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NS942说明书
NS942电动机差动保护装置
说明书
V1.10
南京电力自动化设备总厂
南京南自科技发展有限公司
2005年6月
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南自科技电网事业部监制
第一部分
技术说明书
目录
1装置概述…………………………………………………………………………………………1
2装置特点…………………………………………………………………………………………1
3主要功能…………………………………………………………………………………………2
3.1保护功能配置………………………………………………………………………………2
3.2事件记录……………………………………………………………………………………2
3.3控制功能……………………………………………………………………………………2
3.4通信功能……………………………………………………………………………………2
3.5故障录波功能………………………………………………………………………………2
4主要技术条件……………………………………………………………………………………3
4.1额定参数……………………………………………………………………………………3
4.2保护参数……………………………………………………………………………………3
4.3绝缘性能……………………………………………………………………………………3
4.4机械性能……………………………………………………………………………………4
4.5气候条件……………………………………………………………………………………4
4.6电磁兼容……………………………………………………………………………………4
5硬件说明…………………………………………………………………………………………6
5.1机箱结构……………………………………………………………………………………6
5.2交流模件……………………………………………………………………………………6
5.3CPU模件……………………………………………………………………………………6
5.4信号出口模件………………………………………………………………………………6
5.5电源模件……………………………………………………………………………………6
5.6显示面板……………………………………………………………………………………6
6保护功能…………………………………………………………………………………………7
6.1差动保护……………………………………………………………………………………7
7测量、控制以及事件记录功能………………………………………………………………10
7.1测量功能……………………………………………………………………………………10
7.2控制功能……………………………………………………………………………………10
7.3事件记录功能………………………………………………………………………………10
7.4故障录波……………………………………………………………………………………10
7.5打印设置……………………………………………………………………………………10
1装置概述
NS942型数字式电动机差动保护装置是在消化吸收国内外同类产品先进经验的基础上研制的基于DSP(数字信号处理器)技术的新一代保护测控产品。
装置适用于大型三相异步电动机的差动保护,与NS941数字式电动机综合保护装置配套共同构成大型电动机的全套保护。
完善、周到的软硬件设计使装置在恶劣环境下可以长期、可靠运行;现场总线技术以及标准通信传输规约的使用,提高了自动化系统通讯的可靠性、快速性和通用性;人性化的界面设计,完善的自诊断功能,使得操作更方便、维护更简单。
2装置特点
◆双处理器结构及高速的保护计算处理器
采用双处理器结构,分担保护测控和人机界面功能。
采用32位高性能DSP芯片(硬件乘法器、大容量快速闪存、并行结构及多级流水线技术),提供了高速的数据处理能力,保证了实时高性能算法的实现,提高了装置的可靠性和整体性能。
◆快速、高精度采样
