低压保护装置开发指南文档合集

WJQ-711通用保护测控装置技术说明书第1页共59页PAGE2WJQ-642电动机综合保护测控装置技术说明书使用说明书

目录第一部分 1技术说明书 11 概述 21.1 装置特点 21.2 主要功能 31.2.1 保护功能 31.2.2 实时测量与处理功能 41.2.3 开关量输出功能 41.2.4 开关量输入功能 51.2.5 操作控制功能 51.2.6 事件记录及故障录波功能 51.2.7 设备自检功能 51.2.8 通讯功能 52 技术参数 72.1 额定参数 72.2 技术指标 72.2.1 保护元件 72.2.2 时间元件 82.2.3 参量精度 82.3 过载能力 92.4 环境条件 92.5 绝缘性能 92.6 耐湿热性能 92.7 机械性能 102.8 电磁兼容 102.9 型式试验 102.10 测控性能 103 装置硬件 113.1 机箱结构 113.2 硬件平台 113.3 硬件原理 113.3.1 交流采样与电源插件(AI/POWER插件) 123.3.2 保护及MMI插件(CPU插件) 123.3.3 开入开出插件(DI/RO插件) 123.3.4 操作电路模块插件 123.3.5 总线板 134 保护原理 144.1 电机启动判断 144.2 定时限过流保护 144.3 反时限过流保护 154.4 过负荷保护 164.5 欠负荷保护 164.6 零序过流保护 174.7 小电流接地选线保护 174.8 负序过流保护 174.8.1 负序定时限过流保护 174.8.2 负序反时限过流保护 184.9 过电压保护 184.10 低电压保护 194.11 零序过压保护 204.12 F-C闭锁功能 204.13 启动超时保护 204.14 过热保护 204.15 差动保护 214.15.1 差动速断保护 214.15.2 比率差动保护 214.15.3 CT断线判别 224.16 非电量保护 224.17 直流量保护 224.18 频率异常告警 234.19 PT断线检测 234.20 控制回路断线检测 23第二部分 24使用说明书 241 装置介绍 251.1 面板布局 251.2 信号指示灯 261.3 按键简介 261.4 密码系统 272 菜单与操作 282.1 菜单结构 282.2 菜单图形标识 282.3 运行显示状态 292.4 主菜单 302.5 运行状态菜单 312.5.1 保护有效值 312.5.2 测量有效值 332.5.3 开入量状态 342.5.4 电能值 342.5.5 谐波电量 352.5.6 内部位置 372.6 报告显示菜单 372.6.1 保护事件 382.6.2 告警信息 402.6.3 开入变位 412.6.4 操作记录 432.6.5 清除报告 452.7 保护定值菜单及其整定 462.7.1 切换定值区号 462.7.2 修改保护定值 482.7.3 整区定值复制 552.8 系统设置菜单 552.8.1 电力参数 562.8.2 装置参数 562.8.3 通讯参数 572.8.4 电能清除 592.8.5 开入设置 592.8.6 通道系数 612.8.7 系统时间 622.8.8 开入矩阵 632.8.9 出口矩阵 642.8.10 装置初始 652.8.11 厂家配置 662.9 系统测试菜单 672.9.1 出口传动 682.9.2 模拟事件 702.9.3 综自功能 702.9.4 硬件测试 702.10 关于装置菜单 713 通讯 734 安装与接线 744.1 外形与开孔尺寸 744.2 端子定义 754.3 典型接线 775 订货需知 79WJQ-642电动机综合保护测控装置V1.00说明书PAGE26WJQ-742电动机综合保护测控装置V1.00说明书PAGE66PAGE第一部分技术说明书概述WJQ-600系列微机保护测控装置是南京WJQ自动化控制系统有限公司最新研制的高起点、高性能并具有很强灵活性和广阔应用范围的新一代保护测控装置。该系列微机保护测控装置是为满足66kV及以下系统内变电站、110kV及以下终端配电站、各种厂矿企业，市政用电场所而设计的。WJQ-642电动机综合保护测控装置适用于3～10kV电压等级的中、高压异步电动机的主保护和后备保护。可应用于发电厂、冶金、化工、水泥等各种工业及电力行业。装置特点采用高性能32位的DSP作保护逻辑运算、控制和通讯，并选用32位ARM作MMI处理，这使装置具备很强的保护、测控和通讯功能以及良好的人机界面。可采用高精度、低功耗的16位A/D转换芯片,每周波64点的采样密度以及频率跟踪技术，使装置具有很高的保护和测量精度；同时，装置还配备了毫秒级高精度硬件时钟模块，其具备GPS对时功能，可以实现站内系统同步采样；也可采用CPU内部AD，其具有较好的精度、线性度，所以把测量电流和电压信号（20V量程）采用高阻抗电阻分压方式分压出0-3V电压输入内部AD，每周波64点的采样密度以及频率跟踪技术，使装置具有很高的保护和测量精度；高可靠性的铁电串行存储器用于保存10组保护定值和装置事件，可选配并行存储器保存故障录波数据，所有数据掉电不丢失。装置的机械结构简洁紧凑，接触安全可靠。装置全部采用表面贴片封装芯片，同时采用四层板制造工艺。从硬件到软件的设计都充分考虑了装置的抗干扰性能。装置的所有电磁兼容指标都达到国家标准的最高等级。完备的硬件平台自检功能、出口自动检测以及硬件故障自动闭锁保护功能确保装置能够一直处于正常的工作状态，提高了保护的可靠性。尽心的电气设计体现了免调试观点，装置内部没有任何可调节元件，这既方便用户使用又提高了装置的现场使用可靠性。使用现场总线通讯技术，同时集成了IEC-60870-5-103标准通信规约，可以实现双CANBUS、双RS485（选配其一）和双EtherNet通讯。