RCS-9643B 南瑞电动机保护测控装置 V1.00

1、RCS-9643B 电动机保护测控装置1. 基本配置及功能 1.1 基本配置RCS-9643B为用于3-10KV电压等级中高压大型电动机保护测控装置，可在开关柜就地安装。 保护方面的主要功能有：1）电流纵差保护磁平衡差动保护；2）短路保护和启动时间过长及堵转保护：二段定时限过流保护；3）不平衡保护（包括断相和反相）：二段定时限负序过流保护，一段负序过负荷报警，其中负序过流段与负序过负荷报警段可选择使用反时限特性；4）过负荷保护；5）过热保护：分为过热报警与过热跳闸，具有热记忆及禁止再启动功能，实时显示电动机的热积累情况；6）接地保护：零序过流保护；7）低电压保护；8）过电压保护；9）低周保护；

2、10）失步保护；11）低功率保护；12）两路非电量保护；13）独立的操作回路及故障录波。测控方面的主要功能有：1）3路遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信；2）正常断路器遥控分合；3）P、Q、IA、IC、COS等模拟量的遥测；4）开关事故分合次数统计及事件SOE等；5）4路脉冲输入。保护信息方面的主要功能：1）装置描述的远方查看；2）装置参数的远方查看；3）保护定值、区号的远方查看、修改功能；4）保护功能软压板状态的远方查看、投退；5）装置保护开入状态的远方查看；6）装置运行状态（包括保护动作元件的状态和装置的自检信息）的远方查看；7）远方对装置实现信号复归；8）故障录波（包括波形数据上送）功

3、能。1.2 技术数据1.2.1 额定数据 直流电源： 220V， 110V 允许偏差+15， -20 交流电压： 100/V，100V 交流电流： 5A，1A 频 率： 50Hz1.2.2 功耗 交流电压： < 0.5VA/相 交流电流： < 1VA/相 (In =5A) < 0.5VA/相 (In =1A) 直 流： 正常 < 15W 跳闸 < 25W1.2.3 主要技术指标1.2.3.1差动保护 整组动作时间 差动速断 < 25ms(1.5倍整定值) 比率差动 < 45ms(2倍整定值) 起动元件 差动电流起动元件，整定范围为0.3In0.5In，

4、级差0.01A 差动速断保护整定范围为3Ie8Ie。 CT断线可通过整定控制字选择闭锁比率差动保护出口或仅发报警信号。 电流定值误差 < 5% 比率差动制动系数0.30.5可调1.3.3.2 电流电压保护 电流定值： 0.1In20In 零序电流定值： 0.02A15A 低电压定值 ： 10100V 过电压定值 ： 100120V 电流电压保护时间定值： 0100S 电流电压定值误差： 5 时间定值误差： 0.1%整定值+35ms1.3.3.3 远动功能 遥测量计量等级： 电流 0.2级 其他： 0.5级 遥信分辨率： 1ms 信号输入方式： 无源接点2 装置原理2.1硬件配置及逻辑框图

5、见附图RCS-9643B2.2模拟量输入外部电流及电压输入经隔离互感器隔离变换后，由低通滤波器输入至模数变换器，CPU经采样数字处理后，形成各种保护继电器，并计算各种遥测量。Ia1、Ib1、Ic1为机端保护CT输入，Ia2、Ib2、Ic2为中性点侧保护CT输入。IA、IC为专用测量CT输入。Ios零序电流输入可用作零序过流保护用（报警或跳闸），零序电流的接入最好用套管零序电流互感器接入，若无套管零序电流互感器，在保证零序电流能满足接地保护精度要求前提下用三相电流之和即CT的中性线电流。UAB、UBC、UCA输入在本装置中既作为低电压保护、高电压保护和低周保护的电压输入，同时也与IA、IC一起计

