第二章DSA2142技术说明书(2.2).doc
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1、 第二章第二章 DSA2142/2142D 电动机保护测控装置 技 术 说 明 书 (V2.00) 编写:赵安国 黄宏清 校对:仇新宏 审核:顾欣欣 批准:季 侃 第二章 DSA2142/2142D 电动机保护测控装置技术说明书 目 录 1 基本配置及特点2-1 1.1 基本配置 .2-1 1.2 技术特点 .2-1 2 技术参数2-3 2.1 额定参数 .2-3 2.2 功率消耗 .2-3 2.3 直流工作电压 .2-3 2.4 过载能力 .2-3 2.5 测量元件精度 .2-3 2.6 允许环境温度 .2-4 2.7 电磁兼容性能 .2-4 2.8 绝缘耐压 .2-4 2.9 遥测计量等级
2、 .2-4 2.10 保护主要技术参数 .2-4 3 装置功能2-6 3.1 模拟量输入 .2-6 3.2 开关量输入 .2-6 3.3 继电器开出 .2-6 3.4 保护功能 .2-7 3.4.1 比率差动元件.2-7 3.4.2 差动速断保护.2-7 3.4.3 差流越限告警.2-8 3.4.4 TA 断线逻辑.2-8 3.4.5 电动机起动判别.2-9 3.4.6 电流速断保护.2-10 第二章 DSA2142/2142D 电动机保护测控装置技术说明书 3.4.7 起动反时限保护.2-10 3.4.8 堵转反时限保护.2-10 3.4.9 过电流保护.2-11 3.4.10 负序电流保护
3、.2-11 3.4.11 过负荷保护.2-12 3.4.12 过热保护.2-12 3.4.13 欠电流保护.2-14 3.4.14 低电压保护.2-14 3.4.15 零序过流保护.2-14 3.4.16 零序方向告警.2-14 3.4.17 失步保护.2-15 3.4.18 TV 断线检测.2-15 3.4.19 反时限原理.2-16 3.5 测控功能 .2-17 3.5.1 遥信.2-17 3.5.2 遥测量.2-17 3.5.3 遥控.2-17 3.5.4 遥脉.2-17 3.5.5 直流输出.2-18 3.6 其他功能 .2-18 3.6.1 信息记录.2-18 3.6.2 录波功能.
4、2-18 3.6.3 通讯功能.2-19 4 装置参数及定值整定表2-20 4.1 保护定值表(DSA2142,DSA2142D).2-20 4.2 整定原则 .2-21 4.2.1 差动速断整定.2-21 4.2.2 比率差动整定.2-21 第二章 DSA2142/2142D 电动机保护测控装置技术说明书 4.2.3 电流速断保护.2-21 4.2.4 起动反时限保护.2-22 4.2.5 堵转反时限保护.2-22 4.2.6 过电流保护.2-22 4.2.7 负序电流保护.2-22 4.2.8 过热保护.2-22 4.2.9 欠电流保护.2-24 4.2.10 低电压保护.2-24 4.2
5、.11 零序方向告警.2-25 4.2.12 零序过流保护.2-25 4.2.13 失步保护.2-25 5 装置使用2-26 5.1 装置内部跳线说明 .2-26 附录 2-1 普通反时限时间曲线2-27 附录 2-2 非常反时限时间曲线2-28 附录 2-3 极端反时限时间曲线2-29 附录 2-4 长时间反时限时间曲线2-30 附录 2-5 DSA2142 背板端子图2-31 附录 2-6 DSA2142 原理图(一).2-32 附录 2-7 DSA2142 原理图(二).2-33 附录 2-8 DSA2142 原理图(三).2-34 附录 2-9 DSA2142D 背板端子图.2-35
6、附录 2-10 DSA2142D 原理图(一) 2-36 附录 2-11 DSA2142D 原理图(二) 2-37 附录 2-12 DSA2142D 原理图(三) 2-38 第二章 DSA2142/2142D 电动机保护测控装置技术说明书 2-1 1 基本配置及特点 1.1 基本配置 装置为大规模可编程逻辑电路和 Intel 80296 为主 CPU 实现的馈线线路保护测 控一体化系统,适用于电力系统及石化、煤炭、冶金等相关行业 310kV 电压等级的 大中型三相同步、异步电动机。装置既适用于由断路器控制的电动机,也适用于由熔 断器加接触器(FC)控制的电动机。装置既可以集中组屏安装,也可以在