485、CAN网和以太网通讯具备SOE事件主动上传功能，大大提高了系统测量和SOE的响应速度。人性化的人机界面：可同时适用196×64的FSTN灰白底灰黑字作为显示界面，柔和的银色背光液晶显示,主流的9键输入，菜单内容详细明了、操作简便。主要功能保护功能WJQ-642电动机综合保护测控装置的保护功能配置如下表所示：保护功能说明定时限过流保护三段式定时限低电压闭锁负序电压闭锁反时限过流保护一般、非常、极端反时限过负荷保护告警或跳闸欠负荷保护告警或跳闸负序过流保护二段式定时限一般、非常、极端反时限零序过流保护三段式定时限零压闭锁零序方向保护小电流接地选线，告警或跳闸过压保护告警或跳闸欠压保护告警或跳闸电流闭锁零序过压保护告警或跳闸过热保护告警或跳闸降压启动功能适合降压启动方式的启动判据启动时间过长保护告警或跳闸非电量保护告警或跳闸直流量保护告警或跳闸差动保护速断差动、比率差动CT断线闭锁、二次谐波闭锁运行状态监视频率异常PT断线告警CT断线告警表1-1WJQ-642保护功能配置表实时测量与处理功能本装置可选用16位高速AD芯片和DSP内部12位AD采集12路电流电压，UX使用内部12位AD采样，每周波采样64点，并且应用频率跟踪技术和快速FFT算法，因此能够精确实时采集三相电压和电流，实时计算有功功率、无功功率、功率因数以及0～31次谐波，为分析系统电能质量提供丰富的信息。也可采用CPU内部AD，其具有较好的精度、线性度，所以把测量电流和电压信号（20V量程）采用高阻抗电阻分压方式分压出0-3V电压输入内部AD，每周波64点的采样密度以及频率跟踪技术，使装置具有很高的保护和测量精度。实时电量装置实时采集一次侧和二次侧电量：UAB、UBC、UCA、IA、IB、IC、P、Q、PF、F。分相测量，支持两相两元件功率算法。显示相位，相位校正。谐波分析实时测量3个电压和3个电流的0～31次的谐波分量。采用FFT算法。电能计量本装置可以通过以下两种方式采集电能：采集累计正、反方向的有功和无功四路脉冲量。装置本身也具备有功、无功和总的电度量的积分累计功能。开关量输出功能就地手动分合断路器。远方系统分合断路器。可以遥控每个可配置的动作出口。可以通过操作菜单检测每个出口。出口采用可矩阵配置方式。开关量输入功能可根据需求选择10路或者14路开入量输入状态（订货时需要说明）。监视控制回路的开关位置，监视手动操作状态。开入量采用矩阵可配置方式。操作控制功能新型操作及防跳回路，自动适应跳闸（合闸）电流。手动跳闸和合闸，远方跳闸和合闸，在不修改装置内部线路的前提下可以外接带防跳或不带防跳的断路器。对断路器带防跳回路的情况，可以通过短接板件上的跳针取消装置本身的防跳功能。事件记录及故障录波功能48个保护动作事件记录：历史序号，启动、动作、复归时间，故障数据有效值，动作类型。48个装置自检告警记录：告警、复归时间，告警类型。48个遥信变位记录：变位时间，变位状态。48个装置操作记录：设定装置参数，就地或者远方操作装置，设备上电。1M位的故障录波深度：采用铁电存储芯片，存储速度快，数据保存可靠，每个录波事件可以记录所有保护电量和开入开出状态的数据。每个事件记录故障启动前4个、启动后2个、保护动作后6个共12个波形。可以记录22个事件，只记录保护动作事件，扰动不记录。设备自检功能上电自检：设备上电时自检FRAM（铁电）、RAM、FLASH程序烧写代码。实时自检：实时自检AD、RAM参数存储区，FRAM定值存储区，出口光隔，出口运行电压。闭锁功能：在发现设备硬件故障、程序跑飞以及CPU彻底不工作的情况下，闭锁保护出口。通讯功能装置通过现场总线EtherNet网络、CAN网络或RS485网络与系统连接组成自动化系统。使用现场总线通讯技术具有很好解决网络竞争问题、响应速度快等优势。以太网接口：实现TCP/IP，在UDP的基础上运行103规约。CAN接口：在CAN底层协议基础上运行103规约。RS485接口：运行103规约。后台系统通过运行103规约,可以实现以下主要通讯功能：采集电流、电压、有功、无功、功率因数及系统频率，14路（10路）开入量状态。采集电网的电流和电压的0～31次谐波分量。采集、置数脉冲和电度量。查看、修改保护定值，切换定值区，投退保护功能。带返校的远方遥控合闸与分闸。SOE事件主动上传，后台系统主动召集保存在装置里的历史事件。故障录波数据主动上传。技术参数额定参数工作电源输入范围85～264Vac（47～63Hz）或85～264Vdc允许偏差-20%～+15%额定功耗静态不大于25W，动态不大于30W额定交流交流电压V（L-N），100V（L-L）交流电流5A或1A（订货时需注明）额定频率50Hz或60Hz功率消耗交流电压回路每相<0.5VA交流电流回路每相<0.5VA（5A时），每相<0.1VA（1A时）出口容量信号出口1250VA、150W（最大开断电流：30V（DC）、220V（AC）/5A）动作出口2000VA、150W（最大开断电流：30V（DC）、220V（AC）/5A）操作回路出口2000VA、150W（最大开断电流：30V（DC）、380V（AC）/8A）开入电平GPS脉冲DC24V（18V～30V）遥信开入DC/AC220V（110V），DC24V（订货时需注明）技术指标保护元件测量电流范围0.05IN～2.0IN，（IN为额定电流）级差0.001A误差≤0.2％保护电流范围0.05IN～20IN（IN为额定电流）；0.1A～20A（小电流接地系统零序电流）级差0.01A误差≤2％保护电压范围0.5V～120V（相/线电压），0.5V～200V（零序）级差0.1V误差≤2％角度范围0～360°级差1°误差≤3°频率范围45～65Hz级差0.01Hz误差≤0.01Hz时间元件瞬时动作误差1.2倍额定值：≤40ms，5.0倍额定值：≤20ms延时动作误差≤±20ms反时限误差≤3％参量精度有功功率误差±0.5%无功功率误差±1.0%有功电度误差±0.5%无功电度误差±1.0%遥信分辨率≤2ms过载能力交流电流通道2In，连续；20In，10s；40In，1s交流电压通道1.2Un，连续；1.4Un，10s环境条件工作温度-10℃～+55℃（可定制-25℃～+70℃，订货需说明）贮存温度-40℃～+80℃相对湿度≤95％(无凝露)大气压力80～110Kpa绝缘性能绝缘电阻各电气上无联系的导电回路对地、各电气上无联系的导电回路之间，用开路电压为500V的兆欧表测量它们之间的绝缘电阻值，电阻值均不小于20MΩ。