6、算形成本线路的P、Q、COS、Kwh、Kvarh。2.3软件说明2.3.1 纵差保护电动机纵差保护是电动机相间短路和匝间短路的主保护。2.3.1.1 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。2.3.1.2 比率差动保护 图2.3.1 纵差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任一相比率差动保护动作即出口跳闸。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 Ie时 |IT+IN|-Icdqd > Kbl

7、3;|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。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。装置的比率差动由传统比率差动和高值比率差动构成，两者任一满足均出口跳闸。本装置中比率差动有传统比率差动和高值比率差动构成，两者任一满足均出口跳闸。传统比率差动算法由上式构成，通过整定选择比率制动斜率，另外固定含有两个辅助判据：1） 正常运行时，固定投入15%二次谐波制动判据和20%三次谐波制动；2） 比率差动单相动作延时100ms出口；高值比率差动定值门槛固定为1.2Ie，斜率固定为1

8、.0，不需整定。任一相高值比率差动动作延时40ms出口；2.3.1.3 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。2.3.1.3.1 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0.08In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。2.3.1.3.2 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：1）起动前各侧最大相电流小于0.08In；2）起动后最大相电流大于过负荷保护定值Igfh；3）起动后电流比起动前增加。机端、中

9、性点的两侧六路电流同时满足下列条件认为是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）其余各路电流不变。通过控制字CTDXBS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。2.3.1.4 磁平衡差动保护磁平衡差动保护，俗称“小差动保护”。当电动机安装磁平衡式电流互感器时，控制字CPHCD投入，CDSD、BLCD、CTDXBS退出，此时磁平衡差动保护投入，差动速断保护、比率差动保护、CT断线判别功能退出。磁平衡差动保护的电流从装置中性点侧电流回路（第二组保护CT）输入，过流定值取自Icdqd。若未装

10、设磁平衡式电流互感器，但装置所引入的电流已经是差动电流，其接线和整定原则同磁平衡差动保护。2.3.2 定时限过流保护 本装置设两段定时限过流保护。段相当于速断段，电流按躲过启动电流整定，时限可整定为速断或带极短的时限，该段主要对电动机短路提供保护；段是定时限过流段，在电动机启动完毕后自动投入，该段电流也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。2.3.3 不平衡保护2.3.3.1 负序过流保护 当电动机三相电流有较大不对称，出现较大的负序电流，而负序电流将在转子中产生2倍工频的电流，使转子附加发热大大增加，危及电动机的安全运行。装置设置两段定时限负序过流保护，

11、分别对电动机反相断相，匝间短路以及较严重的电压不对称等异常运行工况提供保护。其中负序过流段作为灵敏的不平衡电流保护，可通过控制字FGLFSX选择采用定时限还是反时限。根据国际电工委员会标准（IEC255-4）和英国标准规范（BS142.1966）的规定，本装置采用其标准反时限特性方程中的极端反时限特性方程(extreme IDMT.)： 上式中，为电流基准值，取负序过流段定值I2zd2；为时间常数，取负序过流段时间定值T2zd2，范围为01S。2.3.3.2负序过负荷报警装置的负序过流段未投入时，自动作为负序过负荷报警功能投入，可通过定值控制字FGLFSX选择采用定时限还是反时限，若采用定时限

12、，其定值可按大于电动机长期允许的负序电流整定。若采用反时限，其特性方程仍然采用2.3.3.1中的极端反时限特性方程，式中，取负序过负荷报警定值I2gfh；取负序过负荷报警时间定值T2gfh，范围为01S。由于负序电流的计算方法与电流互感器有关，故对于只装A、C相电流互感器的情况，控制字CT2必须整定为“1”。2.3.4 过负荷保护过负荷保护反应定子电流的大小，装置设置了一段定时限段，可通过控制字选择投报警或跳闸。2.3.5 过热保护 过热保护主要为了防止电动机过热，因此在装置中设置一个模拟电动机发热的模型，综合计及电动机正序电流和负序电流的热效应，引入了等值发热电流Ieq，其表达式为： Ieq

