DMP373微机电动机保护测控装置.doc

DMP300变电站（发电厂）综合自动化系统DMP373微机电动机保护测控装置技术使用说明书南京磐能电力科技股份有限公司2008年11月目 录1 适用范围32 主要功能32.1保护功能32.2远动功能32.3录波功能42.4通信功能42.5 GPS对时功能（选配）42.6 DA输出功能（选配）42.7积分电度43 技术指标43.1额定数据43.2功率消耗43.3过载能力53.4测量误差53.5 DA输出53.6 GPS对时53.7 积分电度53.8通讯配置53.9温度影响53.10安全与电磁兼容53.11绝缘耐压64 保护逻辑原理74.1电流速断保护74.2过流保护74.3过热保护84.4堵塞保护94.5启动时间过长94.6启动间隔保护104.7低电压保护104.8母线失压保护104.9负序过流I段保护114.10负序过流II段保护114.11零序过流保护124.12过负荷告警124.13 PT断线告警134.14 CT断线告警134.15差动速断保护134.16比率差动保护（带CT断线闭锁功能）134.17 差流告警144.18负序过流告警145 整定说明155.1整定清单155.2整定说明166 厂家设置17附图1. DMP373微机电动机保护测控装置背板端子图18附图2. DMP373微机电动机保护测控装置原理191 适用范围DMP373微机电动机保护测控装置适用于10KV及以下等级三相异步电动机的成套保护。2 主要功能2.1保护功能1)电流速断2)过流保护（包括定时限、一般反时限、非常反时限、极端反时限）3)过热保护（跳闸、告警）4)堵塞保护5)启动时间过长6)低电压保护7)失压保护8)负序过流I段保护9)负序过流II段保护（定时限、反时限）10)零序过流保护（跳闸、告警）11)启动间隔保护12)过负荷告警13)PT、CT断线报警14）差动速断保护 15）比率差动保护16）CT断线闭锁比率差动保护并告警17）差流告警18) 负序过流告警以上各种保护均有软件开关，可分别投入和退出。2.2远动功能遥测：IA、IB、IC、P、Q、COS、H 遥信：开关量遥信：一个断路器（双位置遥信），六个开关遥信，弹簧未储能，压力异常报警，压力异常闭锁事件遥信：保护事件信息遥信上送，保护动作时相应的遥信为“1”，保护返回时相应的遥信为“0” 。定值遥信：保护定值状态遥信上送，保护投入时相应的遥信为“1”，保护退出时相应的遥信为“0” 。遥脉：有功、无功积分电度；选配一组有功、无功脉冲电度。遥控：遥控开关：一组遥跳、遥合。遥控定值：实现遥控投退定值，遥控合闸为定值投入，遥控跳闸为定值退出。2.3录波功能装置具有故障录波功能，记忆最新8套故障波形，记录故障前10个周波，故障后10个周波，返回前10个周波，返回后5个周波，可在装置上查看、显示故障波形，进行故障分析，也可上传当地监控或调度。2.4通信功能装置配置两个符合IEEE802.3要求的物理层以太网通信接口，双网热备用，即有效保证网络稳定性，又保证系统的实时性和可靠性高。2.5 GPS对时功能（选配）装置配置一个专用对时接口，接入GPS对时信号，保证整个变电站的系统时钟同步。2.6 DA输出功能（选配）装置具有两路4-20mA直流输出接口，代替变送器功能，可直接接入DCS系统采集单元。2.7积分电度装置配置积分电度功能。3 技术指标3.1额定数据交流电流 5A、1A交流电压 100V交流频率 50HZ直流电压 220V、110V3.2功率消耗 交流电流回路 IN=5A 每相不大于0.5VA交流电压回路 U=UN 每相不大于0.2VA直流电源回路 正常工作 不大于10W 保护动作 不大于20W 3.3过载能力交流电流回路 2倍额定电流 连续工作 10倍额定电流 允许10S 40倍额定电流 允许1S交流电压回路 1.2倍额定电压 连续工作直流电源回路 80%110%额定电压 连续工作3.4测量误差测量电流电压 不大于0.3%有(无)功功率 不大于0.5%保护电流 不大于3%3.5 DA输出输出电流 4-20mA输出误差 不大于43.6 GPS对时 对时信号 RS485电平的IRIG-B码对时精度 不大于1ms3.7 积分电度电度精度 不少于1级3.8通讯配置通讯接口： 10Base-T/100 Base-T 通讯速率： 10M/100Mbps自适应3.9温度影响正常工作温度： -10 55极限工作温度： -25 75 装置在-1055温度下动作值因温度变化而引起的变差不大于1%。