PES3000保护测控装置说明书V13.docx
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PES3000保护测控装置说明书V13
普尔盾电气(上海)有限公司
PES-3109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-3109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V1.3
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-3109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-3109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-3109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-3109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-3109
(全功能)
测量
三相电流
√
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
4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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技术热线:
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服务热线:
4008-202-861
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