13、2 = K1*I12+K2*I22 式中 K1 = 0.5，防止电动机正常启动中保护误动； K1 = 1.0，在整定的启动时间Tqd以后，I12 值不再故意减小； K2 = 310，模拟I22的增强发热效应，一般可取为6。 保护动作方程：(Ieq/Ie)2-(1.05)2*t 式中 ：电动机热积累定值，即发热时间常数HEAT当热积累值达到HEAT GRBJ（过热报警水平）时发报警信号；当热积累值达到HEAT时发跳闸信号。电动机被过热保护动作跳闸后，不能立即再次启动，要等到电动机散热到允许启动的温度时，才能再启动。在需要紧急启动的情况下，通过装置引出的热复归接点强制将热模型恢复到“冷态”。2.3

14、.6 零序过流保护 反应电动机定子接地的零序过流保护，根据不同场合可通过控制字选择投报警或跳闸。2.3.7低电压保护 三个线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位置闭锁。当三个线电压小于10V时，装置认为是三相PT断线，自动立即闭锁低电压保护。2.3.8 过电压保护三个线电压均大于过电压保护定值，时间超过整定时间时，过电压保护动作。过电压保护经TWJ位置闭锁。2.3.9 低频保护 装置配有低电压闭锁（低电压闭锁定值固定为AB相间电压30V）功能的低周减载保护。当装置投入工作时频率必须在50±0.5Hz范围内，低周保护才允许投入。2.3.10

15、 失步保护失步保护应用检测电动机的功率因数角的原来构成，同步电动机正常运行时一般工作于过激状态，功率因数角为负。当同步电动机失步时必定为欠激，功率因数角为正。失步保护固定经低电流闭锁（用于防止电动机空载时保护误动，闭锁电流可整定）。2.3.11 低功率或逆功率保护 低功率或逆功率保护用于防止电源中断在恢复时造成同步电动机的非同步冲击。低功率保护适用于母线上没有其他负荷的情况，而逆功率保护使用于母线上有其他负荷的情况，均作用于跳闸（低功率和逆功率保护不能同时投入，如果两者同时投入则为低功率保护）。低功率或逆功率保护在电动机电流大于0.5A或电压大于5V方可能动作。2.3.12 非电量保护 装置设

16、置两路非电量保护，分别通过控制字FDL1、FDL2选择经延时跳闸。其中非电量1保护最短固有延时为30ms，最长延时达100S，非电量2保护最短固有延时为100ms，最长延时可达100分；其中非电量2保护控制字FDL2若退出，则为报警方式。2.3.13 PT断线检查 当低电压保护或零序过压保护投入时，装置自动投入PT断线检查功能。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0.06In；b) 负序电压大于8V。满足以上任一条件延时2.5秒报PT断线，断线消失后延时10秒返回。PT断线期间，自动退出低电压保护保护。2.3.14 装置告警当CPU检测到本身硬件故障时，发出装置报警

17、信号同时闭锁整套保护。硬件故障包括：1）EPROM出错；2）定值出错；3）电源故障。 当装置检测出如下问题时，发出运行异常报警：1）断路器在分位且有电流（机端任一相电流大于0.06In），经10秒延时报TWJ异常；2）PT断线；3）CT断线；4）控制回路断线；5）当系统频率低于49.5HZ，经10秒延时报频率异常；6）负序过负荷报警；7）过负荷报警；8）过热报警；9）零序过流报警；10）非电量报警。2.3.15 遥信、遥测、遥控功能 遥控功能主要有三种：正常遥控跳闸操作，正常遥控合闸操作，接地选线遥控跳闸操作。 遥测量主要有：IA、IC、COS、P、Q和有功电度、无功电度及脉冲电度。所有这些量