采用新型的高精度采样芯片,并采用频率自动跟踪技术,保证了很高的采样精度和保护计算精度。
◆强大的通讯功能
传输速率可达1Mb/s,系统响应速度快,标准的通讯规约满足自动化系统的需要。
◆高可靠的电磁兼容设计
标准背插式工业机箱,电路板采用表面贴装技术以及多层板工艺,选用快速瞬变电压抑制器件,使装置具有很强的电磁兼容能力。
3主要功能
3.1保护功能配置
⏹差动速断保护
⏹二次谐波制动的比率差动保护
⏹CT断线检测和闭锁功能
3.2事件记录
⏹保护事件
⏹告警事件
3.3控制功能
⏹远方定值修改
⏹远方保护投/退
3.4通信功能
⏹CAN总线
⏹RS-485总线
3.5故障录波功能
4主要技术条件
4.1额定参数
4.1.1直流电源
额定电压:
220V或110V(订货说明)
允许偏差:
-20%~15%
纹波系数:
<5%
功耗:
<15W
4.1.2交流参数
交流电流:
5A或1A(订货说明)
频率:
50HZ
交流电流功耗:
<0.5VA/相(额定电流5A)
<0.1VA/相(额定电流1A)
交流电流过载能力:
2倍额定电流连续工作
20倍额定电流连续工作10秒
40倍额定电流连续工作1秒
4.2保护参数
动作电流:
0.1~20In
级差:
0.01A
误差:
<3%
动作时间精度
动作时间为0.1s及以上时:
10ms
4.3绝缘性能
4.3.1绝缘电阻
装置的带电部分和非带电部分及外壳之间,以及电气上无联系的各电路之间,用开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻值,均大于100MΩ。
4.3.2介质强度
在正常试验大气条件下,装置能承受频率为50Hz,历时1min的工频耐压试验而无击穿闪络及元器件损坏现象,试验电压2kV。
4.3.3冲击电压
在正常试验大气条件下,装置的直流电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地以及回路之间,应能承受1.2/50μs的标准雷电波的短时冲击电压试验,开路试验电压5KV,装置应无绝缘损坏。
4.4机械性能
4.4.1振动
技术条件:
装置能承受严酷等级为Ⅰ级的振动耐久能力试验。
4.4.2冲击
技术条件:
装置能承受GB7621中17.5规定的严酷等级为Ⅰ级的冲击耐久能力试验。
4.4.3碰撞
技术条件:
装置能承受GB7621第18章规定的严酷等级为Ⅰ级的冲击耐久能力试验。
4.5气候条件
4.5.1环境温度
工作温度:
-20℃~+55℃
存储温度:
-25℃~+70℃
4.5.2相对湿度:
≤95%,无凝露
4.5.3大气压力:
70~106Kpa
4.6电磁兼容
4.6.1静电放电抗干扰度
通过GB/T14598.14-1998标准、静电放电抗干扰4级试验。
4.6.2电快速瞬变脉冲群抗扰度
通过GB/T14598.10-1996标准、电快速瞬变脉冲群抗扰度3级试验。
4.6.3浪涌(冲击)抗扰度
通过GB/T17626.5-1999标准、浪涌(冲击)抗扰度3级试验。
4.6.4脉冲群抗扰度
通过GB/T14598.13-1998标准、脉冲群抗扰度3级试验。
5硬件说明
5.1机箱结构
装置采用标准6U机箱结构,由交流模件、CPU模件、信号出口模件、电源模件、显示面板组成。
5.2交流模件
交流模件包括6个电流输入回路,回路由电流互感器和滤波电路组成。
交流模件将系统二次侧的电流变换为装置可以使用的模拟量,提供给CPU模件。
同时交流输入回路还具有很强的屏蔽和滤波功能,可以隔离和抑制系统中可能出现的干扰信号。
5.3CPU模件
CPU模件是装置的核心部分,模件内包括两个独立的CPU,分别完成人机界面管理和保护测控功能。
其中保护测控功能是以高速DSP芯片为核心,配合高速存储器、大规模逻辑电路和高精度采样芯片,保证了装置的可靠性和先进性。
插件采用多层印制板及表面贴装工艺,提高了装置的稳定性及抗电磁干扰能力。
5.4信号出口模件
信号出口模件由信号继电器、出口继电器组成,对外提供信号空接点和跳闸空接点。
5.5电源模件
电源模件提供装置的工作电源。
为提高数字信号处理回路的可靠性,装置通讯回路工作电源由单独的带隔离的DC/DC模块供给。
5.6显示面板
显示面板包括液晶屏、键盘。
其中液晶显示为全中文菜单,空闲状态时显示屏背光可以自动关闭。
6保护功能
