

因为本产品是我公司多年总结设计的成熟产品，公司将确保本系列产品在外特性<含开孔和接线等）不变的情况下，提供本产品的售后服务，以及长期可供货能力。

1.9完善的远动接口

系列保护测控装置，具备四遥接口，并可实现远方修改定值和切换保护运

行方式，具备GPS时钟或远方对时接口。

多套保护定值

装置可设置3套保护定值，适用于运行方式需要变化的场合，避免了在运

行方式改变的情况下，需要重新设置保护定值。

1.10大屏幕、全汉化显示

系列保护测控装置，现地可直观显示间隔的运行情况和运行参数，显示全

汉化，装置的操作采用汉化菜单的方式，便于使用和掌握。

1.11具有8个文件追忆功能，自动记录文件的类型、时间和动作值

1.12丰富的调试功能，可检测硬件状态和外部接线是否正确

1.13使用方便

系列保护测控装置，显示直观，端子按功能分布，并有端子定义说明，使

用接线时，清晰明确。

装置设置有6个按键，配合菜单等友好的人机接口，操作方便。

2．XJ-2000系列保护测控装置外形及开孔尺寸图

2．1装置插件布置图

2．2装置安装开孔尺寸图

3．装置硬件

装置采用整面板形式，面板上包括液晶显示器、信号指示器、操作小键盘等。

装置采用加强型单元机箱，按抗强振动、强干扰设计，确保装置安装于条件恶劣的现场时仍具备高可靠性。

不论组屏或分散安装均不需加设交、直流输入抗干扰模块。

主要插件

本保护装置由如下插件构成：

电源插件、交流插件、CPU插件以及总线及显示管理板。

电源插件<带出口继电器）

由电源模块将外部提供的交、直流电源转换为保护装置工作所需电压。

本模块输出+5V、±12V和＋24V。

+5V电压用于装置数据器件工作，±12V电压用于A/D采样，24V电压用于装置驱动继电器使用。

交流插件

交流变换部分包括电流变换器TA和电压变换器TV，用户将TA、TV的二次侧电流、电压信号转换为弱电信号，供保护插件转换，并起强弱电隔离作用。

本装置有6个电流变换器，4个电压变换器，分别变换Ia、Ib、Ic、I0、IA、IC的电流量和UA、UB、UC、U0的电压量。

CPU插件

CPU插件由微处理器CPU、RAM、EPROM等构成，集成电路全部采用工业品或军品，使得装置有很高的稳定性和可靠性。

总线及显示管理板

人机对话插件安装于面板上，液晶采用大屏幕中文显示，主要功能为：

键盘操作、液晶显示、信号灯指示等。

4．技术参数

4.1额定参数

额定交流电压：

100V

额定交流频率：

50Hz

额定交流电流：

5A或1A<订货时注明）

额定直流电压：

220V

4.2装置功耗

交流电压回路：

每相不大于1VA；

交流电流回路：

In=5A时每相不大于1VA；In=1A时每相不大于0.5VA；

保护电源回路：

正常工作时，不大于12W；保护动作时，不大于15W。

4.3环境条件

环境温度

工作：

-25℃~+55℃

储存：

-25℃~+70℃，相对湿度不大于80%，周围空气中不含有酸性、碱性或其他腐蚀性及爆炸气体的防雨、防雪的室内；在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆转的变化，温度恢复后，装置应能正常工作。

湿度：

最湿月的月平均最大相对湿度为90%，同时该月的月平均最低温度为25℃且表面不凝露，最高温度为+40℃时，平均最大湿度不超过50%。

大气压力：

80kPa~110kPa<相对海拔高度2000m以下）

4.4热稳定性

交流电流回路：

2倍额定电流，连续工作。

　　　　　　　　10倍额定电流，允许工作1s。

　　　　　　　　40倍额定电流，允许工作10ms。

交流电压回路：

1.1倍额定电压，连续工作。

直流电压回路：

80%～110％额定电压，连续工作。

4.5　输出触点

信号触点容量：

DC24V0.5A长期工作

保护输出触点容量：

DC220V10A长期工作

4.6绝缘性能

4.6.1绝缘电阻

产品的带电部分和非带电金属部分及外壳之间，以及在电气上无联系的各独立回路之间，用开路电压为500V的兆欧表测量其电阻，在规定的实验大气条件下电阻值不小于100MΩ。