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，试验电压施加情况如下：施加部位施加电压交流回路之间2000V交流回路对地2000V出口接点对地2000V直流电源对地2000V冲击电压各输入、输出端子分别对地能承受5kV（峰值）的标准雷电波冲击检验交流回路和直流回路之间能承受5kV（峰值）的标准雷电波冲击检验交流电流回路和交流电压回路之间能承受5kV（峰值）的标准雷电波冲击检验耐湿热性能绝缘电阻各电气上无联系的导电回路对地、各电气上无联系的导电回路之间，用开路电压为500V的兆欧表测量它们之间的绝缘电阻值，电阻值均不小于1.5MΩ。介质强度不小于正常情况下规定的试验电压的75％。机械性能振动装置能承受国标GB7261中规定的严酷等级为I级的振动耐久和响应试验冲击装置能承受国标GB7261中规定的严酷等级为I级的冲击耐久和响应试验碰撞装置能承受国标GB7261中规定的严酷等级为I级的碰撞试验电磁兼容静电放电通过GB/T14598.14－1998（idtIEC60255-22-2:1996）规定的4级试验辐射电磁场骚扰通过GB/T14598.9－2002（IEC60255-22-3:2000，IDT）规定的3级试验快速瞬变干抗通过GB/T14598.10－2007（idtIEC60255-22-4:1992）规定的A级试验1MHz脉冲群干扰通过GB/T14598.13－1998（eqvIEC60255-22-1:1988）规定的3级试验浪涌（冲击）抗扰度通过GB/T17626.5－1999（idtIEC61000-4-5:1995）规定的4级试验射频场感应的传导骚扰的抗扰度通过GB/T14598.17-2005规定的3级试验工频磁场抗扰度通过GB/T17626.8－2006(IEC61000-4-8)规定的5级试验脉冲磁场抗扰度通过GB/T17626.9－1998规定的5级试验阻尼振荡磁场抗扰度通过GB/T17626.10－1998规定的5级试验电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度通过GB/T17626.11-2008(IEC61000-4-11)规定的最严酷级标准型式试验符合DL/T478-2001，静态继电保护及安全自动装置通用技术条件符合GB/T7261-2008，继电器及装置基本实验方法测控性能符合DL/T630-1997，交流采样远动终端技术条件装置硬件机箱结构装置采用标准5U高度机箱，表面喷漆处理。内部采用抗干扰性能良好的“前总线板+后插件”结构模式，其中，总线板、液晶模块和按键为一个整体，被固定在前面板上。其他每个插件带单独的后底板和助拔螺丝，便于调试和维护。硬件平台采用32位的TI工控DSP作为保护、测控和通讯的处理中心；可采用外置16位SPI总线AD作为主要模拟量的采集芯片，同时采用DSP内置的12位高速AD完成第13路交流量的采集和系统电压的监测。也可采用TMS320F28335内部AD，其具有较好的精度、线性度，所以把测量电流和电压信号（20V量程）采用高阻抗电阻分压方式分压出0-3V电压输入内部AD，完成数据采集。平台不采用离散的逻辑芯片，而选用工业级别的CPLD实现逻辑控制、出口闭锁、总线隔离和在DSP故障不工作时输出告警信息等功能。硬件原理图3-1装置硬件原理图由图3-1可以看出，装置在标准配置下有5个模块插件，下面将对它们分别作详细介绍。交流采样与电源插件(AI/POWER插件)装置选用高性能的开关电源作为工作电源，开关电源位于插件的上部。开关电源可产生5V、±12V以及24V四组电压供给装置使用。插件上还安装了共13个模拟量输入互感器，其中包括9个电流互感器和4个电压互感器。为了提高测量精度，装置配置了保护CT和测量CT。经过互感器变换和隔离后的信号直接通过总线板输入到CPU插件的无源滤波通道。保护及MMI插件(CPU插件)此插件为本装置的核心，插件上的元件安装全部采用SMT贴片工艺，以此提高抗干扰能力和大批量生产能力。插件上有一个CPU模块：保护及人机接口处理模块。CPU具有很高的数据处理速度，因此测量数据的速度很快。MMI处理模块该模块负责装置的人机界面处理（液晶显示和键盘操作）DSP保护模块该模块负责装置的开入采集、电量运算、保护逻辑判断、出口传动和故障录波等工作。模块的运算CPU采用先进的工业级DSP处理器。这样的硬件平台，使得装置具备很高的运算速度和测量精度。该模块还包括一个硬件测频单元和一个出口检测回路。通讯方面，模块提供了2个RS485接口、2个CAN接口和2个Ethernet接口。开入量方面，选配的10路开入集成在主板上，可根据需要焊接，其硬件和设置与开入开出插件上14路类似。开入开出插件(DI/RO插件)该插件配置了14路开入量输入通道，其中10路有一个公共端，另外4路有一个公共端。每个开入通道可以硬件选择AC/DC220V、DC110V或DC24V电压，订货时需注明。每个开入回路可以通过菜单或者调试软件自由配置，可选择功能包括位置、功能投退、外部操作。该插件上有6路开出通道。它们既可用作控制出口又可用作信号出口，用户可通过装置菜单或通讯方式分别对它们的具体用途进行灵活配置，可定义的信号包括：保护跳闸出口和信号、非电量跳闸、非电量告警等。