7、开关柜就地 安装。保护测控配置如下。 装置型号保护功能测控功能通信接口 DSA2142 电动机保护 测控单元 比率差动保护;差动速断保护;电流速断保 护;起动反时限保护;堵转反时限保护;过电 流保护;两段负序电流保护;过负葆保护;过 热保护; 欠电流保护;过电压保护;低电压保护;失步 保护;零序方向告警(采用计算零序电压);零 序电流保护;非电量保护;断路器失灵告警; 控制回路断线告警;TV 断线告警;频率过低 告警;过负荷告警;零序方向告警;过热告警; 非电量告警;差流越限告警;故障录波;压力 闭锁操作; 1 路交流遥测: Ia、Ib、Ic、Ua、Ub、 Uc、Uab、Ucb、P、Q 、CO
8、S,F;16 路遥 信、24 路保护转遥 信;1 路遥控(遥跳、 遥合);1 路遥控热复 归,2 路遥脉 标配:双 CAN 网 选 配:双以太网 及光纤介质, 独立的 485 校时总线 DSA-2142D 电动机保护 测控装置 比率差动保护;差动速断保护;电流速断保 护;起动反时限保护;堵转反时限保护;过电 流保护;两段负序电流保护;过负荷保护;过 热保护;欠电流保护;过电压保护;低电压保 护;失步保护;零序方向告警(采用计算零序 电压);零序电流保护;非电量保护;断路器失 灵告警;控制回路断线告警;TV 断线告警; 频率过低告警;过负荷告警;零序方向告警; 过热告警;非电量告警;差流越限告警
9、;故障 录波;压力闭锁操作; 1 路交流遥测:Ia、Ib 、Ic、Ua、Ub、Uc、U ab、Ucb、P、Q、COS ,F;16 路遥信、24 路保护转遥信;1 路 遥控(遥 跳、遥合);1 路遥控 热复归,2 路遥脉; 具备双通道 420MA 电流输出 至 DCS; 标配:双 CAN 网 选 配:双以太网 及光纤介质, 独立的 485 校时总线 1.2 技术特点 1)硬件结构单元化、全密封、单元内各模件独立金属腔体、自检和冗余措施完 善,抗干扰性能好; 2)软件面向控制对象开放式设计,实现模块化,可查询 CPU 状态及保护中间过 程; 第二章 DSA2142/2142D 电动机保护测控装置技
10、术说明书 2-2 3)人机接口由宽温大屏幕液晶显示器和薄膜按键组成,信息显示汉化; 4)详尽的大容量的事件记录功能,便于分析事故及观察运行工况; 5)保护动作信息及预告信息可由单元转化为遥信上送,提高动作及返回信息实 时性; 6)保护投退状态可转化为遥信上送,并可远方遥控投退保护,无障碍适用于各 种调度规约; 7)交流量开关量录波功能、录波波形就地显示及后台软件分析相结合; 8)通讯双 CAN 网标配,多 ID 号 2.0B 协议,通讯波特率在线修改、自动双网切 换,保证通讯的可靠性,通讯介质简单,并可扩展为光纤网,同时可选配双光 纤以太网及独立的 485 校时总线; 9)14 位 AD 宽幅
11、模数转换,24 点/周波采样,提高了保护精度、灵敏度; 10) 测量精度系数单独存放在交流采样模件带 SPI 接口的独立 E2PROM 中,独立 性好; 11) 保护定值多区域相对独立的 E2PROM/DSRAM 中存放,自动互相校验,自行 修复,完全避免运行中定值缺损或丢失; 12) 单元自带蜂鸣器件,故障告警; 13) 小接地选线单元内部独立配置,亦可通过网络通讯集中选线或试跳; 14) 网络通讯和节点方式相结合闭锁低压母线保护。 第二章 DSA2142/2142D 电动机保护测控装置技术说明书 2-3 2 技术参数 2.1 额定参数 交流电压: 100V、57.7V 交流电流: 5A、1
12、A 频 率: 50Hz 直流电源: 220V、110V,允许偏差15,20 直流电压: 5V、12V 2.2 功率消耗 交流电流回路: 额定电流 5A 时,每相不大于 1.0VA 额定电流 1A 时,每相不大于 0.5VA 交流电压回路: 额定电压时,每相不大于 0.5VA 直流电源回路: 正常工作,每个保护单元不于 20W 保护动作,每个保护单元不大于 30W 2.3 直流工作电压 +5V,允许偏差 0.15V 12V,允许偏差 0.2V 装置突然上电、掉电,电源缓慢上升或下降,装置均不误动作或误发信号 2.4 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 允许工作