4.6.2介质强度

4.6.2.1在实验的标准大气条件下，产品能承受电压为2kV，频率为50Hz，历时1min的工频耐压实验而无击穿、闪络及元件损坏的现象。

4.6.2.2实验回路如下：

a）电源回路对地；

b）开入量对地；

c）开出回路对地；

d）交流回路对地。

4.6.2.3产品出厂检验时，允许检验历时缩短为1s，检验电压值为规定值的110%。

4.6.2.4产品作重复检验时，检验电压值为规定值的75%。

4.6.3冲击电压

在实验的标准大气条件下，产品的直流电源输入回路，能承受标准雷电波的短时冲击电压实验，开路实验电压4kV，产品无绝缘损坏。

4.7耐湿热性能

产品能承受GB7261-2000第21章规定的交变湿热实验。

4.8抗振动性能

4.8.1承受振动响应的能力

产品具有能承受GB/T11287-2000中规定的严酷等级为Ⅰ级的振动响应能力。

检验时，施加激励量为额定值时，产品测量元件的准确度能满足2.16条中各项指标。

4.8.2承受振动耐久的能力

产品具有能承受GB/T11287-2000中规定的严酷等级为Ⅰ级的振动耐久能力。

检验时，不施加激励量。

4.9冲击承受能力

4.9.1承受冲击响应的能力

产品具有能承受GB/T14537-1993中4.2.1规定的严酷等级为Ⅰ级的冲击响应能力。

检验时，施加激励量为额定值时，产品测量元件的准确度能满足2.16条中各项指标。

4.9.2承受冲击耐久的能力

产品具有能承受GB/T14537-1993中4.2.2规定的严酷等级为Ⅰ级的冲击耐久能力。

检验时，不施加激励量。

4.10承受碰撞的能力

产品具有能承受GB/T14537-1993中4.3规定的严酷等级为Ⅰ级的碰撞能力。

检验时，施加激励量，不带包装；检验后，产品不应有机械损坏。

4.11静电放电

产品能承受GB/T14598.14-1998中4.2规定的严酷等级为Ⅳ级的静电放电实验。

4.12快速瞬变干扰

产品能承受GB/T14598.10-1996中4.1规定的严酷等级为Ⅳ级的快速瞬变干扰实验。

4.13辐射电磁场干扰

产品能承受GB/T14598.9-2002中4.1.1规定的严酷等级为Ⅲ级的辐射电磁场干扰实验。

4.14脉冲群干扰

产品能承受GB/T14598.13-1998中3.1.1规定的严酷等级为Ⅲ级的1MHz和100kHz的脉冲群干扰实验。

4.15　定值精度

电流定值精度：

±2.5%

电压定值精度：

±2.5%

延时定值精度：

0S~0.5S范围内不超过5ms

0.5S以上，误差不超过5%。

4.16测量精度

保护量的测量误差:

不超过额定值的±1.5％

测量电流误差:

不超过额定值的±0.5％。

功率测量误差：

不超过额定值的±0.5%

开关量变位记录误差：

分辨率可达1ms

5．人机界面说明

面膜各功能键如图

复位

取消

确认

复归

本装置采用128×64点阵大屏幕液晶显示。

界面清晰、全中文菜单、信息直观。

具体说明如下<以线路保护为例，其他装置除显示内容不同外，操作完全一样）：

5.1　主显示界面

装置上电后，显示装置型号、装置名称及相关企业信息，如图5-1所示，按任意键进入主显示界面，如图5-2所示。

主显示界面包括实时电量画面和历史故障记录画面。

A相电流=000.0A

B相电流=000.0A

C相电流=000.0A

站号：

06时：

分：

秒

浙江许继

VERSION3.0

图5-1装置信息界面图5-2主显示界面

5.2　主菜单

在主显示界面下按下“取消”或“确认”键，输入密码后，进入主菜单界面，如图5-3所示：

口令：

0000

密码输入：

“↑”“↓”移动光标，“→”“←”修改光标所在位的值，输入完毕按“确认”键，进入下面的画面

注：

密码是“1111”