6.1差动保护
6.1.1CT接线方式说明
装置要求电动机首端与尾端CT都按Y型接线,并且两端CT的极性端均指向电动机,在进行差动电流计算时由软件对电动机两侧的电流进行矢量求和。
令电动机首端的CT三相电流为IA、IB、IC,尾端CT三相电流为式Ia、Ib、Ic,进行差动计算的三相差动电流:
Acd=
A+
a;
Bcd=
B+
b;
Ccd=
C+
c;
6.1.2差动速断保护
速断定值Isd按躲过各种不平衡电流和涌流整定,一般取3~8倍的额定电流,并在机端保护区内三相故障时有1.2倍的灵敏度。
必须指出,作为电动机的纵差保护,应注意电流互感器二次负载阻抗的匹配,否则电动机起动时导致不平衡电流增大,甚至造成误动作可能。
差动速断保护动作判据:
6.1.2.1比率差动特性
采用比率制动的差动保护,动作特性如图所示。
图中:
为差动电流
为制动电流
为差动启动值
为拐点电流
为比率制动系数
为差动速断定值
动作判据为:
当制动电流
小于拐点电流
时:
当制动电流
大于或等于拐点电流
时:
最小动作电流Ibl的整定
Ibl应躲过电动机正常运行时差动回路的最大不平衡电流计算,即
Ibl=K1K2K3K4Ie
式中:
K1是电流互感器综合误差系数,取10%;
K2是同型系数,电流互感器型号相同时取0.5,不同时取1;
K3是外部故障切除引起电流互感器误差增大的系数(非周期分量系数),对异步电动机纵差动保护取1,对同步电动机纵差动保护取1.5~2;
K4是可靠系数,取1.5;
Ie是电动机的额定电流
拐点电流Ib的整定
拐点电流Ib一般取电动机额定电流。
差动比率系数Kbl的整定
差动比率系数Kbl一般取0.3~0.4。
6.1.2.2制动电流
6.1.2.3二次谐波闭锁原理
装置采用三相差流中二次谐波与基波的比值作为励磁涌流的判据。
判据公式如下:
式中:
为每相差动电流中的二次谐波
为对应相的差流基波
为二次谐波制动比率系数
三相中任一相满足闭锁条件,则闭锁三相比率差动保护。
6.1.3CT断线闭锁
正常情况下判别CT断线是通过检查电动机首尾两端电流,如果其中某端有一相无流,即认为该相CT断线。
为防止电动机故障时CT断线误闭锁,装置设置了一门槛电流Ict,只有所有电流小于Ict时才开放CT断线检查。
Ict按最大负荷电流整定。
CT断线后发出告警信号,并可选择闭锁差动保护方式。
7测量、控制以及事件记录功能
7.1测量功能
装置显示电动机首端与尾端的电流以及各电流的相位角,方便现场的调试及运行工作。
7.2控制功能
保护定值的修改、保护功能投退均可由远方控制。
7.3事件记录功能
装置可记录保护动作事件、告警事件、遥信变位事件。
保护动作事件记录保护动作时间,作用于跳闸的保护类型、以及故障时的短路电流。
告警事件记录CT断线以及装置自检出错告警如定值出错、ROM出错、RAM出错等。
遥信变位记录遥信量的变位。
操作记录用于对定值的修改等进行记录,操作记录不可删除。
7.4故障录波
本装置故障录波功能,记录的模据量为电动机故障时各侧电流。
7.5打印设置
本装置对外提供一个打印接口RS485(403、404),用于打印事件记录或保护定值。
在使用打印机时必须将控制字中电度表功能退出,同时还另需一个485/232转换器接入打印机端口。
下面举例说明在使用LQ300K打印机的配置:
序号
设置项目
设置
1
字符表
PC437
2
连续纸页长
根据实际使用的纸张定
3
跳过页缝
有效或无效
4
切纸自动归位
有效或无效
5
图形打印方向
双方向
6
自动换行
无效
7
接口
自动切换(切换时间10S)
8
波特率
4800bps
9
奇偶校验
无
10
数据位长
8比特位
11
ETX/ACK方式
无效
12
状态应答
无效
第二部分
使用说明书
目录
1装置面板说明……………………………………………………………………………………1
1.1指示灯…………………………………………………………………………………………1
1.2键盘…………………………………………………………………………………………1
2菜单操作说明……………………………………………………………………………………1
2.1菜单使用说明………………………………………………………………………………1
2.2保护信息……………………………………………………………………………………2