18、都在当地实时计算，实时累加，三相有功无功的计算消除了由于系统电压不对称而产生的误差，且计算完全不依赖于网络，精度达到0.5级。遥信量主要有：4路遥信开入、装置变位遥信及事故遥信，并作事件顺序记录，遥信分辨率小于2ms。2.3.17 对时功能装置具备软件（通讯报文对时）和硬件脉冲对时功能（GPS差分电平对时）。3 装置跳线说明 DC板：JP1、JP2的跳线跳1-2，则DC板上备用继电器动作受起动继电器QDJ控制，跳2-3则不受起动继电器QDJ控制，本装置的JP1跳2-3，JP2跳1-2。 OUT板：本装置的JP1、JP2均不需要跳线。 CPU板： JP1为时钟同步口的匹配电阻跳线，JP2为RS-

19、485串口的匹配电阻跳线，JP3为WORLDFIP现场总线通讯口1的匹配电阻跳线，JP4为WORLDFIP现场总线通讯口2的匹配电阻跳线。4 装置背板端子及说明4.1装置背板端子见附图RCS-9643B背板端子4.2背板端子说明端子401、402为装置事故跳闸（推事故画面）。端子403为遥控正电源输入，404为控制直流电源220V+（110V+）端子405接断路器跳闸线圈。端子406接断路器合闸线圈。端子407为跳位继电器负端。端子408为手动跳闸输入，端子409为保护跳闸输入，跳闸操作回路中带保持继电器。端子410为合闸输入，在本装置中，手动合闸与外来合闸合并为一个合闸输入且合闸操作回路中带

20、保持继电器。端子411为控制直流电源220V-（110V-）端子412415为远动信号，当开关柜保护单元与监控单元必须独立配置时与监控单元的遥信单元相接口，用来反映保护测控装置的基本运行情况，分别为：装置故障（包括直流消失）、保护动作（不保持）、控制回路断线。端子416为保护跳闸出口，出口继电器的另一端已固定联结控制电源220V+（110V+）。（416与409之间供用户设置跳闸压板）端子417空端子418420为位置信号输出。在本装置的操作回路中未考虑弹簧或气压闭锁接点，我们推荐优先采用开关本身的闭锁回路，若开关不具备闭锁功能，则可加装ST6气压闭锁模块来实现。另外，装置中具备防跳回路。端子

21、301302为电动机保护动作接点，自保持，在信号复归时返回。端子303304为过热禁止再启动接点。可将该接点串联至合闸线圈回路中（304接406，303接合闸线圈）。端子305316均为220V（110V）光耦开入，其公共端为317，该端子应外接220V（110V）信号电源负端。端子305307为遥信量开入节点。端子308309为两路非电量开入。端子310为外部信号复归开入节点。端子311为热复归接点开入。端子312为闭锁失步保护接点开入。端子313为失步保护投入压板开入。端子314为低电压保护投入压板开入。端子315为纵差保护投入压板开入。端子316为装置检修状态开入，当该位投入时表明开关正

22、在检修，此时将屏敝所有的远动功能。（仅适用于DL/T667-1999规约）端子318319为保护用直流电源，320为装置接地。端子201205为24V光耦输入，其一端已在内部固定联结光耦24V电源的0V地，202205为四个脉冲表脉冲开入。端子206207为RS485串口。端子208为RS485地，用于外接485通讯口、485对时口的屏蔽线。 端子209210为系统对时总线接口，差分输入。端子211212为WORLDFIP现场总线口1，端子211接正，端子212接负。端子213214为WORLDFIP现场总线口2，端子213接正，端子214接负。端子215为浮空端子。端子101104为母线电压

23、输入。端子105106为空端子。端子107124为电流输入，其中端子107108为测量CT的A相输入，111112为测量CT的C相输入，109110为接地选线用零序CT电流输入，113114为保护CT的A相输入，115116为保护CT的B相输入，117118为保护CT的C相输入，119120为电动机中性点保护CT的A相输入，121122为电动机中性点保护CT的B相输入，123124为电动机中性点保护CT的C相输入。端子320、AC地应连接在一起，并与变电站地网联接。开关位置遥信已由内部自动产生，不需再引入遥信开入。5 装置定值整定 5.1装置参数整定位置名称范围备注1保护定值区号092总线地址