13、10s 40 倍额定电流 允许工作 1s 交流电压回路: 1.4 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 第二章 DSA2142/2142D 电动机保护测控装置技术说明书 2-4 2.5 测量元件精度 刻度误差: 不大于2% 温度误差: 在工作环境温度范围内不大于3% 综合误差: 不大于5% 2.6 允许环境温度 正常工作温度: -1055 极限工作温度: -2560 运输和贮存温度: -4070 2.7 电磁兼容性能 高频电气干扰 通过 IEC255-22-IMH 脉冲群干扰试验及 GB6162 100kHz 脉冲干扰试验。 静电放电通干扰 IEC255-22
14、-2 中严酷等级为级的静电放电试验。 辐射电磁场干扰 通过 GB/T14598-1996 规定的严酷等级为级的辐射电磁 场干扰试验。 快速瞬变干扰 通过 IEC255-22-4 标准规定的级(4kV10%)快速瞬变干 扰试验。 2.8 绝缘耐压 满足电力行业标准:DL478 2.9 遥测计量等级 电流、电压、频率:0.2 级 其它: 0.5 级 遥信分辨率: 小于 1ms 2.10 保护主要技术参数 差动保护: 第二章 DSA2142/2142D 电动机保护测控装置技术说明书 2-5 (1)整组动作时间 差动速断 35ms(2 倍整定值) 比率差动 35ms(2 倍整定值) (2)起动差流定值
15、 差动速断保护整定范围为额定电流的 38 倍; 比率差动保护整定范围为额定电流的 0.10.6 倍。 (3)TA 断线可通过整定选择闭锁比率差动保护出口或仅发告警信号 (4)电流定值误差5% (5)差动保护不设延时 电流速断保护 整定范围:电流定值 5120A;延时 010s 起动反时限保护 整定范围:四种反时限模式;反时限系数 0.051.0 堵转反时限保护 整定范围:四种反时限模式;反时限系数 0.051.0 过电流保护 整定范围:电流定值 1120A;延时 0300s 负序电流保护 整定范围:I 段电流定值 1120A;I 段延时 010s;反时 限段:四种反时限模式,反时限基础电流 0
16、.110A,反时限系数 0.051.0 过负荷保护 整定范围:电流定值 0.5100A;延 时 0300s;可选择 跳闸/告警 欠电流保护 整定范围:电流定值 0.55A;延 时 010s 零序电压告警 整定范围:零序电压定值 2100V;延 时 010s 过电压保护 整定范围:电压定值 100200V;延 时 010s 低电压保护 整定范围:电压定值 2100V;延 时 010s 零序电流保护 整定范围:电流定值 0.110A;固定延 时 010s;可选 择反时限 零序方向告警 整定范围:电流定值 1300A; 失步保护 整定范围:功率因数定值 0.51;延 时 010s 过热保护 整定范围
17、:电机满负荷电流 0.510A;电机额定温升 60300;发热时间常数 150 分钟;散 热时间常数 10300 分钟;电动机 p 值 第二章 DSA2142/2142D 电动机保护测控装置技术说明书 2-6 01;过热跳闸 50%150%;过热告警 30%100%;环境温度补偿 040 第二章 DSA2142/2142D 电动机保护测控装置技术说明书 2-7 3 装置功能 3.1 模拟量输入 装置最大可输入 13 路交流量,具体电压电流输入定义见背板端子图。 3.2 开关量输入 装置最大可输入 15 路开关量或 13 路开关量和 2 路 24V 脉冲电度量,其中 7 路 装置已经固化定义,其
18、余 8 路用户可以作为遥信自由定义,另外装置内部还有固定 的 8 路遥信量,一般情况下,装置固定上送 16 路硬遥信,具体定义见背板端子图。 3.3 继电器开出 装置最多可输出 4 路空接点,用以保护跳闸及闭锁启动出口,具体定义见背板端 子图。 第二章 DSA2142/2142D 电动机保护测控装置技术说明书 2-8 3.4 保护功能 3.4.1 比率差动元件 装置采用三折线比率差动原理,其动作方程如下 /1.5, (1.5)/1.5, 0.815. dsetmaxset dmaxmaxset dmaxmax IIIIk Ik IIIk III 当 当 当 其中 Id为差动电流 Id=,分别为