定值修改系统查询

硬件检测保护投退

退出

图5-3主菜单界面

在主菜单界面下，通过“↑”“↓”键选择菜单项，按“确认”键进入相应的菜单，选择“退出”并“确认”回到主显示界面。

5.2.1　定值修改

在主菜单下选择“定值修改”，按下“确认”键即可进入定值修改界面，如图5-4所示：

速断电流：

000.0

Ⅱ段电流：

000.0

Ⅱ段延时：

00.00

Ⅲ段电流：

02.00

图5-4定值修改界面<定值选择状态）

在定值修改界面下即可对保护定值进行设定。

长光标指示处在定值选择状态。

按“↑”“↓”键移动以选择待修改的定值，按“→”“←”键可翻屏以选择要修改的定值，“退出”键回到主显示界面。

按“确认”键进入选定定值的设定，长光标变成短光标，如图5-5所示：

速断电流：

000.0

Ⅱ段电流：

000.0

Ⅱ段延时：

00.00

Ⅲ段电流：

02.00

图5-5定值修改界面<定值设定状态）

在短光标所指位置，按下“→”“←”键，对指定的数据进行修改，修改完毕，按下“确认键”回到定值选择界面。

修改完后，按“取消”键，进入定值修改确认状态，如图5-6所示：

确　认

取　消

保存

图5-6定值修改界面<定值修改确认状态）

通过“↑”“↓”键选择“确定／取消”，按“确认”键，返回主显示界面，并根据选择确定是否保存所做的修改。

5.2.2　系统查询

在主菜单下选择“系统查询”，并按下“确认”键可进入系统查询界面，如图5-8所示：

速断电流：

000.0

Ⅱ段电流：

000.0

Ⅱ段延时：

00.00

Ⅲ段电流：

02.00

图5-8系统查询界面

在系统查询界面下，所见内容与定值修改界面相同，只是不能修改，只能通过“↑”“↓”或“→”“←”键翻屏查询。

“确认”，或“取消”键退到主显示界面。

5.2.3　硬件检测

在主菜单下选择“硬件检测”并按下“确认”键进入硬件检测界面，如图5-9所示：

出口测试　　开入显示

通道测试　　接线测试

灯测试　　检EPROM

定值调入退　　出

图5-9硬件检测界面

菜单选择同主菜单。

a.出口测试

选择出口测试后，将提供出口选择界面，如图5-10所示：

出口１　　　出口２

出口３　　　出口４

出口５　　　出口６

出口７　　　出口８

图5-10出口选择界面

菜单选择同主菜单。

选择出口测试并确认后，进入“ON/OFF”界面。

ON/OFF选择同确认/取消选择。

ON发出动作指令，OFF撤回出口指令。

b.开入显示

选择开入显示，将显示当前开入状态，<如图5-11所示）但不会实时刷新。

“确认”键回到硬件检测菜单。

0　1　2　3　4　5　6　7

1　1　1　1　1　1　1　1

　跳　位　　　合　位

　　１　　　　　１

图5-11开入显示界面

c.通道测试

选择通道测试，将显示当前各模拟通道的幅值，<如图5-12所示）但不会实时刷新，也没有转换为二次值。

　1　　2　　3　　4　

　5　　6　　7　　8　

0000000000000000

0000000000000000

图5-12模拟通道显示界面

“确认”键回到硬件检测菜单。

d.接线测试

选择接线测试，将显示当前各模拟通道的相对相位，<如图5-13所示）以UA为基准，但不会实时刷新。

IA　　IB　　IC　　UA

UB　　UC

1　　　2　　3　　4

0　　　0　　0　　0

图5-13模拟通道相对相位显示界面

1　表示对应通道的量在第一象限

2、3、4　表示对应通道的量在第二、第三、四象限。

基准通道UA在第一象限。

e.灯测试

选择灯测试，进入灯选择菜单，如图5-14所示：

事故灯　　故障灯

通信灯　　自检灯

图5-14灯选择界面