操作电路模块插件该插件同时集成了继电器出口和断路器操作电路两部分功能。各独立回路分别设计全波（或半波）整流电路，同时增加电压匹配电阻跳针，使得板件可以适用于交直流220V/110V操作电压。继电器出口由两部分组成：断路器控制出口和信号出口。断路器控制出口包括：保护跳闸一组（如有需要，可以再外扩一组，第二组接口主要用于跳闸配变低压侧断路器，可以自定义开入开出插件上的备用出口实现）；断路器遥控分合出口一组。信号出口包括：预告总信号（常闭接点，可按键复归）；故障信号（常闭接点，该信号发生时同时启动预告总信号）；动作信号。操作电路具备跳合闸保持、防跳、断路器位置监视、跳合闸回路监视等功能，其能够提供两类出口：位置信号出口和异常信号出口。位置信号有：断路器合位、分位位置；合后位置异常信号有：事故总信号（自保持，只能通过加手动分闸信号复归）；控制回路断线，同时启动预告总。总线板总线板作为一个载体，用以将装置的各个功能插件联系起来。同时，总线板上集成了用于人机显示的196×64点阵液晶（颜色为白底黑字）、9个菜单操作键和8个LED信号灯。在保证抗干扰性良好的前提下，如此的设计使得装置结构简洁紧凑，拆卸方便，利于现场维护。保护原理电机启动判断电动机的起动判据如下：当进线无流（IΦmax<0.1In）时间大于0.5秒后认为电机停止转动，装置开始投入启动判断。当进线最大的相电流大于数倍（可整定）电机运行额定电流In时，即认为电动机开始启动。装置需要设置电动机的额定启动时间TQD，在电动机开始启动以后，装置开始计时，在到达TQD时间置保护定值切换标记。在TQD时间之内，过流保护运行段、过热保护等保护功能均被闭锁；在TQD时间之后，才投入以上的保护判断。装置针对电动机降压启动的情况，设置了一个降压启动时间定值。在电动机启动并到达降压启动时间定值之后，装置投入“电机进入运行状态”的电流判据。投入该电流判据后，如果最大相电流小于1.15倍的额定电流，则装置认为电机已进入扭矩平衡的运行状态，此时不管TQD时间是否到达都将投入运行段的保护功能，这样在降压启动时即使不能确定额定启动时间，装置也能及时的投入运行段保护功能，防止因为TQD的整定不准出现保护死区。电机启动以后，如果最大相电流小于1.15In，则认为电动机开始进入正常运行状态。此判断与TQD是否已计时满无关，只是纯粹反映电机的旋转情况。定时限过流保护装置配置三段两相或三相式电流保护：瞬时电流速断保护（过流=1\*ROMANI段保护）、限时电流速断保护（过流=2\*ROMANII段保护）、定时限过电流保护（过流=3\*ROMANIII段保护）。过流保护作为相间短路、两（三）相接地故障的保护。每段保护可经控制字独立选择投退，每段保护可经控制字选择低电压闭锁元件和负序电压闭锁元件，每段保护的电流定值及动作时限可独立整定。需要注意的是，电流速断保护采用两组保护定值：在启动时间TQD之内，速断保护的电流定值采用Isdqd（速断启动定值）；在TQD之后，采用Isdyx（速断运行定值）。在电机的启动阶段，装置仅投入“启动段”的过流=1\*ROMANI段保护（起作用的是速断启动定值），而过流=2\*ROMANII段保护、过流=3\*ROMANIII段保护以及运行段的过流=1\*ROMANI段保护在启动过程中要被闭锁，在TQD之后才投入。过流保护动作条件是：IMAX>INZD其中，IMAX为最大相电流，INZD为第N段过流定值。保护逻辑框图如下图所示：注：Iφmax为三相电流最大值，Isdqd为启动段电流整定值，Isdyx为运行段电流整定值，TI1动作时限整定值，UΦΦmin为线电压最小值。图4-1过流=1\*ROMANI段保护逻辑图注：Iφmax为三相电流最大值，Inzd为过流n段电流整定值（n=2、3），TIn为过流n段动作时限，UΦΦmin为线电压最小值。图4-2过流保护逻辑图（过流=2\*ROMANII、=3\*ROMANIII段）整定原则：过流=1\*ROMANI段保护的电流整定值按躲过电动机的最大启动电流整定。当采用真空断路器或少油断路器控制时，动作时限0s；当采用熔断器-高压接触器控制时，动作时限应与熔断器时间配合，延时时间应大于熔断器时间并有一定的裕度。过流=2\*ROMANII段保护的电流整定值应躲过外部短路故障切除电压恢复过程中电动机的自启动电流，还应躲过供电母线三相短路故障时电动机的反馈电流。过流=3\*ROMANIII段保护的电流整定值一般取1.3～1.5倍的额定电流，动作时限应躲过电动机自启动的最长启动时间。反时限过流保护由于定时限电流保护越靠近电源，保护动作时限越长，对切除故障不利。为了能使定时限电流保护缩短动作时限，装置配置了独立的反时限过流保护，动作起始值和动作起始时限单独整定，起始动作电流为1.10倍的电流因子。保护的反时限过流保护设有三种国际标准的特性曲线，分别介绍如下：一般反时限非常反时限极端反时限上式中：I：故障电流值。t：反时限启动时限。Ip：电流因子。tp：时间常数。在反时限保护投入后，可单一的选择上述三种反时限方式。动作逻辑如下图所示：注：Iφmax为三相电流最大值，IFSXzd为电流整定值，TIFSXzd为反时限延时。图4-3反时限过流保护逻辑图整定原则：反时限电流保护的电流定值按躲过线路最大负荷电流整定。过负荷保护装置配置有一段过负荷保护，有单独的软压板控制该段保护的投退。当最大相电流大于整定值时，经延时驱动跳闸出口或告警出口输出（出口类型可配置）。其动作原理如图4-4所示。注：Iφmax为三相电流最大值，Igfh为过负荷整定值，Tgfh为过负荷整定延时。图4-4低电压保护原理图整定原则：按躲过额定电流整定，带10～15s动作时限。欠负荷保护当电动机的传动设备（传动轴、传动皮带）发生故障造成电机负载消失时，为了避免损坏电动机及保障人员生命安全，装置因此设立了欠负荷保护。