NRCS8110同步电机差动保护.docx
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NRCS8110同步电机差动保护
NRCS-8110同步电动机保护测控单元使用说明书
一、概述
适用范围
本装置适用于66kV及以下电压等级的经消弧线圈接地或不接地系统中的同步电动机保护测控,可集中组屏,也可在开关柜就地安装,全面支持变配电综合自动化系统。
功能及特点
1.保护功能
◆差速断保护
◆比率制动差动保护
◆CT断线告警及断线闭锁差动保护
◆电流速断保护
◆定反时限过流保护
◆过负荷报警
◆堵转保护
◆低电压保护
◆定子接地保护
◆失步保护
◆低周减载与低周解列
◆非电量保护(温度过高、温度升高)
2.辅助功能
◆PT断线告警
◆控制回路断线告警
◆装置故障告警
◆故障录波
◆保护定值和时限的独立整定
◆自检和自诊断
3.测控功能
◆电量测量(遥测量):
电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、功率因数、电网频率等
◆遥信量:
装置共有14路开入量,其中:
12路为采集外部遥信,2路为内部开关量信号
◆遥控量:
完成1台断路器就地或遥控分合闸操作
4.闭锁功能
◆断路器就地和遥控操作互为闭锁且具有防跳功能
5.通讯功能
◆CAN总线,以及标准的RS485多机通讯接口
6.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
◆可以实现远方定值整定与修改
◆事件顺序记录并上传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
二、
基本原理
差动速断保护
保护设有一速断段,在电动机内部严重故障时快速动作。
任一相差动电流大于差动速断整定值Isdzd时瞬时动作于出口继电器。
Id>Isdzd
式中Id为差动电流,Isdzd为差动速断电流定值。
三相差流中任一相满足Id>Isdzd,保护即出口动作。
图1差动速断动作逻辑图
比例差动
为了防止电动机起动时,电动机机端和末端TA不平衡电流引起的差动保护误动作,本装置提供了整定值自动加倍功能,在起动过程中将差动保护起动电流定值和比例制动系数放大一倍运行.在起动完成之后,差动保护按原定值运行,本功能可通过保护投退控制字进行投入或退出。
采用常规比例差动保护,能可靠地躲过外部故障时的不平衡差动电流。
其动作方程如下:
|IT+IN|>Icdqd当|IT-IN|/2≤Ie时
|IT+IN|-Icdqd>Kbl·{|IT-IN|/2-Ie}当|IT-IN|/2> Ie时
式中IT为电动机机端电流,IN为中性点电流,Kbl为比率制动系数,Icdqd为差动电流起动定值。
图2纵差保护动作曲线
比率差动保护能保证外部短路不动作,内部故障时有较高灵敏度,动作曲线如图2。
上图中Id为差动电流|IT+IN|,Ir为制动电流|IT-IN|/2;任一相比率差动保护动作即出口跳闸。
CT断线判别
装置设有延时CT断线报警,以及瞬时CT断线闭锁功能,其动作原理如下。
延时CT断线报警在保护每个采样周期内进行。
当任一相差流大于延时CT断线报警定值的时间超过10秒时发出CT断线报警信号,此时不闭锁比率差动保护。
这也兼作保护装置交流采样回路的自检功能。
瞬时CT断线报警或闭锁功能在比率差动元件动作后进行判别。
为防止瞬时CT断线的误闭锁,满足下述任一条件不进行瞬时CT断线判别:
1)起动前各侧最大相电流小于启动前定值qd1;
2)起动后最大相电流大于启动后定值qd2;
3)起动后电流比起动前增加。
机端、中性点的两侧六路电流同时满足下列条件认为是瞬时CT断线:
1)一侧CT的一相或两相电流减小至差动保护起动;
2)其余各路电流变化不大于0.05In。
通过控制字投退选择瞬时CT断线发报警信号的同时是否闭锁比率差动保护。
如果装置中的比率差动保护退出运行,则瞬时CT断线的报警和闭锁功能自动取消。
速断、过流保护
速断保护定值按躲过启动电流整定,该保护主要对电动机短路提供保护。
当任一相达到整定值,且电流速断保护的投退控制字处于投入状态,则立即跳闸。
图3速断保护逻辑图
过流保护,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。
