低压电机保护装置需求规格书

WJQ-271

低压电机保护装置

需求规格说明书

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评审记录

对《町Q-271低压电机保护装置项目开发计划VI.00》的评审意见:

1、对输入输出部分重新说明，明确各项技术参数。

2、细化各个功能点，增加龙各个功能点的性能描述。

3、检查需要满足的电力技术指标，要满足最新的标准。

上述问题修改验证后，由雷贤忠验证后，本文件即可发布。

评审人员签字:

问题修改验证结果：

各个问题均已得到妥善解决，需求规格说明书可以发布。

验证人签字：时间：2010年04月20日

变更日志

编号版本修改内容修改人修改日期

1V0.10创建初稿

2V0.20内部评审

3VI.00发布

目录

1引言..........................................................................I

1.1目的.......................................................................1

1.2背景......................................................................1

1.3定义......................................................................1

1.4参考资料..................................................................1

2任务概述......................................................................2

2.1目标.......................................................................2

2.2用户的特点................................................................2

2.3假定和约束................................................................2

3需求规定......................................................................3

3.1对功能的规定..............................................................3

3.1.1主要功能...........................................................3

3.1.2辅助功能...........................................................4

3.1.3安全措施...........................................................5

3.1.4硬件平台......................................................5

3.1.5结构需求...........................................................5

3.2对性能的规定..............................................................6

3.2.1额定参数.............................................................6

3.2.2技术指标.............................................................7

3.2.3过载能力.............................................................7

3.2.4环境条件.............................................................7

3.2.5绝缘性能.............................................................8

3.2.6耐湿热性能...........................................................8

3.2.7机械性能.............................................................8

3.2.8电磁兼容.............................................................9

3.2.9型式试验.............................................................9

3.2.10测控性能............................................................9

3.3输入输出要求..............................................................9

3.3.1电源输入范围.........................................................9

332开关量输入电平.......................................................9

3.3.3继电器出口容量......................................................9

3.3.4模拟量输出...........................................................9

3.4故障处理要求..............................................................9

3.5其他专门要求.............................................................10

4运行环境规定.................................................................11

4.1环境温度.................................................................11

4.2耐湿热性能...............................................................II

4.3接口....................................................................11

4.3电磁兼容.................................................................II