24、01643装置地址00001320004规约1：LFP规约 3：DL/T667-1999（IEC60870-5-103）规约5串口波特率0：4800 1：9600 2：19200 3：384006口令0099出厂时口令为“001”7保护采样上送周期0099秒步长：1秒8遥测上送周期0099秒步长：1秒9遥信确认时间10000010000MS遥信开入1、2遥信确认时间10遥信确认时间20000010000MS其他遥信开入和保护开入确认时间11CT额定一次值实际值12CT额定二次值实际值“5”：5A程序； “1”：1A程序13零序CT额定一次值实际值14零序CT额定二次值实际值15PT额定一次值实

25、际值16PT额定二次值实际值17测量CT额定一次值实际值18测量CT额定二次值实际值19显示一次值“0”：显示二次值 “1”：显示一次值说明：1. 定值区号：本装置提供10个可使用的保护定值区，整定值范围为09，整定值越限时装置自动将定值区号改为0区。运行定值区可以是其中任意一个，如果要改变运行定值区，有两种方式：其一是进入装置参数整定菜单，改变定值区号，将其值整定为所要切换的定值区号，按“确认”键，装置复位即可；其二是通过远方修改定值区号，将所要切换的定值区号下装到装置，装置自动复位后即可。2. 总线地址和装置地址：按照实际使用情况整定。当采用WORLDFIP现场总线方式通讯时，总线地址用于

26、总线初始化，每一个总线仲裁器下的总线地址必须唯一。装置地址是装置的定位表征，全站的装置地址必须唯一。如果采用485方式通讯，则总线地址是装置的定位表征，全站的总线地址必须唯一。装置地址没有任何用途，总线地址成为装置的定位表征，其整定范围也可扩展为001240。如果没有通讯，则总线地址和装置地址都没有任何用途，此时，两个地址都可以不整定。3. 规约：整定为“1”，表示串口采用LFP企业规约进行通讯测试；整定为“3”，表示串口采用DL/T667-1999（IEC60870-5-103）规约进行通讯测试；整定为其他值，表示采用WORLDFIP现场总线通讯。本项定值需要用户根据实际使用情况整定，不用通

27、讯功能时可按出厂默认值整定。出厂默认值为“0”或“1”均可，整定值越限则默认为“0”，如现场需使用通讯功能，则现场必须设置为0。4. 串口波特率：整定范围为03，整定值越限则自动默认为“3”。5. 保护采样/测量上送周期：整定值含义为保护采样/测量值（模拟量）定时主动上送的时间间隔，整定为零，表示保护采样值不需要定时主动上送，但是响应监控的查询。本项定值需要用户根据实际使用情况整定，不用通讯功能时可整定为“0”。出厂默认值为“0”。6. 遥测上送周期：整定值含义为遥测值定时主动上送的时间间隔，整定为零，表示遥测值不需要定时主动上送，但是响应监控的查询。本项定值需要用户根据实际使用情况整定，不用

28、通讯功能时可整定为“0”。出厂默认值为“1”。7. 遥信确认时间1：开入1和开入2的顺序事件通讯上送的确认时间，本项定值需要用户根据实际使用情况整定，不用通讯功能时可按出厂默认值整定。出厂默认值为“20毫秒”。8. 遥信确认时间2：其他遥信开入和保护开入的顺序事件通讯上送的确认时间，本项定值需要用户根据实际使用情况整定，不用通讯功能时可按出厂默认值整定。出厂默认值为“20毫秒”。9.CT额定一次值、CT额定二次值：本项定值需要用户根据保护CT的实际情况整定。10.零序CT额定一次值、零序CT额定二次值：本项定值需要用户根据零序CT的实际情况整定。11.PT额定一次值、PT额定二次值：本项定值需