过流还可以通过控制字选择该段采用定时限还是反时限特性。
图4过流保护逻辑图
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,可通过控制字投退。
图5过负荷保护逻辑图
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,则发出保护动作,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6零序过流保护逻辑图
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。
当零序电压测量值大于零序电压动作值时,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,则给出保护动作,事故信号,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7零序电压保护逻辑图
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,装置能自动识别PT断线并闭锁低电压保护。
图8低电压保护逻辑图
失步保护
失步保护是在电动机失步时,带时限动作。
该保护动作出口有两种:
一种动作于再同步控制回路,另一种动作于断路器跳闸和励磁开关跳闸。
图9失步保护逻辑图
反映定子电压与电流间相角变化的失步保护:
该失步保护应用于检测电动机的功率因数角度的原理构成,同步电动机正常运行时一般工作于过激状态,功率因数角度φ为负;当同步电动机失步时为欠激状态,φ为正。
保护动作区为:
Φzd<Φ<180°-Φzd
式中:
Φzd为功率因数角度整定值,Φ为实际测量功率因数角度。
为防止电动机空载时和其它情况下保护误动,设有定子低电流闭锁元件。
失步保护的功率因数角度在0°~60°内可整定,一般整定为30°。
其低电流定值可按躲开同步电动机空载运行电流整定,也可按同步电动机凸极机功率所对应的电流定值(要求UA>30V,IA>定子低电流闭锁定值)
低频保护
当检测到系统的频率低于低频减载频率值,延时后动作。
图8低频保护逻辑图
非电量保护
本装置设置了五路非电量保护,分别为非电量1到非电量5。
五路非电量都可以通过保护投退控制字选择,相应的非电量投入跳闸,不投入报警。
PT断线检查
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,PT断线期间自动退出低电压保护。
图10PT断线保护逻辑图
异常告警
控制回路断线:
断路器在合位时检测跳闸回路,断路器在分位时检测合闸回路。
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。
测量
测量系统频率f,母线电压Ua、Ub、Uc,电流Ia、Ib、Ic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。
上传量:
DIa,DIb,DIc,Ua,Ub,Uc,Ia,Ic,P,Q,COS,F
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。
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。
故障录波
可以保存事故发生时的电流电压波形。
三、操作说明
装置的面板由LCD显示器、LED指示灯及简易键盘组成。
Uab=10.0kV
Ia=260A
Ic=260A
f=50.00Hz
LED指示灯指示装置的工作状态及保护信号。
其中“24V”指示灯指示装置工作电源是否正常,正常运行时这个灯应常亮。
“运行”指示灯指示装置运行状态,正常运行时运行指示灯应有规律地闪动。
故障指示灯有3个,其中“事故”和“告警”指示灯分别表示有未复归的保护信号,“故障”指示灯指示装置通过自检发现有故障。
当保护动作或装置发生故障时,面板上相应的“事故”、“告警”、“故障”信号指示灯会亮,并在LCD显示器的最后一行显示保护动作或装置故障的类型。
请注意:
此时显示的内容不表示事件发生的顺序。
若要进一步了解详细情况,可在主菜单中选择“事件记录”来查看事件顺序记录(SOE)。
01.保护投退
02.保护定值
03.事件记录
04.输入输出
05.采样数值