WJQ-271低压电机保护装置需求规格说明书

1引言

1.1目的

本文档是对WJQ-271低压电机保护装置的要求进行详细分析和讨论后得出的需求规格说明书，旨在明

确客户对WJQ-271低压电机保护装置需求。通过本需求规格说明书，可以了解到WJQ-271低压电机保护

装置的开发背景、设计要求、功能需求等。

本文档面向的读者是：WJQ-271低压电机保护装置项目开发负责人、评审人员

1.2背景

项目名称：WJQ-271低压电机保护装置

该项目是在充分的市场调研后，由公司副总工提出项目建议，由研发中心硬件部组织组织开展具体研

发工作的，项目有着很好的市场前景。

1.3定义

以下列出本报告中专门术语的定义、英文缩写词的原词组和意义、项目组内达成一致意见的专用词汇,

同时继承全部的先前过程中定义过的词汇。

词汇名称词汇含义备注

起动时间过长保护电机起动时间超过设定值后，保护动作

起动过流（堵转）保护电机启动过程中，出现的最大电流超过设定值，保护动作

短路（堵转）保护电机出现了大于设定电流值时，保护动作

过载保护电机运行过程中，负载大于200W时，保护按反时限曲线动作

防爆电机IE热过载保护电机的热容量得到100%时，保护动作

欠载保护电机负载小于设定值时，保护动作

电流不平衡保护电机的三相电流不平衡度大于设定值时，保护动作

DCS联锁当开入量设定为DCS联锁，并开入有效时，保护动作

1.4参考资料

编号资料名称说明

1WJQ-270系列低压电机保护测控装置

2W.IQ-210系列单相网络电力仪表

1

WJQ-271低压电机保护装置需求规格说明书

2任务概述

2.1目标

WJQ-271低压电机保护装置，是低压电机保护测控装置系列的低端产品。WJQ-271的设计采用WJQ-210

平台的模具壳体，配合外置电流互感器，实现最基本的电流保护功能，采用段码液晶显示，另加入两个指

示灯。WJQ-271只带2路跳闸出口，以及1路告警出口，不带电机启动控制出口。

2・2用户的特点

该装置需要具有相关的专业知识，并对装置功能有充分了解的人员操作。

2.3假定和约束

项FI周期约为4个月，开发人员能力、经验有限，按时完成项FI的挑战较大。

装置是在已有硬件的基础上修改得来的，之前的硬件需要满足EMC三级试验要求，目前需要满足EMC

四级试验要求，可能存在风险。

2

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3需求规定

［以下各小节可节选或者合并。］

3.1对功能的规定

WJQ-271

电流保护（无电压输入、无控制出口、CT外置）

功能功能选项1

实时测量相电流：la,lb,1c▲

电流序分量：H,⑵10▲

电流不平衡度▲

热容量等级▲

保护功能起动保护起动超时▲

起动过流（增转）▲

短路（堵转）保护▲

过载保护▲

电流保护tE热过载▲

电流不平衡▲

欠载▲

DCS联锁□

控制方式保护模式▲

统计与事运行状态统计、保护事件、告警事件、遥信变位、▲

件记录控制器操作记录（事件均带时标）、起动记录

开入开关量输入4路，SOE,32个事件□

开出跳闸出口2路（1路常闭触点，1路常开触点）▲

可编程出口I路□

模拟量4〜20mA/0〜5VDC输出1路□

通讯接口RS485M0DBUS-RTU□

CANBUSM0DBUS-RTU□

3.1.1主要功能

1实时测■

（1）电流：三相电流、剩余电流

（2）相间电流不平衡度

（3）热容量等级

2保护功能

3

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保护梏具备完善的电流、过热保护功能。主要包拈:

(1)起动时间过长保护

(2)起动过流(堵转)保护

(3)短路(堵转)保护

(4)过载保护

(5)防爆电机正热过载保护

(6)欠载保护

(7)电流不平衡保护

(8)DCS联锁

3控制方式

功能描述

控制方式保护模式

4输入输出功能

(1)4路开关量输入功能：可选AC/DCIIOV、AC/DC220V.DC24V

(2)3路继电器输出功能：干接点，2N0、INC。1N0和INC用于跳闸出口，1N0用于跳闸、告警输

出，或遥控输出。(NO：常开，NC：常闭)

(3)1路模拟量输出功能：4〜20mA/0〜5V可选，变送对象可编程，带隔离。

5人机互动功能

通过段码液晶显示实时运行参数，四个按键输入。

加入两个指示灯：一个绿色表示“运行”，一个红色表示“告警”.

3.1.2辅助功能

1统计功能

(1)系统运行统计：当前运行时间、当前停车时间、累计运行时间、累计停车时间、最后一次启动电

流、最后一次启动持续时间、输入输出状态、运行状态指示。

(2)32个保护动作和告警事件、32个开入量变位事件和系统事件(定值修改、事件删除)。

2通讯功能

(1)1路RS485接口：用于主机与后台系统组网通讯，均采用标准MODBSU协议，带隔离。

(2)CAN接口(可选)：在CAN底层协议基础上运行MOD3US规约。

4

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3.1.3安全措施

1自检功能

(1)AD的自检

将AD的参考电压接入AD的一个采样输入通道。若得到的采样值与理论值相差超过一定的范围，则可

判定AD模块出错，给出告警信号，闭锁保护功能。

(2)铁电的自检

装置的定值以及事件记录均通过铁电进行备份。存取供电时，每个独立的数据块，均带有YRC校验码。

每次存完数据，均需再次读出数据及校验码，进行CRC校验，判断存数据是否成功。若连续多次存数据不

能通过校验，则判定铁电出错，给出告警信号。

(3)保护定值的自检

装置内部保存着各保护定值的范围，定期对保护定值进行校验，判断保护定值是否出错。若定值出错,

则给出告警信息，闭锁保护功能。

(4)装置电源的自检

装置将电源芯片的输出电压送入AD采样通道，实时检测系统电源是否正常(正常为3.3V)。电源芯片的输

出电压经电阻分压后，送入铁电内部的电压比较器，比较器输出端接入CPU的外部中断输入管脚。当电源

芯片的输出电压低于设定的门限值时，电压比较器输出由高电平转换为低电平，触发CPU产生中断。CPU

捕获该中断事件、则可.判定装置电源异常，给出告警信号，井闭锁保护功能。

2毫秒级对时

装置应能实现亳秒级对时，准确记录各个事件发生的时间及先后顺序。

3.1.4硬件平台

硬件平台采用32位的ST公司工控微控制器STM32F103系列作为保护、通讯以及人机界面的处理中心,

采用其内部高速12位AD完成平台的采样工作。

3.1.5结构需求

WJQ-271采用叼Q-210系列的结构设计，需要做以下改动：在面板上加装两个指示灯；将原先的电压、

电流输入端子(4P,7.62nlm间距)定义为电流输入端，引入外部CT变送后的电流输入。端子类型及数目

同WJQ-210o

1箱体结构

箱体采用优质工程塑料注塑成形，箱体尺寸为96X48X92亳米(长X宽义深)，开I」尺寸为91X45

亳米(长义宽)。

2插件方式

5

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PCB板件连接方式采用CPU板在前，功能插件后插按方式。盒体采用可敲落出口方式，功能板采用组