3.10安全与电磁兼容脉冲干扰试验能承受频率为1MHZ及100KHZ电压幅值共模2500V，差模1000V的衰减震荡波脉冲干扰试验.静电放电抗扰度测试 能承受IEC61000-4-2标准级、试验电压8KV的静电接触放电试验。射频电磁场辐射抗扰度测试 能承受IEC61000-4-3标准级、干扰场强10V/M的幅射电磁场干扰试验。电快速瞬变脉冲群抗扰度测试能承受IEC61000-4-4标准级的快速瞬变干扰试验。浪涌(冲击) 抗扰度试验 能承受IEC61000-4-5标准级、开路试验电压4KV的浪涌干扰试验。供电系统及所连设备谐波、谐间波的干扰试验 能满足IEC61000-4-7标准B级、电流和电压的最大允许误差不大于测量值 的5。电源电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验 能承受IEC61000-4-11标准70UT等级的电压暂降、短时中断干扰试验。 振荡波抗扰度试验 能承受IEC61000-4-12标准级阻尼振荡波干扰试验，以及电压幅值共模4KV、差模2KV的级振铃波干扰试验。工频磁场抗干扰度能承受IEC61000-4-8标准级持续工频磁场干扰试验。阻尼振荡磁场抗干扰度能承受IEC61000-4-10标准级阻尼振荡磁场干扰试验。3.11绝缘耐压 交流输入对地：大于100兆欧 直流输入对地：大于100兆欧 信号及输出触点对地：大于100兆欧 开入回路对地：大于100兆欧 能承受2KV/1min的工频耐压，5KV的冲击电压。4 保护逻辑原理一般保护功能电流只判首端电流，末端电流只作为差动保护时用。4.1电流速断保护本保护反应两相或三相（根据用户CT决定）电流的最大值，算法上能判别电动机是否处于启动状态还是正常运行状态。在启动状态和正常运行状态有两套不同的整定值，既能保证躲过电动机的启动电流又能保证电动机正常运行状态下故障的灵敏度。电动机处于启动状态IbIssetIcIhsetIaIsset1电流速断保护投入ONIbIhsetIcIhsetIaIhsetTset&1&事件记录跳闸动作显示及远传1Ihset：启动后速断电流整定值Isset：启动时速断电流整定值Tset：速断延时以下为电动机的启动判据：电流在30mS内从小于0.05A突变为2倍额定电流开关位置从跳位变为合位以上两个条件中任一条件满足，则认为电动机在启动状态，在启动延时内，保护采用启动状态时的电流定值。4.2过流保护过电流保护分定时限和反时限过电流。定时限过流保护在电动机启动完毕后自动投入；反时限根据国际电工委员会标准（IEC2554）和英国标准规范（BS142.1996）的规定，包括以下三种选择：一般反时限、非常反时限、极端反时限，用户可根据实际情况选择一种投入。tt(I/Iset) -1非常反时限过流投入ON极端反时限过流投入ON一般反时限过流投入ONt(I/Iset) -1(I/Iset)-180213.5TsetTset0.020.14TsetIcIdsetIaIdsetIbIdset&Tdset事件记录跳闸动作显示及远传定时限过流保护投入ONIdset：定时限过流整定值，Tdset：定时限延时常数Iset：反时限过流整定值，Tset：反时限延时常数对反时限过流保护，当电流大于反时限过流整定值时开始计时。4.3过热保护过热是引起电动机损坏的重要原因，特别是转子因负序电流产生的过热。过热保护分为过热保护告警和过热保护跳闸。过热保护动作判据为：式中：t：保护的动作时间（s）； ：电动机的发热时间常数（s），对应于电动机过热（过负荷）的承受能力； I1：电动机实际运行电流的正序分量（A）； I2：电动机实际运行电流的负序分量（A）； In：装置的额定电流（电动机实际运行额定电流反应到CT二次测的值）；K2：负序电流发热系数在非正常运行情况下，本装置不断计算电动机的积累过热量： H=(I1/In)2+K2(I2/In)2-1.052t式中：t：两计算点之间的间隔时间；H：等值单位过热量累加时间（s），表征电动机的过热程度。一般情况下过热保护动作条件为H。