06.实时时钟
07.电能脉冲
08.出厂设置
09.设备信息
10.退出
装置的当地监控功能通过面板上的LCD显示器及简易的键盘操作实现。
LCD显示器为带背光的8*4汉字字符液晶显示模块,简易键盘由“↑”、“↓”、“→”、“←”、“退出”、“确认”及“复归”七个触摸键组成。
正常运行时液晶显示器自动循环显示各遥测量及一些保护模拟量的一次值。
若需查看未显示的项目,可按“↑”、“↓”键选择。
需要显示的项目可在“出厂设置”菜单下设定。
若需要复归保护动作或装置故障信号,可按下“复归”键,选择“是”后再按“确认”键即可。
按下“←”、“→”或“确认”键,LCD显示器则显示上图所示的主菜单。
通过“↑”、“↓”键可选择任一种功能,按“确认”键后进入该菜单的功能,按“退出”键或选择“退出”菜单则回到自动循环显示界面。
保护投退
差动速断
RLP01投入
比率差动
RLP02退出
将光标移至“保护投退”并按“确认”键后,进入保护投退设置功能。
保护投退设置的界面如下图所示。
此时光标位于第1个投退项目即“速断”的投退设置。
通过按“↑”、“↓”键可选择其它投退项目。
当光标位于某一项目时,可通过“→”、“←”键来改变设置。
当全部投退项目设置完成后,可按“确认”键来保存这些设置。
按下“确认”键后,进入输入PASSWORD界面,如下图所示。
通过按“↑”、“↓”键可改变PASSWORD各位数字的值,通过按“→”、“←”键可选择要改变的位。
若用户没有修改过PASSWORD,则出厂默认的PASSWORD为1000或0000均可(修改PASSWORD的方法见“保护定值”的使用方法)。
当输入正确的PASSWORD后,就将所修改的保护投退设置保存好了。
PASSWORD1:
0000
保护定值
保护定值套数
00:
001.00
一次电压系数
Kv101:
035.00
进入保护定值功能后,即可对装置整定值进行当地修改。
本装置可存贮三套定值。
“0”号定值为当前使用的定值套号(1、2或3),其余号定值为装置对应于0号定值的本套定值。
显示格式如下图。
通过“↑”“↓”键可选择显示或要修改的定值,按下“→”键进入光标所在定值的编辑状态。
在编辑状态下,通过“↑”“↓”“→”“←”键可对定值进行编辑。
编辑完成后按“确认”键,在核实输入正确的口令后,再按“确认”键后本号定值修改有效,按“退出”键无效。
整定值定义及说明详见后面“定值清单”。
注:
一次电压、电流系数*10后为实际的一次PT、CT变比。
事件记录
No.0002-06-26
时间11:
21:
22.525
开关变位:
开入3分->合
本单元可存储不少于60次事件记录,其中第0号为最新记录,第1号为上一次记录,依次类推。
该记录存放在非易失性存贮器中,具有掉电长期保存功能,事件记录分开关变位、保护动作和装置故障三种类型。
事件记录显示格式如下图。
其中,No.后为记录号,02-06-26为该事件发生的日期,即2002年6月26日。
11:
21:
22.525该事件发生的时间,即11时21分22秒525毫秒。
通过按“↑”、“↓”键可选择显示其余的事件。
当事件类型为保护动作时,可按“确认”键去查看该保护的动作值,再按“退出”键返回。
输入输出
1.开入
2.开出
选择输入输出菜单后将显示以下内容。
开入量
01-08:
09-16:
通过“↑”、“↓”键可选择查看开入量还是进行开出操作。
当选择开入时,屏幕显示如下:
其中“0”表示输入的开关未闭合,“1”表示输入的开关已闭合,在上图中,第7个和第13个开入量为1,其余为0。
按“退出”键可退出并返回上一级菜单。
开出FEDCBA
00000
当选择开出时,屏幕显示如下:
通过“↑”、“↓”键可选择“OUT1”或“OUT2”。
按“→”进入开出编辑状态。
在编辑状态,通过“↑”、“↓”、“→”、“←”键可对开出量进行编辑。
“1”对应输出继电器闭合或指示灯亮,“0”对应输出继电器断开或指示灯灭。
编辑完成后按“确认”键,在核实输入正确的口令后,再按“确认”键后,相应的继电器就能出口。
采样数值
05.005.01
256.8057.02
456.874.98
64.785.11
在主菜单中选择“采样数值”后屏幕显示以下内容:
由于屏幕只能显示4行,需要查看屏幕外的数据时,可通过按“↑”、“↓”键来选择。