当电机正常负荷运行以后，如果负荷电流曾经大于返回值，当三相电流最大值小于欠负荷电流定值并且大于1/4的电机额定电流，装置经延时告警出口或跳闸出口（出口类型可配置）。其动作原理如图4-5所示。注：Iφmax为三相电流最大值，Iqfh为欠负荷整定值，Tqfh为欠负荷整定延时。图4-5欠负荷保护逻辑图零序过流保护接地故障时零序电流相对较大，故可采用零序过流保护作为接地保护。装置设置了三段零序过流保护，每段保护可经控制字选择投入或退出，可经控制字选择零序电压闭锁元件，每段保护的电流定值及动作时限可独立整定。零序过流保护的动作条件：3I0>I0nzd。其中，3I0取外加零序电流或者自产零序电流，I0nzd为零序过流定值。零序电压闭锁条件：当3U0<U0BSzd时，闭锁零序过流保护。其中，3U0取外加零序电压或者自产零序电压，U0BSzd为零序电压闭锁定值。其动作逻辑如下图所示：图4-6零序过流保护逻辑图小电流接地选线保护小电流接地选线保护功能采用当地分散式实现，即装置选线。其主要通过零序功率方向元件的动作判据实现，出口可选择为“跳闸”或“告警”。动作逻辑如下图所示：注：M3I0为灵敏零流，I0JDzd为零流定值，TI0JD为动作时限，3U0为零序电压，U0JDzd为零压定值。图4-7小电流接地保护（灵敏接地保护）逻辑图当所有条件满足时，按照整定时间延时告警输出，一般情况下装置不提供跳闸出口。此方法在线路较短，接地零序电流很小时，选线的灵敏性会降低。还需注意的是，选用此功能时请注意不同线路之间的选线跳闸延时的配合。负序过流保护负序定时限过流保护本装置设立二段负序定时限过流保护，每段负序定时限过流保护的逻辑相同，当负序电流大于整定值并经延时后驱动保护跳闸或告警输出（输出类型可配置）。其保护原理如图4-8所示。注：I2为负序电流值，I2zd为负序过流整定值，T2zd为负序定时限过流保护整定延时。图4-8负序定时限过流保护原理图负序反时限过流保护负序反时限过流保护功能在电机启动完成、进入运行状态后投入，其设有三种国际标准的特性曲线（与过流反时限一致），分别介绍如下：一般反时限非常反时限极端反时限上式中：I：故障电流值（负序）。t：反时限启动时限。Ip：电流因子。tp：时间常数。在反时限保护投入后，可单一的选择上述三种反时限方式。动作逻辑如下图所示：注：I2为负序电流值，I2FSXzd为负序电流整定值，TI2FSXzd为负序反时限延时。图4-9负序反时限过流保护原理图过电压保护为了防止电动机长时间承受过电压而损坏定子的绝缘性能，装置设立了过电压保护。当开关处于合闸位置（TWJ=0）、母线有任意一项线电压大于定值时，保护延时跳闸出口或者告警出口。过电压保护原理如图4-10所示。注：Uhzd为过电压整定值，Tuh为过电压整定延时。图4-10过电压保护原理图整定原则：动作电压可取（1.2～1.3）Un，动作时限可取2～3s。低电压保护装置配置了低电压保护功能，当满足以下条件时，低电压保护延时跳闸出口或告警出口：开关处于合闸位置(TWJ=0)；母线曾经有压，有压标准是三相线电压均大于返回值（1.05倍整定值）；三相线电压都小于整定值；三相电流至少有一相小于闭锁整定值（该闭锁条件可投/退）；没有发生PT断线。低电压保护原理如图4-11所示。注：Ulzd为低电压整定值，Tul为低电压整定延时。图4-11低电压保护原理图零序过压保护当零序电流保护不能满足精度要求时，可以使用零序电压保护来实现接地保护功能。装置设置有一段零序过电压保护，有独立的软压板控制该段保护的投退，出口类型可以选择为“跳闸”或“告警”。当断路器处在合闸位置，且零序电压大于定值时，装置延时跳闸出口或告警出口。F-C闭锁功能对于采用F-C（断路器＋熔断丝）回路控制方式的电动机，当装置检测到跳闸最大相电流大于断路器允许分闸的二次侧电流定值时，装置闭锁过流速断的跳闸出口，由熔断丝切断故障电流。启动超时保护装置设置有启动超时保护功能，有独立的软压板控制该段保护的投退，出口类型可设置为“跳闸”或“告警”。当装置检测到电动机开始启动，则投入一次启动时间过长的判断。在启动时间超过Tcqd（长启动时间定值）时，如果IΦmax>Icqd（长启动电流定值），则认为电机启动时间过长，装置将立即动作出口（跳闸或告警）；而如果IΦmax≤Icqd则认为电机启动正常。Tcqd时间之后退出该次电机启动时的长启动保护功能。电机在启动过程中发生堵转时会由“长启动保护”跳闸出口，出口时间可能会大于电机的“堵转允许时间”，但是考虑到电机属冷态启动，所以此类状况一般可以满足保护要求。过热保护正序过负荷和负序过负荷最终都将引起电动机的发热。为了避免电动机过热而造成损坏，装置设置了过热保护功能。同时，过热保护也可作为电动机短路、启动时间过长和堵转等的后备保护。过热保护用数字发热模型来模拟电动机的发热，综合考虑正序和负序电流的发热影响。发热模型公式如下：，Ieq2=I12+K2*I22τ：过热保护时间系数：电机额定电流I1：正序电流I2：负序电流K2：过热负序发热系数过热保护在电动机启动过程中被闭锁，在启动完成后自动投入。过热可以通过定值选择退出保护，也可以选择过热告警或跳闸出口。在正常运行时，如果过热保护为投入状态（告警或跳闸），当过热积累值达到过热保护告警幅度时，装置告警出口；当达到过热积累定值时，如果定值为投入跳闸则装置跳闸出口。当过热保护动作跳开电动机后短时间内或者过热启动返回，电动机仍处于热态，发热模型按指数系数散热。保护跳闸后，在热积累散热到跳闸值的50％以下之前，装置禁止再启动电动机，如果强行启动装置将启动热闭锁功能跳开断路器。如需要紧急启动请保持按住【复归】键3秒以上复归发热模型到冷态，热积累值被清零。差动保护电动机差动保护是电动机相间短路和匝间短路的主保护。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。