过热保护告警投入ONTTgrg&事件记录信息显示及远传事件记录动作显示及远传&跳闸过热保护跳闸投入ONTTgrtTgrg：热积累到一定值，须告警的时间常数Tgrt：热积累到一定值，须跳闸的时间常数4.4堵塞保护由于电动机所带动的负荷过大或其他原因致使电动机不能转动时，为避免损坏电动机，应及时将其切除。装置能正确区分启动或正常运转，堵塞保护在电动机启动过程中并不投入，只在启动结束后投入。当实际电流超过堵塞设定电流并达到整定延时，动作于出口跳闸。该保护在一定意义上可作为速断保护的后备保护。堵塞保护投入ONI1I1set处于启动状态&Tset事件记录动作显示及远传跳闸I1set：运行时堵塞正序电流整定值 Tset：堵塞保护启动延时4.5启动时间过长正常的启动完成后电机的运行电流将在额定值的附近，而启动时间过长（一般因机械原因），则在启动时间之后电动机的运行电流仍保持较大的值，当整定的启动时间到达后，电动机的电流仍大于整定值时本保护动作。&Tset事件记录动作显示及远传跳闸I1I1set启动时间过长投入ONI1set：正序电流整定值 Tset：整定延时，整定值应大于启动时间4.6启动间隔保护电动机运行过程中不允许频繁的启停电动机。启动时间间隔保护可有效防止太小的时间间隔内的重复启动而导致电动机过热。当电动机两次启动的时间间隔小于整定值时，第二次启动时电动机将被跳开。4.7低电压保护供电系统电压太低时可引起电动机过电流甚至堵转，而当电动机机端电压下降到60%时，电动机的自启动将发生困难，有时为保证电压恢复时重要电动机的自启动需将不太重要的电动机从系统中切除。故对不重要的电动机要装设低电压保护；一些生产工艺不允许或不需要自启动的电动机也要装设低电压保护。Uset：低电压整定值， Iset：电流闭锁定值Tset：动作延时 Ubs：失压保护电压定值4.8母线失压保护当电动机保护在运行过程中突然三相失压，而且运行电流MAX(Ia,Ib,Ic)Iset，保护动作。Uset：母线失压整定值Tset：动作延时4.9负序过流I段保护本保护由负序电流，正序电流和短延时三部分构成。它在电动机一相断线情况下启动时和匝间短路时可迅速作用于跳闸，它对保护区内非对称故障的灵敏度高于相电流速断，下面对其在各种故障情况下的行为稍作分析。1)电动机断一相启动时，作用于保护的I1、I2皆约为电动机正常启动电流的一半，肯定大于整定值，因此可立即作用于跳闸。2)电动机两相短路，I2为由电源流至故障点的负序电流，而I1=I1k+I1m(I1k为故障点的正序电流，I1m为电动机的正序负荷电流)，保护有足够的灵敏度。3)正常运行中一相断线，断线后，一般情况下，I1=I21.2In,利用I1的整定值可防止保护区外一相断线使本保护误跳闸，而由过热保护延时跳闸。4)外部两相短路，故障开始时电动机反馈较大的I1、I2，为防止本保护此时误动，其动作时间不应小于0.2S 。反馈过程结束后，I1约为正常负荷电流的一半，I10.5In，由于转矩减小使滑差增大，I1又趋向于增大。为防止I1增大至大于整定值而误动，保护的动作时间又不宜太长。这就是本保护延时定为0.2S或0.6S的根据。I2set：负序定值；I1set：正序定值；Tset：动作延时4.10负序过流II段保护 负序过流II段分负序定时限、反时限，反时限采用极端反时限。本保护由负序电流，正序电流和短延时三部分构成。它在电动机一相断线情况下启动时和匝间短路时可迅速作用于跳闸，它对保护区内非对称故障的灵敏度高于相电流速断，下面对其在各种故障情况下的行为稍作分析。 1)电动机两相短路，I2为由电源流至故障点的负序电流，而I1=I1k+I1m(I1k为故障点的正序电流，I1m为电动机的正序负荷电流)，保护有足够的灵敏度。2)正常运行中一相断线，断线后，一般情况下，I1=I2Iset负序电压U210VUbcUsetUab3Min(Ia、Ib、Ic)Max(Ia、Ib、Ic)IsetCT断线告警投入ON&4s动作显示及远传事件记录Iset：CT断线检无流的电流定值4.15差动速断保护当任一相差动电流大于差流速断定值时，瞬时动作于出口继电器。该保护可在电动机内部发生严重故障时快速切除故障变压器。4.16比率差动保护（带CT断线闭锁功能）4.16.1 比率差动保护为了防止差动保护在外部短路时，电动机有很大反馈电流使CT误差增大时误动作，采用比率差动原理。为防止因CT断线引起比率差动保护误动该保护带有CT断线闭锁功能。