TOP9720M-31H(+)电动机单差动保护说明书.doc

TOP9720M电动机保护测控装置说明书 TOP9720M-31H(+)型电动机（差动）保护技 术 说 明 书珠海拓普智能仪器仪表有限公司二三年TOP9720M-31H(+)电动机（差动）保护说明书目 录第一章 概述1第二章 技术参数2第三章 装置结构4第四章 系统功能及配置7第五章 人机界面操作说明11第六章 安装说明18第七章 用户调试19第八章 定值整定21附图一 TOP9720M-31H(+)结构尺寸及安装开孔图附图二 TOP9720M-31H(+)原理接线图附图三 TOP9720M-31H(+)端子图第一章 概述一、装置简介TOP9720M-31H(+)型电动机（差动）保护，仅针对电动机差动保护而设计，同时具有电动机的本体保护和联网通信远动功能。具备最优的性能价格比，结构简单、实用、功能强，运行安全可靠。既可集中组屏，也可分散安装在开关柜上，适用于10KV及以下电压等级、容量2000KVA以上的电动机。二、总体特点 采用高性能单片机，大容量非易失性存储器，使装置功能更加强大。 TOP9720M-31H(+)提供两个可分时使用的RS485通讯接口，可方便地与其它设备进行联网通信。前面板设有一个供测试用的RS232通信接口。 具有完善的自检测功能。 记录100次掉电不丢失事件记录。这些事件均标有发生的时间及日期。 硬件实时时钟，不受装置掉电影响。装置机箱按抗振动、防尘密封设计，适合安装于开关柜等环境条件较为恶劣的现场运行。第二章 技术参数一、额定参数装置电源：直流110V340V或交流85264V两用直流电压：220V或110V（订货注明）交流电流： 5A或1A（订货注明）额定频率： 50HZ二、主要技术性能1、 功耗： 直流回路：正常工作不大于20W,动作时不大于30W交流电流回路：不大于1VA/相 （In=5A时）不大于0.5VA/相 （In=1A时）2、 采样回路精确工作范围：保护电流：0.120In3、 跳闸及信号继电器接点容量：240VAC、10A或30VDC、5A4、精度：保护精度：不超过5%三、绝缘性能绝缘电阻： 参照IEC255-5 500VDC。介质强度： 参照IEC255-5&ANSI/IEEEC37.90，电源回路、交流回路、开关量输入、继电器输出对地承受频率50HZ，电压2KV，历时1分钟的工频耐压试验。冲击电压： 在正常试验大气条件下，装置电源回路、交流回路、开出回路、外壳相互之间能承受1.2/50s的标准雷电波短时冲击电压试验，开路试验电压5KV。湿热性能： 参照IEC68-2-38四、抗电磁干扰性能群脉冲干扰： 装置承受试验电源频率为100KHZ和1MHZ，试验电压为共模2500V，差模1000V的衰减振荡波而不拒动、不误动。快速瞬变干扰： 装置能承受IEC255-22-4标准规定的快速瞬变干扰试验静电放电： 装置能承受IEC255-22-2标准规定的静电放电试验电磁场辐射： 装置能承受IEC255-22-3标准规定的辐射试验五、机械性能振动： 装置能承受IEC规定的严酷等级为I级的振动耐久能力试验冲击： 装置能承受IEC规定的严酷等级为I级的冲击耐久能力试验碰撞： 装置能承受IEC规定的严酷等级为I级的碰撞耐久能力试验六、环境条件环境温度：工作温度：-20+55，24小时内平均温度不超过35贮存温度： -25+70，在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆变化，温度恢复后，装置能正常工作。相对湿度： 最湿月的月平均最大相对湿度为95%，同时该月的月平均最低温度为25且表面无凝露。最高温度为40时，平均最大相对湿度不超过50%。大气压力：86106kPa（海拔高度2000m以下） 第三章 装置结构装置机箱采用全密封、防尘、抗振动的原则设计，以确保安装于条件较为恶劣的环境时仍具备高可靠性。