比率差动保护装置采用常规比率差动原理，其动作方程为|IT+IN|>Icdqd当(|IT|+|IN|)/2≤Igddz时|IT+IN|-Icdqd>Kbl·{(|IT|+|IN|)/2-Igddz}当(|IT|+|IN|)/2>Igddz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为差动电流启动定值。Igddz为拐点电流定值。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4-12所示。图4-12电动机差动保护动作曲线上图中，Id为差动电流|IT+IN|，Ir为制动电流(|IT|+|IN|)/2，Isdzd为差动速断整定值，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断线闭锁或报警功能，其动作原理如下。（1）延时CT断线报警在保护每个保护周期内进行。当任一相差流大于ＣＴ告警门槛电流定值的时间超过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。在电流恢复正常后1秒返回。（2）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：起动前各侧最大相电流小于0.2In；起动后最大相电流大于1.2In；起动后任一侧电流比起动前增加。机端、中性点的两侧如果某侧电流同时满足下列条件认为是CT断线：只有一相电流小于0.1In；该侧其它二相电流与起动前电流相等（0.9～1.1倍之间）。通过定值选择瞬时CT断线发告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。非电量保护装置最多可接收6路非电量（输入电压AC/DC220V、DC110V或DC24V，订货需注明）保护信号，动作于告警或跳闸。非电量保护的接入通道可以在装置所有的14个开入通道中随意选取（通过装置的配置矩阵进行配置），分别有独立的软压板控制保护功能的投退，出口类型可设置为“跳闸”或“告警”。非电量动作后，装置跳闸动作或发出告警信号，并进行事件记录，同时上传信息至主站计算机。每个非电量保护可以选择压力释放、水位低、电动蝶阀、绕组超温、绕组高温等几种本体类型，并且在开入矩阵中配置对应的开入位置。当动作条件有效后，装置报出相应的保护跳闸或者保护告警事件。直流量保护装置配置了1路4～20mA的直流量输入。结合该输入，装置设有一段直流量保护，有单独的软压板控制该段保护的投退。当输入的直流量大于整定值时，装置延时跳闸出口，并记录相关事件。（该功能为选配，特殊情况下提供）频率异常告警装置根据线电压（Y型PT接法时为Ua或者Ub，V型PT接法时则为Uab）计算系统频率F。当采集电压大于10V时，启动频率计算模块，否则，频率默认为50Hz。装置的测频范围为<65Hz。只要不大于65Hz，装置都在进行频率跟踪，如果频率<45Hz或者>65Hz装置频率默认为50Hz，同时延时5秒报频率异常。PT断线检测装置具有母线PT断线检测功能，可通过装置液晶菜单内的软压板进行功能投退。当为星形接线时，断线判据如下：正序电压小于30%线电压额定值，且至少有一相电流大于无流限值（0.5A或0.1A，电流额定值的10%）。负序电压大于8%线电压额定值。当为V型接线时，断线判据如下：最大线电压小于30%线电压额定值，且至少有一相电流大于无流限值（0.5A或0.1A，电流额定值的10%）。UΦΦmax－UΦΦmin>18V。以上两种接线方式下，满足断线判据任一条件10s后，装置发出“PT断线”信息并点亮告警信号灯。当所有条件不满足，经10s延时，PT断线告警信号消除。在告警条件成立时，手动复归无效。告警信号出口及告警信号指示灯不保持，当母线PT断线事件消失时，出口信号和指示灯自动复归。当“PT断线闭锁过流”软压板设置为“投入”，若电流保护的复合电压元件设置为“投入”，发生PT断线时电流保护功能将被闭锁。当保护启动时，装置退出母线PT断线检测；若判据条件消失，则装置自动复归母线PT断线告警，同时开放被闭锁的电流保护功能。控制回路断线检测当装置检查到内部操作回路的跳闸位置状态位和合闸位置状态位相同时，延时10s发出“控制回路断线”告警，位置正常以后经10s时，可手动复归告警信号。在告警条件成立时，手动复归无效。保护启动过程中闭锁控制回路断线检测功能，有独立的软压板控制该功能的投退。

第二部分使用说明书装置介绍面板布局装置的前面板正视图如下：图1-1装置面板布局图信号指示灯名称颜色显示方式说明运行信号灯运行绿色闪烁装置正常运行时作周期2s的闪烁，若装置死机则会长亮或长灭。通讯绿色闪烁反映与上位系统通讯情况，接收一帧报文后熄灭，回复报文后点亮。合位红色长亮反映断路器处于合闸位置，信号可来自断路器辅助接点或者内部操作回路的位置开关。分位绿色长亮反映断路器处于分闸位置，信号可来自断路器辅助接点或者内部操作回路的位置开关。异常信号灯告警红色长亮反映有告警事件发生，自保持，可复归。跳闸红色长亮反映发生保护跳闸事件，自保持，可复归。非电量红色长亮反映发生非电量事件，自保持，可复归。差动红色长亮反映发生差动保护事件，自保持，可复归。表1-1信号指示灯功能对照表按键简介名称功能说明【＋】修改参数时用，每按动一次当前编辑的数据的位加1或变换选择类参数设置。【－】修改参数时用，每按动一次当前编辑的数据的位减1或变换选择类参数设置。【】用于向上翻动菜单，每按动一次向上移动一项或向上翻动一屏。【】用于向下翻动菜单，每按动一次向下移动一项或向下翻动一屏。【】进行参数设置操作时，移动当前编辑的数据的位，每按动一次向左移动一位。【】进行参数设置操作时，移动当前编辑的数据的位，每按动一次向右移动一位。