该保护采用分相式，即A、B、C任一相保护动作均出口，以下判据均以一相为例。当满足以下条件时比率差动保护动作 IfK=0.4K=0.5K=0.3IcdIcdqddIgd动作区If：机端电流，Icd：差动电流，Igd：拐点电流Icdqd：差动保护门坎定值，K：比率差动制动系数其中4.16.2 CT断线闭锁判断方法正常运行时，电动机两侧均无负序电流，无论是高压侧还是低压侧出现CT断线，只要不是三相断线，均会产生负序电流，故可用负序电流作为CT断线的判据。CT断线时，闭锁比率差动保护。由于CT断线闭锁功能是比率差动保护的辅助功能，必须是比率差动保护投入，该功能才起作用。CT断线判据为：在相电流不大于1.2倍额定电流，且两侧均有电流时1断线侧三相电流绝对值之和小于非断线侧三相电流之和；2断线侧负序电流大于非断相侧负序电流的两倍； 3断线侧负序电流I20.1+0.15MAXIA,IB,IC,其中I2,IA,IB,IC均为断线侧电流。4.17 差流告警 Icd: 差动电流； Icdset：差动电流告警整定值4.18负序过流告警 Iset：负序过流告警电流，Tset：时间整定值5 整定说明5.1整定清单序号动作类型保护投退定值名称整定范围整定步长1电流速断电流速断ON/OFF启动时定值0.5100A0.01A启动时定值0.5100A0.01A速断延时020S0.01S2过流保护定时限过流ON/OFF一般反时限ON/OFF非常反时限ON/OFF极端反时限ON/OFF电流定值0100A0.01A定时限延时0100S0.01S电流定值0100A0.01A时间常数0100S0.01S3过热保护过热保护告警ON/OFF过热保护跳闸ON/OFF告警时间系数180m0.01m跳闸时间系数180m0.01m负序系数1204堵塞保护堵塞保护ON/OFF正序定值0.5100A0.01A动作延时0.1300S0.01S5启动时间过长启动时间过长ON/OFF正序定值0.5100A0.01A动作延时0.1300S0.01S6低电压保护低电压保护ON/OFF电流闭锁ON/OFF低电压定值2090V0.01V动作延时010S0.01S电流闭锁定值05A0.01A7失压保护失压保护ON/OFF低电压定值050V0.01V动作延时010S0.01S8负序过流I段保护负序过流I段保护ON/OFF负序定值0.5100A0.01A正序定值0.5100A0.01A动作延时0.20.6S0.01S9负序过流II段保护负序过流II段定时限保护ON/OFF负序定值0.5100A0.01A正序定值0.5100A0.01A动作延时0.20.6S0.01S负序过流II段反时限保护ON/OFF负序定值0.5100A0.01A正序定值0.5100A0.01A动作延时0.20.6S0.01S10零序过流保护零序过流跳闸ON/OFF零序过流告警ON/OFF零序定值0.015A0.01A动作延时0.1300S0.01S11启动间隔保护启动间隔保护ON/OFF动作延时180m0.01m12过负荷告警过负荷告警ON/OFF告警电流0.510A0.01A动作延时050S0.01S13机卡保护机卡保护ON/OFF14CT断线告警CT断线告警ON/OFFCT断线无流定值0.1300A0.01A15PT断线告警PT断线告警ON/OFF检无压定值030V0.01V检无流定值02A0.01A16额定电流0.0520A0.01A17启动时间0.1300S0.01S18差动速断差动速断ON/OFF速断电流定值170A0.01A19比率差动比率差动ON/OFF门坎电流定值0.55A0.01A比率系数0.210.01拐点电流定值110A0.01A20差流告警差流告警ON/OFF差流告警定值0.510A0.01A21CT断线断线闭锁ON/OFF22负序过流告警负序过流告警ON/OFF告警电流0.510A0.01A动作延时050S0.01S5.2整定说明1）额定电流In它是正确整定所有保护的基础，将电动机的额定电流除以电流互感器的变比即为In。2）负序过流保护负序过流保护的I1、I2整定原则已经在原理中说明。可以取I2=0.60.8In， I1=1.41.6In，其整定时间对大容量电动机可取0.2秒，中小电动机可取0.6秒。3）堵转保护堵转保护的允许堵转时间t：由于在算法上可区别堵转和正常起动，可取由试验所得的启动时间作为t的整定值。堵转的正序电流定