合式端子，可屏蔽不需要的出口。

装置一共有三块板子：

电源和采集板：包括装置电源模块、电流采样电路。

主控板：也即为面板，CPU处理，按键处理，段式液晶显示电路，指示灯。

通讯输入输出板：包括通讯转换，开入开出电路，模拟量输出电路。

3端子方式

交流端子采用直通方式，端子螺丝固定在插件上。其他端子都选用欧式端子，插座焊接在每个插件上,

插头螺丝连接引线。

4面板结构

面板与盒体采用卡口安装，无需使用螺丝。段式液晶和指示灯直接焊接在面板上。

3.2对性能的规定

3.2.1额定参数

工作电源

输入范围85〜264Vac/47〜63Hz,或85〜264Vde

允许偏差-20%-+15%

额定功耗不大于5W

额定交流

交流电流2A、6.3A、25A、100A（外置互感器,二次侧均为10mA）；250A、500A、

800A（外置互感器，二次侧均为5A）

额定频率50Hz或60Hz

功率消耗

交流电流回路每相<0.5VA(5A时)，每相<0.IVA(1A时)

出口容量

信号出口1250VA.90W(最大开断电流：30V(DC)、250V(AC)/3A)

动作出口1250VA.90W(最大开断电流：30V(DC)、250V(AC)/3A)

开入电平

开关量开入DC/AC220V(110V),DC24V(订货时需注明)

6

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3.2.2技术指标

1保护元件

保护电流

范围0.051、〜IOIN（IN为额定电流）;0.051、〜1.2八（零序电流）

级差0.01A

误差W3%

角度

范围0-360°

级差V

误差W3°

频率

范围45〜65Hz

级差0.01Hz

误差W0.01Hz

2时间元件

瞬时动作误差1.2倍额定值：W40ms,5.0倍额定值：W25ms

延时动作误差W±2()ms

tE和热过载时间误差W3%

3参■精度

遥信分辨率W21ns

模拟量输出准确度±0.5%

323过载能力

交流电流通道2In,连续；IOIn,10s；40In,Is

324环境条件

工作温度-20℃~+70℃

贮存温度-40℃〜+80℃

相对湿度£95%（无凝露）

大气压力80~110Kpa

7

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3.2.5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20MQ0

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Imin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脸

326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1.5MQo

介质强度

不小丁正常情况下规定的试验电压的75%o

3.2.7机械性能

振动装置能承受国标GB/T7261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GB/T7261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GB/T7261中规定的严酷等级为I级的碰撞试验

8

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3.2.8电磁兼容

静电放电满足GB/T14598.14-1998(idtIEC6()255-22-2:1996)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

快速瞬变干扰通过GB/T14598.10-2007(idtIEC60255-22-4:1992)规定的4级试验

1MHz脉冲群干扰通过GB/T14598.13-2008(cqvIEC60255-22-1:2007)规定的3级试验

浪涌（冲击）抗扰度通过GB/T17626.5—2008(idtIEC61000-4-5:2005)规定的4级试验

3.2.9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

3210测控性能

符合DL/T630-1997,交流采样远动终端技术条件

3.3输人输出要求

3.3.1电源输入范围

85〜264Vac/47〜63Hz,或85〜264Vde,-20%〜+15%,不大于5W。

3.3.2开关■输入电平

开关星输入电平：DC/AC220V,兼容DC/AC11OV,可定制DC24V

3.3.3继电器出口容量

输出形式机械式触点

触点最大接触电阻30mohm@lA,初始值

最大开关电压277Vac,30Vdc

最大开关电流3A(不允许断弧)

触点与线圈间耐受电压2500Vacmis

3.3.4模拟量输出

>电压型输出：0~5VDC

>电流型输出：4~20mADC

3.4故障处理要求

>上电白检：设备上电时自检RAM、FLASHRAM、