【确认】进入下一级菜单或对修改的参数进行确认。【取消】返回上一级菜单或取消对参数的修改。【复归】对信号指示灯或出口继电器进行复归，长按改键3秒可复归过热累计值。表1-2装置按键功能对照表密码系统装置内设定了三级密码，级别由低到高依次为：系统测试级、参数设置级、保护配置级；高级密码能够进行下级密码所能进行的所有操作，反之不可以。各级密码的操作权限如表1-3所示。系统测试级参数设置级保护配置级硬件测试装置参数通讯参数清除电能开入设置模拟事件综自功能出口传动X通道系数X电力参数X保护定值X矩阵参数XX清除报告XX系统初始XX注：表示有权限，X表示没有权限。表1-3装置密码系统表 密码隐藏在装置参数菜单里，只有输入正确的口令，才能看到低于输入口令级别的密码。例如输入测试级别口令，只能看到测试口令，输入配置口令就可以看到3个密码。菜单与操作菜单结构装置采用196×64的点阵液晶作为显示界面，黑字加银色背光，时尚美观。菜单结构清晰明了，界面友好，操作简便。在使用时用户只要按照操作向导的指示和对话框的提示进行操作就可以完全脱离说明书方便的使用本装置的各种功能。WJQ-642的菜单结构如图2-1所示：图2-1装置菜单结构图菜单图形标识装置菜单中会使用一些图标来表示特定对象的状态信息和指示，他们可能会出现在各级菜单下，图标及其对应含义如表2-1所示。图标说明表示装置目前的以太网通讯处于断开状态或故障状态。表示装置目前的以太网通讯处于联通状态且通讯正常。表示装置有新的未经查阅过的报告记录，用户可进入菜单查阅详细内容。表示当前菜单项下尚有未显示的内容，可按【】、【】键翻动屏幕进行显示。表示开关状态为“断开”。表示开关状态为“闭合”。表示可按【取消】键返回上一层菜单。表示可按【确认】键进入下一层菜单或进行参数/密码确认。表示当前菜单显示的内容为只读状态，不能对其进行修改操作。表示当前菜单内容为可编辑状态，可对其进行修改操作，进入该状态前需先输入正确密码。电机停机状态电机启动状态电机正常运行状态表2-1菜单图形标识对照表运行显示状态装置在刚上电时会进行硬件自检，与此同时其液晶界面会显示我公司的标识“”。待自检完成后，装置液晶进入正常工作的运行显示状态，该状态下界面显示保护的一次侧电量、保护状态、系统时间、事件情况和通讯情况等信息，分3屏显示，用户可通过【】、【】键翻动屏幕进行数据查阅。该状态下的具体界面如图2-2所示。第1屏第2屏第3屏图2-2装置的运行显示状态界面（共3屏）说明：界面中的【】图标反映装置的以太网通讯状态，当网络处于断开状态时图标如上图所示，而当网络处于联通状态时图标显示为【】；当装置有新的未经查阅过的事件记录产生时，界面会显示一个【】图标，无新事件时该图标则不显示。主菜单在“运行显示状态”下按【确认】键，可进入装置主菜单。主菜单界面如图2-3所示。图2-3装置的主菜单界面用户可按【】、【】、【】和【】键移动光标选择某个子菜单项，然后按【确认】键进入其下一级菜单。在主菜单界面下，用户按【取消】键可返回至菜单的运行显示状态界面。运行状态菜单进入“运行状态”菜单后，界面将显示6个子菜单项，具体内容如图2-4所示。图2-4“运行状态”菜单界面界面中横线上部显示的是菜单路径，如上图的“主菜单\1运行状态”表示当前界面显示的是主菜单下的“运行状态”菜单下的内容。各子菜单下显示的是装置实时采集或实时计算得来的数据，分别介绍如下：保护有效值该界面下显示与保护逻辑有关的电量，包括实测的保护电流和电压的有效值，以及经过装置计算出的电量，具体内容列表如下：显示顺序电量名称说明1Iat，Ibt，Ict电动机机端侧电流2Ian，Ibn，Icn电动机机尾侧电流3Ida，Idb，Idc差动电流4Id2a，Id2b，Id2c差动电流二次谐波值5Ira，Irb，Irc制动电流63I0零序电流（外部采集或者装置计算）7Ua，Ub，Uc母线相电压8Uab，Ubc，Uca母线线电压93U0外部采集来的开口零序电压，或者是自产3倍的零序电压10I_1装置通过三相相电流计算出来的机端正序电流11I_2装置通过三相相电流计算出来的机端负序电流12I_0装置通过三相相电流计算出来的机端零序电流13U_1装置通过三相相电压计算出来的正序电压14U_2装置通过三相相电压计算出来的负序电压15U_0装置通过三相相电压计算出来的零序电压16Iat_A，Ibt_A，Ict_A以Ua为参考相的角度17Ian_A，Ibn_A，Icn_A以Ua为参考相的角度18Ua_A，Ub_A，Uc_A以Ua为参考相的角度193U0_A以3I0为参考相的角度表2-2保护有效值菜单下显示的内容及说明上表的内容在液晶菜单中分7屏进行显示，图2-5给出了第1屏的显示界面，以为举例：图2-5“保护有效值”菜单界面举例界面中横线左上方显示的是菜单路径，如上图的“1\1保护有效值”表示当前界面显示的是主菜单下的“1”号菜单（为“运行状态”菜单）下的“保护有效值”菜单下的内容；横线右上方显示的是页面提示，如上图的“1/7”表示当前显示的内容为该菜单下第1屏的内容，共7屏。界面中的【】图标提示用户可按【】、【】键翻动屏幕查阅其他各屏的内容。测量有效值该界面下显示以测量为目的的有关的电量，包括测量电流和电压的有效值，以及经过装置计算出的电量，具体内容列表如下：显示顺序电量名称说明1MIa，MIb，MIc通过测量CT采集来的保护线路相电流2Ua，Ub，Uc母线相电压3Uab，Ubc，Uca母线线电压4F系统频率5P有功功率6Q无功功率7PF功率因数8Ia_A，Ib_A，Ic_A以Ua为参考相的角度(角度只在当地显示，不上传系统)9Ua_A，Ub_A，Uc_A以Ua为参考相的角度(角度只在当地显示，不上传系统)表2-3测量有效值菜单下显示的内容及说明上表的内容在液晶菜单中也分4屏进行显示，图2-6给出了第1屏的显示界面，以为举例：图2-6“测量有效值”菜单界面举例界面中横线左上方显示的是菜单路径，如上图的“1\2保护有效值”表示当前界面显示的是主菜单下的“1”号菜单（为“运行状态”菜单）下的“测量有效值”菜单下的内容；横线右上方显示的是页面提示，如上图的“1/4”表示当前显示的内容为该菜单下第1屏的内容，共4屏。