装置采用整面板形式，面板上包括已汉化液晶/VFD显示器、操作按键、信号指示灯。装置内部由CPU模块、交流模块、电源模块、人机对话模块构成。一、CPU模块CPU模块原理简图如下：串行E2PROM硬件时钟人机对话NVRAMEPROMRS485-1/RS485-2 /RS232通信CPUCPLD数据采集I/O开入量 信号、告警输出出口 图31 CPU模块原理示意图CPU模块主要由以下几部分构成：1、CPU系统CPU系统由微处理器CPU、NVRAM、EPROM、串行E2PROM、CPLD等构成。其中事件记录数据存放在非易失性NVRAM中，大容量EPROM用于存放程序代码，各种整定值则存放于串行E2PROM。大规模复杂可编程逻辑器件CPLD大幅度的减少印制线路板的面积和接插件，缩短连线。四层板工艺使抗干扰性能大大增强。2、数据采集系统数据采集系统由滤波回路、多路模拟开关、A/D转换器组成。由于A/D转换器件内部包含了采样保持及同步电路，具有转换速度快、采样偏差小、功耗低及稳定性好等特点，故装置采样回路无可调元件。数据采集系统原理示意图如下：A/DMUX交流变换模块低通滤波1CPU低通滤波2. . . . . . . . . . . .图32 数据采集系统原理示意图3、开关量输入及输出本装置设有供外部输入的8路有源开关量。装置开出量通过装置B端子直接输出，如启动音响回路的事故音响接点、预告音响接点、备用保护跳闸接点。具体参照后页“附图”。保护跳闸接点靠事故解除来返回，但不小于2S。事故音响接点、预告音响接点其出口脉冲宽度为2S。即接点动作后2S返回。所有动作于告警的事件将启动预告音响接点，如CT回路断线、装置自检故障等。所有动作于跳闸的事件将启动事故音响接点，如差动等动作。4、通信部分装置提供两个可同时工作的RS485通信接口，前面板设有供调试用的RS232通信口，该RS232调试口与RS485通信口1切换使用，使用RS232调试口时须采用公司提供的专用通信电缆。对于通信口的遥控操作须设置相应通信口遥控使能。两个RS485通信接口的通信地址、波特率、通信协议均可分别设置。装置提供TOP和MODBUS两种通信协议。5、时钟回路部分装置模块内设置了硬件实时时钟，不受装置掉电影响，采用的时钟芯片精度高。二、交流模块交流模块包括机端侧电流输入、中性点侧电流输入。机端侧电流变换器线性范围为：0.120In中性点侧电流变换器线性范围为：0.120In交流模块接线原理参见附图。三、电源模块装置电源为高频开关电源，直流110V、220V或交流220V输入。模块输出三组直流电压，即+5V、+12V、12V。1、+5V为CPU等数字电路的工作电源2、12V为模拟电路工作电源四、人机对话模块本模块主要功能是显示CPU系统的输出信息，同时扫描面板上的按键状态并实时传送给CPU系统。显示模块采用12864点阵VFD或液晶，人机界面清晰易懂。配置系列装置的通用按键操作方式，使得人机对话操作方便、简单。同时考虑到低压保护等级的特点，在本模块还配置了丰富的灯光指示信息，使装置运行更为直观。第四章 系统功能及配置TOP9720M-31H(+)电动机（差动）保护是以差动保护、比率差动等为基本配置，适用于10KV及以下电压等级、容量2000KVA以上的电动机。一、保护功能及原理1、保护起动保护采用相电流突变量起动和辅助起动两种方式。1) 相电流突变起动方式相电流突变采用周/周比较，其特点是不受负荷电流影响且快速灵敏同时具有较强的抗干扰能力，表达式为： | i(k)-i(k-n)| - | i(k-n)-i(k-2n)| 其中：n为每工频周期采样点，k为当前采样点。当任一相电流突变量大于起动值，保护起动进入故障处理程序进行故障计算判别。2) 辅助起动方式保护还采用每相差电流的有效值作为辅助起动判别量，以便在没有明显突变量的情况下保护能可靠起动。