菜单选择同主菜单

选择相应灯后进入ON/OFF选择界面。

ON/OFF选择同“确认/取消”选择。

ON为点亮对应的灯，OFF为熄灭对应的灯。

f.检EPROM，程序自动对本身代码和进行检验，并将结果自动保存。

g.定值调入，此功能一般不要使用，为厂家保留的功能。

5.2.4保护投退

在主菜单下选择保护投退，将进入保护投退设置界面，在此界面下可看到保护装置所有保护投退状态，并可根据需要设定保护是投入还是退出。

“↑”“↓”键选择同一界面待设定的保护。

“→”“←”键翻屏。

同时按“↓”和“确认”键，进入修改确认/取消选择界面，按确认键后将出现如图5-15所示的画面。

速断　　投入

Ⅱ段过流　　投入

Ⅲ段过流　　投入

低周减载　　投入

图5-15保护投退设置界面

“取消”键返回主显示界面。

“确认”键进入投退设定状态，待有长光标显示后，“→”“←”键改变投退状态。

“确认”键返回到保护选择状态，并保存所做修改。

“取消”键返回至保护选择状态，并放弃所做的修改。

确认/取消选择与其他相同。

选择确认返回主显示界面，并保存修改。

选择取消返回主显示界面，并放弃修改。

修改完后，“取消”键按下，进入保护投退修改确认状态，如图5-6所示：

通过“↑”“↓”键选择“确定／取消”，按“确认”键，返回主显示界面，并根据选择确定是否保存所做的修改。

5.3日期和时间设置

在主显示界面下，同时按下“确认”“↓”键进入日期设置，“↑”“↓”键移动光标，“→”“←”键修改时间和日期，如图5-16所示：

200

图5-16时间和日期设置界面

图中显示的日期和时间为2005年03月26日08时30分00秒

XJ-2096（异步或同步>电动机保护测控装置

应用范围

主要适用于10kV及以下电压等级的电动机保护与测控。

1．功能配置

1.1电流速断

1.2启动过电流

1.3启动超时

1.4反时限过电流<过热保护）

1.5限时速断

1.6负序过电流

1.7过负荷

1.8零序过电流告警

1.9低电压

1.10失压跳闸

1.11控制回路断线告警

1.12启动最大电流记录

1.13连锁跳闸

1.14连锁告警

1.15两相电流测量，三相线电压测量，P，Q，COS测量

1.168个事件顺序记录

1.17远动四遥接口

2．保护原理

2.1电流速断保护

动作依据：

I>ISET

保护动作于跳闸，发事故信号

2.2启动过电流

本功能作为启动中堵转或启动于轻微故障的保护，保护动作依据：

I>Iset

t>Tset

保护动作于跳闸

2.3启动超时

本保护自动判断电动机的启动过程，在电动机未能正常启动时，跳开电动机的高压开关

2.4反时限过电流<过热）

反时限特性数学方程

A

T=

本数学方程综合考虑电动机正、负序电流的发热效应、电动机的散热特性以及热累计效应。

式中A为电动机的发热时间常数

Ip为电动机的反时限启动电流

I为电动机热等效电流

电动机启动时为正序电流的四分之一

电动机运行时为正序电流与2倍负序电流的平方和之后的平方根

T为对应等效电流下的动作时间。

反时限保护在发热达到电动机规定的时间常数后，动作于跳闸，发事故信号

在发热达到跳闸值前，75%左右会发出过热告警

过热告警与跳闸做为一组保护，反时限为总的投退开关，而过热告警只有在反时限投入的情况下才起作用。

过热告警发故障信号

电动机的发热具有记忆功能，并自动计算电动机的散热，在发热值累计达到时间常数后跳闸，在电流消失后，散热过程开始，在电动机散热为到一半时，保护跳闸输出节点一直闭合，防止高温再启动，复归保护，可强行收回跳闸节点，但热量并未清除，保护在再次启动后可能很快动作，一般建议在保护出口节点收回后在考虑启动，若要强行启动，可将本装置复位。