其中大部分装置的0通道为A相测量电流,1通道为B相测量电流,2通道为A相测量电压,3通道为B相测量电压,4通道为C相测量电压,5通道为A相保护电流,6通道为B相保护电流,7通道为C相保护电流。
8~12通道在不同类型的装置中各不相同(见采样实时显示)。
实时时钟
日期
04年06月26日
时间
15时36分50秒
本单元具有掉电运行的实时时钟功能,进入实时时钟模块后,LCD显示器将显示装置的实时时钟,如下图所示:
通过简易键盘可对时钟进行修正。
按“确认”键后进入时钟编辑状态。
在编辑状态下,通过“↑”、“↓”、“→”、“←”键可对时钟进行编辑。
编辑完成后按“确认”键,修改完成。
若此时不想修改时钟,可按“退出”键退出时钟编辑状态。
该时钟也可由通信网统一校时(精确到2ms),以使整个系统保持同一时基。
实时时钟主要作为事件顺序记录的时间依据。
电能脉冲
进入电能计量模块后,可对脉冲电度表脉冲计数进行初值设定,初值设定后,该值将随着电能脉冲的累积而变化,直到下一次重新设定初值。
每个装置共安排了2路脉冲计数输入。
出厂设置
出厂设置在装置出厂前已设置完成,用户通常不必更改。
出厂设置项目如下表所示:
序号
代号
名称
整定范围
0
Kv2
二次电压比例系数
11.80(12)
1
Kic
二次测量电流比例系数
235.50(140)
2
Kib
二次保护电流比例系数
14.20(14.8)
3
Ki0
二次零序电流比例系数
235.20(14.8)
4
Kv0
二次零序电压比例系数
11.88(14.8)
5
Imp/kWh1
脉冲电能表常数1
每千瓦(乏)时脉冲数/1000
6
Imp/kWh2
脉冲电能表常数2
每千瓦(乏)时脉冲数/1000
7
Imp/kWh3
脉冲电能表常数3
每千瓦(乏)时脉冲数/1000
8
Imp/kWh4
脉冲电能表常数4
每千瓦(乏)时脉冲数/1000
9
Inalarm
开关量报警设定
(Σ2(n-1))/100
10
PU0
PT零序系数
11
Disp
滚动显示项目选择
12
Address
装置通讯地址
1~243
13
BaudRate
装置通讯波特率
14
RealyCheck
自检出口继电器设置
其中,二次电压比例系数、二次测量电流比例系数、二次保护电流比例系数、二次零序电流比例系数、二次零序电压比例系数由二次互感器类型及满量程值确定。
PT零序系数:
为PT主绕组与开口三角形绕组额定电压不同时的修正系数。
设置值为:
PU0=PT开口三角形绕组额定电压∕PT主绕组额定电压
开关量报警设定:
当某些开入量发生变化时,若需要启动报警信号,可通过设置该项来实现。
设置值=∑(2(n-1)/100)。
式中,n为第n个开入量。
例如,当需要第3个开入量变位时发出报警信号,则设置值=2(3-1)/100=0.04。
可以同时设定多个开关量报警,只要分别算出个开入量的设置值并将它们相加即可。
滚动显示项目选择:
选择显示项目时,大部分可按下表的设置值确定,将所选的各项目设置值相加。
显示项目
设置值
显示项目
设置值
DIa
0.01
IA
0.64
DIb
0.02
IC
1.28
DIc
0.04
P
2.56
Ua
0.08
Q
5.12
Ub
0.16
cos
10.24
Uc
0.32
f
20.48
装置通讯地址:
装置通讯地址的设置范围为1~243。
装置通讯波特率:
装置通讯波特率的单位为kbps。
例如要设置通讯波特率为9600bps,其设定值为9.60。
自检出口继电器设置:
设定值为∑2(n-1),式中n为第n路开出。
例如,某装置有J1、J2、J3、J4共4个开出继电器,自检设定值应为20+21+22+23=15。
设备信息
设备信息将显示装置的一些基本信息,如版本、装置类型及型号,程序存贮器校验码等。
采样实时显示
采样实时显示
通道00
测量电流Ia
通道07
机端侧保护电流Ic
通道01
测量电流Ic
通道08
零序电流I0
通道02
母线电压Ua
通道09
中点侧保护电流Ia
通道03
母线电压Ub
通道10
中点侧保护电流Ib
通道04
母线电压Uc
通道11
中点侧保护电流Ic
通道05
机端侧保护电流Ia
通道12
零序电压U0
通道06
机端侧保护电流Ib
定值清单
定值序号
代号
定值名称
整定范围
01
Kv1
一次电压比例系数
实际变比/10
02
Ki1
一次电流比例系数
实际变比/10
03