考虑到电动机机端侧与中性点侧的CT可能不一致，装置对中性点侧的CT可进行平衡补偿。中性点侧的平衡补偿均以机端侧二次电流不变为基准，平衡系数计算如下：KPL=I1e/I2e式中：KPL为中性点侧平衡系数； I1e、I2e分别为电动机机端侧、中性点侧二次额定电流。补偿时分别将中性点侧各相电流与相应的平衡系数相乘。差动电流与制动电流的有关运算均是在平衡补偿后的基础上进行。2、差动保护21、差动速断 当电动机容量大于2000KW及其以上时，对于中性点侧有引出线的电动机，可采用差动保护作为电动机的多相短路保护。当A、B、C任一相差流大于整定值，差动保护将动作。22、比率差动装置依据常规比率制动原理，制动曲线如下图 Id 动作区 K Icd O Ig Ir图41 差动保护制动原理图保护动作条件如下：Id Icd 当Ir Ig 时Id Icd + K(Ir-Ig)当Ir Ig 时程序依次按相判别，当满足以上任一个条件时，比率差动动作。式中：Id = | I1-I2 |为动作电流 Ir = | I1+I2 | 为制动电流Icd为差动保护最小起动电流值，即门槛定值，用以躲过正常情况下由于电流互感器不对称造成的不平衡电流。Ig为比率制动特性拐点电流定值K为比率制动系数，一般为0.10.8I1为电动机机端侧电流I2为电动机中性点侧电流23、CT二次断线检测装置设有CT断线报警功能。在正常情况下通过检查所有相别的电流中有一相无流，即判为该相CT断线。若本侧三相均无流，则取消本侧CT断线判别。在有电流突变时，判据如下：发生突变后的电流减小（而不是增大）本侧三相电流中有一相或两相无流，且对侧三相电流均无变化满足以上条件时判为CT二次回路断线。在判为CT二次断线后，装置发出告警信号，并可选择闭锁或不闭锁比率差动保护。3、装置告警当装置检测到下列故障时，发出运行异常信号并报警。1）硬件故障：RAM、EPROM、定值出错、继电器状态不正确时，装置报警，并同时闭锁保护出口。2）PT回路断线3）CT回路断线4、信号指示装置向用户提供完整的7个信号指示（见面板图），包括： 电源装置电源指示 通信装置通信收发指示（可根据指示灯闪烁频率判断通信是否正常） 备用无定义 预告预告信号 事故事故信号 备用无定义 备用无定义动作指示灯动作后，需通过装置按键手动复归；也可通过通信口远方复归。各定值整定方式及范围见【人机界面】和【定值一览表】。5、遥信功能装置提供用户8路有源开关量输入（S1S8），SOE分辨率2ms，可通过显示界面查看其位置状态。其中开入7、开入8为非电量保护输入。开入7、开入8可通过编程设定延时（瞬时）跳闸或发信。开入18（S1S8）分别对应装置A端子的114。6、通信功能TOP9720M-31H(+)提供两个可同时工作的RS485通信接口，即串口1和串口2。两个串口的通信地址、波特率、通信协议均可分别设定。通信地址：TOP9720M-31H(+)在所有与主机相连的设备中给定的编号，可设定为19999波 特 率：与主机的通信速率，可设定为300、1200、2400、4800、9600、19200b/s。通信协议：可选项为TOP、MODBUS协议。TOP9720M-31H(+)前面板设有RS232调试口。该RS232调试口与RS485串口1共用。利用该通信口时，须使用本公司专用电缆。7、事件记录功能装置可记录NO.00至NO.99共100个带有精确到1ms的事件记录，其中显示NO.00为最近一次事件记录。总事件超出100个，则最早产生的事件记录将被新近产生的事件记录覆盖。装置掉电后事件记录仍可保存。事件记录主要内容有： 保护动作类型及动作参数； 装置告警情况； 遥信变位；第五章 人机界面操作说明一、键盘说明本装置设有八个键，说明如下：【】 使光标右移；当有带参数事件弹出时，按下此键，可查看事件记录动作参数。