2.3测量信息……………………………………………………………………………………3
2.4事件记录……………………………………………………………………………………3
2.5系统设置……………………………………………………………………………………4
3事件信息一览表………………………………………………………………………………6
3.1保护动作事件一览表………………………………………………………………………6
3.5遥信量信息一览表…………………………………………………………………………7
4接线说明…………………………………………………………………………………………8
4.1电源插件X1、X2…………………………………………………………………………8
4.2交流插件X3………………………………………………………………………………9
4.3CPU插件X4………………………………………………………………………………9
4.4出口插件X5、X6…………………………………………………………………………10
5附图…………………………………………………………………………………………11
5.1面板示意图………………………………………………………………………………11
5.2安装尺寸图…………………………………………………………………………………12
5.3背板示意图………………………………………………………………………………13
5.4逻辑方框图………………………………………………………………………………14
1装置面板说明
1.1指示灯
装置面板上有指示灯。
它们的具体意义见表2.1所示。
指示灯
意义
运行
正常运行时,每秒闪烁一次
告警
事故总告警信号
动作
速断及比率差动信号
故障
装置故障
表2.1面板指示灯意义
1.2键盘
装置面板上键盘按键的具体意义见表2.2所示。
键盘
意义
↑
方向键,上移一行(或一屏)
↓
方向键,下移一行(或一屏)
←
方向键,左移一列(或一屏)
→
方向键,右移一列(或一屏)
确认
确认当前操作
取消
取消当前操作并返回上一级菜单
复归
信号复归
+
加1(或选择控制型定值)
-
减1(或选择控制型定值)
表2.2面板键盘意义
2菜单操作说明
2.1菜单使用说明
本保护装置采用树状中文菜单,通过对树状菜单的访问可以完成电量显示、参数设定、信息读取等。
菜单结构如图2.1所示。
图2.1菜单结构
2.2保护信息
保护信息包括两种:
第一种显示归算电量:
Iah、Ibh、Ich首端校正后电流
Ial、Ibl、Icl尾端校正后电流
Iacd、Ibcd、Iccd差动电流
Iazd、Ibzd、Iczd制动电流
Ia2、Ib2、Ic2二次谐波电流
第二种显示保护运行信息
图2.2保护信息
第一行显示的是装置的型号及版本号;
第二行显示的是保护投入/退出、启动元件的起动/返回;
如果保护处于启动状态则显示‘启动’,否则为空。
第四行为告警栏,显示告警信息。
有多项告警信息时显示下翻图标并可用“↓”键查看。
2.3测量信息
2.3.1模拟量
进入该菜单可以看到如下的信息:
1)校正前的首端电流Iah、Ibh、Ich
2)校正前的尾端电流Ial、Ibl、Icl
3)首、尾端电流相位(以首端A相电流为基准)
2.3.2遥信量
遥信量显示的是8路遥信量的当前状态。
当表示遥信量状态的图标变黑时,表明有信号输入。
2.4事件记录
2.4.1保护事件
保护事件包括该事件编号、动作时间、动作类型以及短路电流电压值。
显示画面如图2.3所示。
图2.3保护事件菜单
第一行显示的是当前事件序号以及总的事件数;
按‘↑’或‘↓’键可以顺序显示事件记录,序号越小表明记录越新。
按“→”键可显示短路电流;
第二、三行显示的是保护动作时间;
第四行显示的是保护动作类型,如果翻看的是最后一个记录,则在删除标记区显示可删除图标,按‘确认’后装置提示输入口令,如口令正确则删除现有所有记录。
2.4.2告警事件
告警事件反映的是装置以及系统的异常信息。
2.4.3开关变位
开关变位记录8路开入量的变化情况,包括变化的开入量名称、时间以及当前状态。
2.4.4操作记录
操作记录对遥控命令、手动操作、定值修改等进行记录。
操作记录不可删除。
2.5系统设置
系统设置是指对装置各类参数的设置,须输入正确口令,如果口令错误,虽然也可进入下级菜单,但只可查看参数,而无权修改。