界面中的【】图标提示用户可按【】、【】键翻动屏幕查阅其他各屏的内容。开入量状态该界面下显示各个开关量输入的分\合状态，装置提供了14个开入量和10路开入量两种方式的输入接口（订货时需注明）。任一开关量输入接口均可通过装置菜单的“系统设置\开入矩阵”配置为特定的应用；而若输入接口不定义，则用作接收一般开关量信号。以14路开入量为例，显示14个开入量的分\合状态时，液晶菜单中分7屏进行显示，图4.7给出了第2屏的显示界面，以为举例：图2-7“开入量状态”菜单界面举例界面中横线左上方显示的是菜单路径，如上图的“1\3开入量状态”表示当前界面显示的是主菜单下的“1”号菜单（为“运行状态”菜单）下的“开入量状态”菜单下的内容；横线右上方显示的是页面提示，如上图的“2/7”表示当前显示的内容为该菜单下第2屏的内容，共7屏。界面中的【】图标提示用户可按【】、【】键翻动屏幕查阅其他各屏的内容。各开入量名称后面显示的是对应开入量的定义，如上图所示的“远方位置”，开入量名称右侧对应着表示开入量开关状态的图标，【】表示开入量处于断开状态，【】表示开入量处于闭合状态。注：各外部开入量可由软件自定义。电能值该界面下显示电度脉冲计数值和装置根据采集的电压、电流计算出来的实时电度值。装置所配置的14个开关量输入接口可以用来接收4组电度脉冲信号（可通过装置菜单或上位机软件进行配置）。显示的具体内容列表如下：显示顺序电量名称说明1+Wh正有功电度值，实时计算2-Wh负有功电度值，实时计算3+Varh正无功电度值，实时计算4-Varh负无功电度值，实时计算5P_Ep+脉冲正有功电度计数值，累计来自所配置开入量的脉冲数6P_Ep-脉冲负有功电度计数值，累计来自所配置开入量的脉冲数7P_Eq+脉冲正无功电度计数值，累计来自所配置开入量的脉冲数8P_Eq-脉冲负无功电度计数值，累计来自所配置开入量的脉冲数表2-4电能值菜单下显示的内容及说明上表的内容在液晶菜单中分2屏进行显示，图2-8给出了第1屏和第2屏的显示界面：第1屏第2屏图2-8“电能值”菜单界面界面中横线左上方显示的是菜单路径，如上图的“1\4电能值”表示当前界面显示的是主菜单下的“1”号菜单（为“运行状态”菜单）下的“电能值”菜单下的内容；横线右上方显示的是页面提示，如上图的“2/2”表示当前显示的内容为该菜单下第2屏的内容，共2屏。界面中的【】图标提示用户可按【】、【】键翻动屏幕查阅其他屏的内容。谐波电量该界面下显示测量电流和测量电压的谐波（包括直流分量、基波和各次谐波），装置能计算实时相电压和相电流的0～31次谐波并作实时显示。具体的显示内容列表如下：显示顺序电量名称说明1MIaA相测量电流，装置显示其0～31次谐波2MIbB相测量电流，装置显示其0～31次谐波3MIcC相测量电流，装置显示其0～31次谐波4Ua（Uab）A相测量相电压（V型时为线电压Uab），装置显示其0～31次谐波5Ub（Ubc）B相测量相电压（V型时为线电压Ubc），装置显示其0～31次谐波6Uc（Uca）C相测量相电压（V型时为线电压Uca），装置显示其0～31次谐波表2-5测量有效值菜单下显示的内容及说明上表电量项目的各次谐波在液晶菜单中共分36屏进行显示，图2.9给出了第3屏和第25屏的显示界面，以为举例：第3屏第13屏图2-9“谐波电量”菜单界面举例说明：界面中“-00:”后面所对应的数值为相应电量的“直流分量”，“-01:”后面所对应的数值为相应电量的“基波分量”，“-02:”～“-31:”后面所对应的数值为相应电量的“2～31次谐波分量”。界面中横线左上方显示的是菜单路径，如上图的“1\5谐波电量”表示当前界面显示的是主菜单下的“1”号菜单（为“运行状态”菜单）下的“谐波电量”菜单下的内容；横线右上方显示的是页面提示，如上图的“25/36”表示当前显示的内容为该菜单下第25屏的内容，共36屏。界面中的【】图标提示用户可按【】、【】键翻动屏幕查阅其他各屏的内容。界面中的【】图标是提示用户可按【◄】、【►】键翻动屏幕阅读其他类别谐波电量屏的内容。内部位置该界面下显示装置内部各个开关的状态，内部位置用于调试人员诊断装置运行状况。具体的显示内容列表如下：显示顺序内部位置名称显示顺序内部位置名称1开入板运行母线5手动分闸输入2开入板动作母线6内部跳闸位置3出口板运行母线7内部合闸位置4出口板动作母线表2-6内部位置菜单下的显示内容在液晶菜单中分4屏显示上表内容，图2-10给出了第2屏的显示界面，以为举例：图2-10“内部位置”菜单界面举例界面中横线左上方显示的是菜单路径，如上图的“1\6内部位置”表示当前界面显示的是主菜单下的“1”号菜单（为“运行状态”菜单）下的“内部位置”菜单下的内容；横线右上方显示的是页面提示，如上图的“2/5”表示当前显示的内容为该菜单下第2屏的内容，共5屏。界面中的【】图标提示用户可按【】、【】键翻动屏幕查阅其他各屏的内容。各开关名称的右侧对应着表示开关状态的图标，【】表示开关处于断开状态，【】表示开关处于闭合状态。报告显示菜单进入“报告显示”菜单后，界面将显示5个子菜单项，具体内容如图2-11所示。图2-11“报告显示”菜单界面界面中横线上部显示的是菜单路径，如上图的“主菜单\2报告显示”表示当前界面显示的是主菜单下的“报告显示”菜单下的内容。界面中的【】图标表示其前面所对应的子菜单项内有新的未经查阅的事件记录，其他子菜单下有新事件时其后也会有同样的图标。各子菜单下显示的是各种事件记录和记录清除的菜单，下面作分别介绍。保护事件该界面下显示保护事件记录。装置为“保护事件”记录分配了48条记录的存储空间，