【】 向上翻页键，修改参数时，每按下一次，参数加1。【】 使光标左移；当查看事件记录参数时，按下此键返回事件记录菜单。【】 向下翻页键；修改参数时，每按下一次，参数减1。【EXIT】 退出本级菜单；当有事件弹出时，按下此键，返回主菜单。【ENTER】 在修改参数时，当修改完毕，按下此键，参数存入非易失存储器及串行E2PROM中；在主菜单时，选择相应项后，按下此键可进入相应子菜单。【RESET】 复归继电器或信号指示灯。【PAUSE】 可暂停事件记录推画面功能。二、显示菜单本菜单采用层状方式，操作方便，说明如下。主菜单装置型号版本信息其 它循环显示 各电气量巡 显通道系数设定校 准时钟显示时钟设定时 钟继电器输出开出传动开 出事件记录显示定值显示定值整定保护量显示开 入事 件定 值测 量开入状态显示装置若连续10分钟一直无键按下，将自动进入巡显。超过屏保整定时间则熄屏进入屏幕保护。屏保后按任意键激活显示。1、主菜单仪表上电时将显示主菜单，（若有事件记录则弹出事件记录画面） 主菜单测量 定值 事件开入 开出 时钟 校准 巡显 其他 在主菜单下，可以通过【】【】【】和【】键进行光标的移动；当光标停在所选功能上时，按下【ENTER】键进入相应的子菜单；按下【EXIT】键退回到主菜单。2、测量画面进入保护区可以查看保护电流。实时测量保 护 区3、定值画面进入定值画面，首先显示如下画面。系 统 参 数 整 定 显 示【】【】【】和【】键可以左右移动；整定功能可以修改有关定值参数；显示功能只能查看有关定值参数。【ENTER】键可以选择相应功能；【EXIT】键可以返回主菜单。进入整定功能时，显示如下画面：系 统 整 定 输入口令： 0000【】和【】键进行光标移动【】和【】键进行数值修改；密码输入完毕按【ENTER】键，若口令正确，即可进入定值整定画面，否则出现如下画面：系 统 整 定 口令错误!请重新输入!按【EXIT】键回到输入口令界面，重新输入口令。如果口令正确则进入修改定值菜单。在整定画面，【】和【】键进行光标左移和右移，【】【】用来翻页和修改参数。系统参数地 址： 0000波 特 率： 9600口 令： 0000【地址】与后台机进行通信时设定的设备编号，用于网络通信时本装置的识别。该地址在同一个系统内不能重复，其设定范围为【19999】。【波特率】波特率只可设定为【300、1200、2400、4800、9600、19200】中的一种。【口令】TOP9720M-31H(+)设置4位数口令，装置出厂时口令设定为【0000】。4、事件记录事件记录 NO.002000：05：0120：14：15：999差动保护动作按【】、【】键可以查看所有事件记录，按【EXIT】键返回主菜单。当事件记录带有动作参数时，按【】键可以查看差动动作电流。动作参数CDIA: 023.45ACDIB: 020.30ACDIC: 002.32A按【】键返回事件记录画面。5、开入菜单外部遥信状态S1:分 S2:分 S3:分S4:分 S5:分 S6:分S7:分 S8:分显示8路遥信开入量的分、合状态，按【】【】键翻页，按【EXIT】键返回主菜单。遥信S1S8分别对应装置A端子的114，即开入18。6、开出测试菜单开 出 测 试输入口令1：0000开 出 测 试输入口令2：0000开出测试用于测试出口继电器。该功能一般仅在装置调试状态下使用，在装置正式投入运行后，不允许作开出测试。在主菜单中选择“开出”按下【ENTER】键输入口令1，若口令不正确则回到初始值0000，输入正确口令按【ENTER】键则要求输入口令2，输入口令2，正确则进入第三个画面。按【EXIT】键则退回到主菜单。开出测试J1: 启动 J2:返回J3:返回 J4:返回按【】【】键移动光标到要测试的继电器，按【】【】键选择继电器“返回”或“启动”，选择好后按【ENTER】键，则继电器状态被送出；按【EXIT】键则退回到“开出测试”画面。