2.5.1保护定值
定值显示画面如图2.4所示。
图2.4数值型定值
第一行显示的是要修改的定值项;
第二行显示的是整定值;
第三行显示的是定值整定范围;
第四行显示的是该定值项名称;
整定步骤:
1.输入定值序号,完成后按‘确认’键;第二、三、四行则显示该定值项相应的内容。
2.按‘↓’键光标移动到第二行;此时有两种类型的操作:
如果要修改定值,用‘+’、‘-’键输入具体的数据,整定值必须在允许的整定范围内。
完成后,按‘确认’键光标跳到第一行,此时可输入新的定值序号;
如果要选择下一项定值,按‘↓’键;如果要选择上一项定值,按‘↑’键。
3.重复步骤1、2可完成所有定值项的整定。
4.按‘取消’键,装置提示是否要固化,按‘确认’键固化,按‘取消’键退出。
如果固化正确则返回上级菜单,并将“定值修改”信息存入操作记录,同时点亮告警灯;如果定值内容不在整定范围内或固化失败则显示出错信息。
2.5.2控制型定值(软压板)
整定步骤同上。
2.5.3通道系数
如果装置的显示值与实际值偏差较大时,可以微调相应通道的系数使测量值更准确。
装置出厂前,每路通道都经过精确调整,一般不需用户修改。
如要修改,通道系数务必保证在0.95~1.05范围内。
2.5.4时间修改
装置在正常运行时由监控系统集中对时,能够保证足够的时钟精度。
时间修改界面如图2.5所示。
图2.5时间修改
第二行显示的是年、月、日,02年代表2002年;
第三行显示的是时、分、秒;
按‘确认’键出现修改光标,修改完成后,再按‘确认’键,新的时间开始计时。
如果输入的时间不合理,装置将不予接受。
3事件信息一览表
3.1保护动作事件一览表
序号
事件名称
1
差动速断动作
2
比率差动保护动作
3.2保护告警事件一览表
序号
告警名称
1
CT断线
2
过负荷
3
启动风冷
4
闭锁调压
5
AD出错
6
保护定值出错
7
投退定值出错
8
跳闸失败
9
差流告警
3.3数值型定值一览表
序号
定值名称
整定范围
1
差动速断电流定值
0.1In-19In
2
比率差动电流定值
0.1In-19In
3
比率差动拐点电流
0.1In-19In
4
比率差动系数
0-1.0
5
二次谐波制动系数
0-1.0
6
CT断线电流
0.1In-19In
7
差流告警定值
0.1In-19In
8
差流告警时间
0-99.99s
9
装置通讯地址
0-99
10
装置口令
0000-9999
3.4控制型定值一览表
序号
定值名称
整定范围
1
差动速断保护
投入/退出
2
比率差动保护
投入/退出
3
CT断线闭锁差动
投入/退出
4
差流告警
投入/退出
5
电度表
投入/退出
6
液晶自动关
投入/退出
3.5遥信量信息一览表
序号
遥信量名称
说明
1
遥信输入1
装置X5-1
2
遥信输入2
装置X5-2
3
遥信输入3
装置X5-3
4
遥信输入4
装置X5-4
5
遥信输入5
装置X5-5
6
遥信输入6
装置X5-6
7
遥信输入7
装置X5-7
8
遥信输入8
装置X5-8
4接线说明
4.1电源插件X1、X2
序号
端子号
功能说明
备注
X1
1
101
装置电源+220V(DC)
电源模块支持AC220V电源,极性任接
2
102
装置电源-220V(DC)
3
103
接地端子
直接与接地铜排相连
4
104
装置工作电源消失告警端子
5
105
装置工作电源消失告警端子
6
106
备用端子
7
107
备用端子
8
108
备用端子
9
109
备用端子
10
110
备用端子
X2
1
201
备用端子
本装置开入电源
为DC220+
2
202
备用端子
3
203
备用端子
4
204
备用端子
5
205
备用端子
6
206
备用端子
7
207
备用端子
8
208
备用端子
9
209
备用端子
10
210
备用端子
11
211
备用端子
12
212
备用端子
13
213
备用端子
14
214
备用端子
15
215
备用端子
16
216
备用端子
4.2交流插件X3
序号
功能说明
备注
X3
1
电动机首端A相保护电流首端
电动机首端电流
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