19、两侧相电流向量。 12d III 12 ,II Imax为最大侧电流(最大侧电流即变压器各侧二次电流中最大的一个) Iset为比率差动门槛电流 k 为比率制动系数,本装置恒定为 0.5 比率差动受 TA 断线判别的闭锁。 图 2-2 比率差动动作原理 3.4.2 差动速断保护 差动速断动作方程为:IdIcdsd 其中为 Id差流;Icdsd为差动速断定值 图 2-3 差动速断保护原理 第二章 DSA2142/2142D 电动机保护测控装置技术说明书 2-9 3.4.3 差流越限告警 装置始终具备差流越限告警功能不可投退,具体判据为: 其中 Icd为差流越限定值,本装置恒定为 0.5A,当差流大
20、于 0.5A 时,装置立即启 动录波并延时 5s 发出差流越限告警信号。 3.4.4 TA 断线逻辑 TA 断线逻辑判别如下: 1)电抗器两侧任意一相电流超过整定过负荷电流 1.25 倍,则不进行 TA 断线判 别。 2)首先满足只有一侧出现较大负序电流,突然一相电流降低时延时 10s 发 TA 断线告警,根据整定判断是否闭锁比率差动保护。图 2-4 中,I2,I2n分别为两侧负序 电流。 图 2-4 TA 断线告警逻辑 第二章 DSA2142/2142D 电动机保护测控装置技术说明书 2-10 图 2-5 差动保护配合原理 3.4.5 电动机起动判别 为了区分电动机起动与堵转,以设置不同类型
21、保护,需要对电动机起动进行判别。 本装置对电动机起动逻辑进行如下判别: 1)所有三相电流连续小于 6%电机满负荷电流 IFLA60ms 2)在满足条件 1)后 80ms 内至少一相电流超过 1.5 倍 IFLA,则判断电机启动。 3)当所有三相电流小于 1.05 倍 IFLA时,判断电机启动结束。 4) 采用电动机启动时间来作为辅助判据,当任一相电流大于 6电机满负荷时认 为电机开始启动,经过整定的启动时间后认为启动结束。 图 2-6 为起动逻辑图 图 2-6 起动逻辑判别 第二章 DSA2142/2142D 电动机保护测控装置技术说明书 2-11 3.4.6 电流速断保护 电动机的主要故障是
22、定子绕组的相间短路,由于短路而产生的短路电流,不仅会 使绕组的绝缘损坏、铁芯烧毁,甚至会导致供电电压的显著降低,从而破坏其它负荷 的正常工作。 当电动机端部相间短路电流远大于正常工作电流、起动或堵转电流、电动机向外部短 路点的反馈电流时,即可采用高定值电流速断保护作为快速、可靠、简单和经济的保 护方案,其电流定值按躲过电动机起动电流整定,时间定值按无延时或极短延时整定。 为了躲过电机启动瞬时的冲击电流,电流速断保护在电机起动时,自动闭锁 80ms.图 2-7 为该保护逻辑框图。 图 2-7 电流速断保护逻辑框图 3.4.7 起动反时限保护 电动机起动过程中,由于可能存在系统容量及多台电动机同时
23、起动的情形,所以 电动机的起动时间会受到系统电压降低的影响,造成起动延时。除了电流速断保护外, 应该增加具有反时限特性的过流保护。一般电动机的冷状态起动,其热极限曲线为长 时间反时限特性,所以可以根据电动机冷状态热极限曲线整定起动反时限保护。该反 时限的基准电流为电机满负荷电流。 3.4.8 堵转反时限保护 电动机由于机械故障或瞬时的负荷转矩增加,会造成电动机堵转。堵转反时限保 第二章 DSA2142/2142D 电动机保护测控装置技术说明书 2-12 护是在电动机的热状态下加速过程的保护,所以可以根据电动机热状态热极限曲线 整定堵转反时限保护。该反时限的基准电流为电机满负荷电流。堵转反时限保
24、护在电 动机起动过程中自动退出。 图 2-8 堵转反时限原理 3.4.9 过电流保护 过电流保护作为起动反时限及堵转反时限保护的备用保护,可以消除上述两种 反时限保护的动作不灵敏区。 图 2-9 为过电流保护与起动反时限及堵转反时限配合原理。 图 2-9 两段反时限与过电流保护及速断保护的配合原理 第二章 DSA2142/2142D 电动机保护测控装置技术说明书 2-13 3.4.10 负序电流保护 幅值相同的定子正序电流和负序电流在电动机内部产生的热量并不相同,负序 电流产生的两倍工频励磁电流对于转子的热效应作用非常显著。对于电源电压轻度 不平衡等原因造成的小的负序电流,过热保护已能提供保护
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