J1J4则对应B端子7、8，5、6，4、3，2、1。7、时钟菜单进入时钟菜单，首先进入如下菜单：时 钟整定 显示按【】【】【】【】键可移动光标；【ENTER】键选择相应功能；按【EXIT】键回到主菜单。当进入整定画面时，即可调整时间：时 钟2002：05：1816：32：52【】【】键移动光标；【】【】进行数值修改，按【ENTER】键修改成功后时间继续走动，按【EXIT】键返回到主菜单。若只观察时间值，则可进入显示时间菜单。8、通道校准菜单通 道 校 准 整定显示【】【】【】【】键移动光标；【ENTER】键选择相应功能；【EXIT】键返回到主菜单。（通道校准一般用于出厂整定）进入整定时，显示如下画面通 道 校 准输入口令：0000【】【】键移动光标；【】【】键进行数值修改；密码输入完毕后，按【ENTER】键，若口令正确，即可进入通道校准画面，否则出现如下画面：通 道 校 准口令错误！请重新输入！按【EXIT】键可回到输入口令界面，重新输入口令，口令正确则进入，如下画面：通 道 校 准保护区【】【】【】【】键移动光标；【ENTER】键选择相应功能；【EXIT】键返回到通道校准的画面。按【ENTER】键进入校准画面。9、巡显菜单巡回显示实时各测量值，每隔10秒钟翻页，按【EXIT】键返回主菜单。10、暂停事件推画面菜单闭锁事件记录？YESNO在事件记录界面时，按下【PAUSE】按钮，选择“YES”，按下【ENTER】按钮可暂停事件推画面功能。该功能主要用于有大量的事件记录产生时，可暂时停止事件记录的刷新，但有关事件记录的参数装置已保存。装置进入巡显后，自动取消暂停事件推画面功能。11、其他其他菜单显示装置型号和软件版本号。TOP9720M-31H(+)电动机（差动）继电器VER：3.00按【EXIT】键返回主菜单。第六章 安装说明一、工作环境装置应安装在干燥、清洁、远离热源和强电磁场的地方。要与其他设备相隔一定距离，不能靠墙放，以保证机体周围良好的通风散热条件，机体周围的气温不超 过60。二、外箱典型的外箱是开关柜，它可以保护安装在其中装置不受油、污物、灰尘、腐蚀性气体或其他有害物质的侵袭。选择外箱时要注意保证安装和检修方便，并要有足够的空间放置有关的线、端子排、短接板和其他必要的设备。三、安装附图列出了本装置的机械安装尺寸。四、接线装置后背有四排接线端子，从左至右、从上至下依次为A端子、B端子、C端子、D端子，其中A端子、B端子为可拔插端子，C端子、D端子为大电流端子。附图给出了端子排的具体定义接线时注意交流电流的相位和极性必须连接正确，否则会得出错误的结果。五、工作电源的连接装置所需的电源为85-264VAC/0.2A或110-340VDC/0.2A。工作电源输入的L端应接交流电源的火线、N端接零线或L端接直流电源的正极、N端接负极。六、机壳接地线的连接装置的机壳必须接大地，良好的低阻抗接地可以减小电力系统振荡和暂态过程对仪表的冲击。可通过专用接地镙柱接到开关柜地，注意不要用金属门手把作接地通路。第七章 用户调试本装置及其所组屏柜均在出厂前经严格测试，故装置的调试仅检查运输安装时是否有损坏和屏柜向外的接线是否正确。由于装置具有完善的自检功能，能故障定位，而交流采样回路无可调元件，其精度由出厂时保证。一、 通电前检查通电前应检查装置外观是否良好，应无损坏，背后各端子是否接触可靠，各接键是否接触良好。装置参数是否与现场配置一致，特别是电源电压、CT额定电流、断路器控制电压等。二、绝缘检查各端子并联（通信部分不作绝缘试验），用500V摇表分别对地摇绝缘，绝缘电阻应大于100M。三、通电检查接通电源，此时装置显示事件记录画面，【电源】灯亮。四、采样通道及精度检查装置所有模拟量输入通道都应外接电流，使所加入的电流与显示一致，同时检验各模拟量通道的相位是否正确。五、出口继电器及断路器传动检