2.5限时速断

本功能作为电动机速断的近后备，因为速断保护考虑了躲过电动机启动，又考虑启动于故障，限时速断保护只在启动完成后才投入，整定也不需要考虑躲过启动。

动作依据：

I>Iset

t>Tset

保护动作于跳闸，发事故信号。

2.6负序过电流

本保护也只在启动完成后起作用。

动作依据：

I2>I2set

t>Tset

保护动作于跳闸。

2.7过负荷

本保护的动作区与反时限的动作区重叠，保护是跳闸还是告警可通过过负荷跳投退压板控制，投入过负荷，不投过负荷跳闸时，保护动作于发信，发故障信号，投入过负荷，同时投入过负荷跳时，保护动作于跳闸，发事故信号。

2.8零序过电流告警

保护在I0大于定值时，延时动作于故障信号，在电动机零序电流大于5A且需要跳闸时，需要事先声明。

2.9低电压保护

动作判据：

Umax＜Uset

Umax-Umin＜30V

Umin＞10V

t＞Tset

其中：

Umax为线电压最大值，Umin为线电压最小值，Umax-Umin＜30V判据是为了防止在PT断线时误动，Umin＞10V是为了防止在电动机未运行时误动，Tset为电动机低电压保护时间定值

2.10失压跳闸

在高压电源消失后，自动将电动机开关跳开

3．定值清单及整定说明范围

定值种类

整定范围及步长

说明

速断定值

0~100A0.1A

需要躲过电动机启动电流

发热时间常数

0.1-2000.1

一般为80*k（k取0.05-1>

发热门槛

0.1~10A0.1A

一般整定在电动机额定电流附近

启动延时

0-999S1S

根据电动机时间需要的启动时间整定

启动过流

1~100A0.1A

一般可取2-5倍额定电流

延时

0.3~100s0.05s

根据电动机实际启动大电流维持时间整定

限时速断

1~100A0.1A

延时

0.3~100s0.05s

一般可在0.1S-0.5S

过负荷定值

1~100A0.1A

延时

1~999s1s

负序过电流

0.1-10A0.1A

延时

0.3~100s0.05s

零序过电流

0.1~2A0.1A

延时

0.3~100s0.05s

低压定值

0~100V0.1V

按线电压整定一般在70V附近

低压延时

0~100s0.05s

失压定值

0~100A0.1A

失压延时

0~100s0.05s

4．保护投退压板

压板名称

功能

说明

速断压板

控制过流速断保护投退

反时限压板

控制反时限电流保护投退

启动过流

控制启动中过电流保护投退

启动超时

控制启动超时功能投退

限时速断

过负荷压板

控制过负荷保护投退

负序过留

零序过流

低电压压板

控制低电压保护投退

失压跳闸

过热告警

只有在反时限投入后才有作用

连锁跳闸

控制保护引入的工艺等连锁跳闸功能投退

连锁告警

控制保护引入的连锁告警功能投退

过负荷跳闸

控制过负荷保护的出口行为

与过负荷保护投退配合使用

回路断线压板

控制回路断线检测功能投退

5．装置对外接线

Ｎ１

Ｎ２

Ｎ３

１

ＤＣ＋

１

信号公共端

１

IA

２

ＤＣ－

２

备用开出信号

２

IB

３

开入公共端

３

备用开出信号

３

IC

４

连锁跳闸开入

４

备用开出信号

４

IN

５

事故信号

５

备用开出信号

５

UA

６

事故信号

６

连锁告警开入

６

UB

７

故障信号

７

开入５备用

７

UC

８

故障信号

８

开入４备用

８

备用

９

合闸

９

开关合位

９

备用

１０

＋ＫＭ

１０

开关分位

１０

I0

１１

＋ＫＭ

１１

开入1备用

１１

I0N

１２

跳闸

１２

远方就地转换开入

１２

测量ＩＡ进

１３

测量ＩＡ出

１４

测量ＩＣ进

１５

测量ＩＣ出

１６

大地

6．常见故障处理

异常现象

处理方法

控制回路异常

检查开关辅助触点，+KM、-KM保险

EEPROM自检错

检查、更正定值并保存

EPR