29、要用户根据母线PT的实际情况整定。12.测量CT额定一次值、CT额定二次值：本项定值需要用户根据保护CT的实际情况整定，装置据此计算电压、电流、功率、电度的一次值。13.当“CT额定二次值”改变后，必须进入保护定值菜单，将保护定值重新写一遍（进入保护定值整定菜单，按“确认”键即可）。5.2装置定值整定序号定 值 名 称定值符号整 定 范 围整定步长备注1电动机额定电流Ie0.1In2In0.01A2电动机启动时间Tqd 0500S0.01S3差动速断定值Isdzd3Ie8Ie0.01A4差动电流起动定值Icdqd0.3Ie0.5Ie0.01A5比率制动系数Kbl0.30.50.016过流段定值

30、Izd10.1In20In0.01A7过流段定值Izd20.1In20In0.01A8负序过流段定值I2zd10.1In20In0.01A9负序过流段定值I2zd20.1In20In0.01A10过负荷保护定值Igfh0.1In3In0.01A11负序电流发热系数K23101一般可取为612发热时间常数HEAT0100分0.01分13散热时间常数COOL15倍HEAT0.01倍14过热报警水平GRBJ30%100%0.01%一般可取为80%15零序过流定值I0zd0.0215A0.01A16低电压保护定值Udyzd1090V0.01V按相间电压整定17过电压保护定值Ugyzd100120V0.

31、01V按相间电压整定18低频保护频率定值Flzd4550Hz0.01Hz19失步保护电流闭锁定值Ibs0.1In3In0.01A20失步保护功角定值0°60°0.01°21功率保护定值RPzd0.00%10.00%Sn0.01%Sn22过流段延时Tzd10100S0.01S23过流段延时Tzd20100S0.01S24负序过流段延时T2zd10100S0.01S25负序过流段延时T2zd20100S0.01S26过负荷保护延时Tgfh0100S0.01S27零序过流延时TI0zd0100S0.01S28低电压保护延时Tdyzd0100S0.01S29过电压保护延时

32、Tgyzd0100S0.01S30低频保护延时Tfzd0100S0.01S31失步保护延时Tsbzd010S0.01S32功率保护延时Trpzd0100S0.01S33非电量1保护跳闸延时Tfdl10100S0.01S34非电量2保护跳闸延时Tfdl20100分0.01分以下为整定控制字SWn，控制字的位置“1”相应功能投入，置“0”相应功能退出1*差动速断投入CDSD0，12*比率差动投入BLCD0，13CT断线闭锁比率差动CTDXBS0，14*磁平衡差动保护投入CPHCD0，1电流由第二组保护CT输入5*过流段投入GL10，16*过流段投入GL20，17*负序段投入FGL10，18*负序段

33、投入FGL20，10：报警，1：跳闸9负序段为反时限FGL2FSX0，11：反时限投入10*过负荷保护投入GFH0，10：报警，1：跳闸11*过热跳闸投入GRTZ0，10：报警，1：跳闸12过热禁止再启动投入JZZQD0，113*零序过流投入L00，10：报警，1：跳闸14*低电压保护投入DY0，115*过电压保护投入GY0，116*低频保护投入LF0，117失步保护自动投入SBA0，118*失步保护投入SB0，119*功率保护投入RP0，120*非电量1保护投入FDL10，121*非电量2保护投入FDL20，10：报警，1：跳闸22二相式CT投入CT20，1为“1”表示AC相CT接线注：1. 定值表中序号打*号的表示该元件设置了软压板。软压板状态、控制字状态均为“1”，才投入相应保护元件（如果保护元件没有软压板则只判别控制字状态），否则退出该保护元件。5.3整定原则（推荐）5.3.1 电动机启动时间Tqd：为电动机从启动到电动机转速达到额定转速的时间，考虑裕度，可整为