In
电动机额定电流
0.1-10A
04
Isdzd
差动速断定值
0.1-100A
05
Icdqd
差动电流启动定值
0.1-2.5A
06
Kb1
比率差动制动系数
0.2-0.85
07
Ct
延时ct断线定值
0-655A
08
Qd1
启动前电流
0-655A
09
Qd2
启动后电流
0-655A
10
Idz0
电流速断定值
0.1~100A
11
Idz1
过流定值
0.1~100A
12
Tzd1
过流延时
0~100S
13
Tqd
电动机启动时间
0~300S
16
Idz3
过负荷定值
0.1~100A
17
Tzd3
过负荷延时
0~100S
18
Udz1
低电压定值
3~100V
19
tUuzd1
低电压延时
0~100S
20
I0dz
零序过流定值
0.1~100A
21
tI0dz
零序过流延时
0~100S
22
U0dz
零序过压定值
3~100V
23
tU0dz
零序过压延时
0~100S
24
fdz1
低频减载I频率
45~49.5HZ
25
tfdz1
低频减载I延时
0~99S
26
Fdz1
低频减载II频率
45~49.5HZ
27
tfdz2
低频减载II延时
0~99S
28
φ
失步功率因数角
0~60度
29
Idz1
失步低电流闭锁
0.1~100A
30
Tdz1
失步延时
0~99S
保护投退
保护序号
代号
保护名称
整定方式
1
RLP1
差动速断
投入/退出
2
RLP2
比率差动
投入/退出
3
RLP3
延时CT断线投退
投入/退出
4
RLP4
瞬时CT断线闭锁差动保护
投入/退出
5
RLP5
差动定值加倍
投入/退出
6
RLP6
备用
投入/退出
7
RLP7
电流速断
投入/退出
8
RLP8
过流
投入/退出
9
RLP9
过流反时限
投入/退出
10
RLP10
备用
投入/退出
11
RLP11
过负荷
投入/退出
12
RLP12
低电压
投入/退出
13
RLP13
零序过流
投入/退出
14
RLP14
零序过压
投入/退出
15
RLP15
低频减载I
投入/退出
16
RLP16
低频减载II
投入/退出
17
RLP17
失步
投入/退出
18
RLP18
PT断线
投入/退出
19
RLP19
非电量1跳闸
投入/退出
20
RLP20
非电量2跳闸
投入/退出
21
RLP21
非电量3跳闸
投入/退出
22
RLP22
非电量4跳闸
投入/退出
23
RLP23
非电量5跳闸
投入/退出
32
RLP32
录波
投入/退出
事故记录
位
事故故障类型
位
事故故障类型
D0
差动速断
D8
延时CT断线
D1
比例差动
D9
低频减载I
D2
速断
D10
低频减载II
D3
过流
D11
零序过流
D4
过负荷
D12
零序过压
D5
低电压
D13
非电量1
D6
失步
D14
非电量2
D7
控制回路断线
D15
PT断线
附录ANRCS-8110电动机保护测控装置接线端子图及开孔尺寸图
附录BNRCS-8110电动机保护测控装置控制原理图
NRCS-8110同步电机差动保护单元调试手册
1、查看、输入或者修改定值及保护投退
分别进入“01保护投退”菜单和“02保护定值”菜单,按照操作说明中的操作方法输入保护定值以及投入保护。
注意:
保护投退和保护定值中的所有参数的意义在说明书手册的第二部分“保护基本原理”中,都有详细叙述,具体设置时,请参考保护原理部分的说明。
2、开关量的检测
进入“04输入输出”菜单,再选择“开入”,进入开入量检测菜单:
开入量
01-08:
09-16:
开入量01-08对应装置端子B1-B8的开关量输入情况,开入量09-16对应装置端子B9-B14的开关量输入情况,其中“0”表示输入的开关量未闭合,“1”表示输入的开关量已闭合,在上图中,第7个和第13个开入量为1,其余为0。
检测方法:
将B16分别与B1-B14短接,相应的开入量显示由0变为1。
说明:
1)、开入量09-16的最后两位无意义,即本装置的开入量15和16已不当作遥信量使用,而被当作遥脉量来使用,且接线端子发生改变,遥脉在本装置的A5和A6端子;
2)、接入装置的开入量信号必须是外部无源干节点,装置本身通过B16提供信
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