科林电气 KLD-9241(A)说明书 V2.1

KLD-9241微机电动机综合保护测控装置PAGE104PAGE105KLD-9241微机电动机综合保护测控装置1基本配置KLD-9241微机电动机综合保护测控装置（以下简称KLD-9241），用于10KV及以下电压等级的电动机保护测控装置。保护方面的主要功能有:1）两段定时限过电流保护；2)过负荷保护；3)反时限过电流保护（4种反时限方程）；4)堵转保护；5)过热保护；6)两段零流保护；7)负序定时限过电流保护；8)低压保护；9）过压保护；10）启动时间过长保护；11)非电量保护；12）F-C过流闭锁。测控方面的主要功能有：1）16路遥信开入采集、遥信变位、事故遥信；2)遥测功能：装置采集三相电压（Ua、Ub、Uc）三相测量电流（CIa、CIb、CIc）和三相保护电流（BIa、BIb、BIc）以及一个零序电流（I0），计算量F、P、Q、COSΦ、Uab、Ubc、Uca以及各个模入量对Ua的夹角；3）本侧路断路器遥控分合；出口动作最长保持时间可程序设定；4）遥控事件记录及事件SOE等；5）具有脉冲电度/积分电度采集功能。2装置原理2.1硬件配置及逻辑框图见附图2.2模拟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，构成各种保护继电器，并计算各种遥测量。BIa、BIb、BIc、I0、为保护用电流模拟量输入，I0为中性线零序电流，CIa、CIb、CIc为测量专用测量CT输入，保证遥测量有足够的精度。Ua、Ub、Uc取自本侧电压侧母线PT，用于作为测量用电压输入，与CIa、CIb、CIc一起计算形成P、Q、COSф、kwh1（正向有功）、kwh2（反向有功）、kvar1（正向无功）、kvar2（反向无功）。2.3软件说明2.3.1电流速断保护当A、B、C相中的任一相的电流大于速断保护整定值并达到整定延时后保护动作。由装置自动判断电动机的启动过程，在电动机启动时间内，速断电流定值自动升为整定电流值的整定倍数(菜单整定)躲过电动机的起动电流；当电动机起动结束后，保护定值恢复原整定电流值。这样可有效地躲过电动机的启动电流，又不影响保护的灵敏度。2.3.2过电流保护当A、B、C相中的任一相的电流大于过电流保护整定值并达到整定延时后保护动作。若在整定时间内电流返回终止定时器，返回系数大于0.95，过电流保护在电动机启动时间内自动闭锁。2.3.3过负荷保护当A、B、C三相中任何一相电流大于过负荷的整定值时，相应定时器启动，若持续时间到整定时限，且该保护处于投入状态则出口动作，若在整定时限内电流返回方终止定时器。返回系数大于0.95，过负荷保护的动作方式只为告警、不跳闸，过负荷保护在电动机启动时间内自动闭锁。2.3.4 反时限过电流保护在电动机启动过程中，反时限过流定值自动升为电流定值的整定倍数（菜单整定）躲过电动机的启动电流；当电动机启动结束后，保护定值恢复原整定电流值，这样可有效防止启动过程中因电流过大而引起误动。反时限过电流保护按照I.E.C提供的四种反时限电流保护曲线的规定进行整定，下列标准特性方程可由用户自由选择。一般反时限：(1)非常反时限：(2)极端反时限：(3)长时反时限： (4)Ip为启动电流，tp为时间常数。I为输入的故障电流值，启动电流值和时间常数均可以由用户自由设定。2.3.5 堵转保护当A、B、C三相中的任何一相电流幅值大于整定值时，相应定时器启动，若持续到整定时限，且保护处于投入状态则出口动作，若在整定时限内电流返回终止定时器。返回系数大于0.95。为躲开电动机的启动电流，堵转保护在电动机启动过程中自动闭锁，启动完成后自动投入。该保护可作为速断保护的后备保护。2.3.6 过热保护发热是引起电动机损坏的重要原因，特别是转子中的负序电流会造成电动机严重发热。装置充分考虑了负序电流的影响，同时也考虑到电动机启动过程中启动电流的影响，建立了较完善的发热模型，其动作判据如下：上式中：t-保护动作时间（S）；Tf-电动机的发热时间常数（S），对应于电动机的过负荷能力；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）；K1-正序电流发热系数，启动时间内可在0-1范围内整定，启动过程结束后自动变为1；K2-负序电流发热系数，可在0-10范围内整定；Is-装置的设定电流（电动机实际运行的额定电流反应到CT二次侧的值）；过热保护具有热告警信号输出和跳闸出口输出功能。过热告警是一种预告信号，可在过热跳闸值的30%-100%范围内整定。当电动机因过热被跳闸后，装置的跳闸出口继电器保持在闭合状态，装置按设定的散热时间常数进行散热，直到电动机散热至允许启动时跳闸出口继电器才返回，此时电动机才可再次启动。2.3.7 零流保护本装置设两段零流保护，各段电流定值、时间定值可独立整定，分别设置整定控制字控制这两段保护的投退。返回系数大于0.95，零流保护的动作方式分为告警、跳闸，可以由用户自由设定。2.3.8 负序定时限过电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。装置设置负序过流保护，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状况提供保护。为避免断路器合闸时的三相不同步可能引起的误动，建议负序过流保护须带一定的延时。2.3.9低压保护当电动机的电压降低时转矩会成倍地下降，造成电动机严重过载，而当电压降低到一定程度时，电动机的自启动将发生困难，本装置提供有单独的低电压保护。当母线电压降低到低电压保护整定值并达到整定延时后保护动作。可设置低压保护动作后是否允许电动机自启动。其动作判据为：MAX{Ua、Ub、Uc}<Udset T>Tset2.3.10过压保护当A、B、C三相中的任何一相电压幅值大于整定值时，相应定时器启动，若持续到整定时限，且保护处于投入状态则出口动作，若在整定时限内电流返回终止定时器。返回系数大于0.95。2.3.11启动时间过长在规定的启动时间到达时，如果电动机电流仍大于额定电流的1.1倍，该保护动作。2.3.12非电量保护本装置设有两个非电量保护，非电量1保护与遥信9公用一个开关量输入；非电量2保护与遥信10公用一个开关量输入，用于保护联跳功能。a)非电量1保护：当装置检测到非电量1信号，并且非电量1保护投入告警/跳闸，装置将告警/启动跳闸出口。b)非电量2保护：当装置检测到非电量2信号，并且非电量2保护投入告警/跳闸，装置将告警/启动跳闸出口。2.3.13PT断线Ua、Ub、Uc中至少有一相小于PT断线定值，其它两相中至少有一相正常，同时任一相电流大于0.06In；满足上述条件后报母线PT断线，发出预告总告警信号（预告总继电器动作），待电压恢复保护也自动恢复正常。2.3.14遥控操作功能遥控功能主要有两种：本侧断路器的正常遥控跳闸操作，正常遥控合闸操作。2.3.15F-C过流闭锁保护 对于熔断器-高压接触器（F-C）控制的电动机，如任一相故障电流大于接触器的遮断电流时，保护出口闭锁，接触器不能断开，此时，应由熔断器切除故障。当电动机三相电流突变为零，电压正常且接触器在合位时发熔断器告警信号，该信号为作为故障遥信处理，只有复归后，信号消失。2.3.16装置告警当CPU检测到装置本身硬件故障时，发出装置异常信号(装置异常继电器返回)，闭锁整套保护。硬件故障包括：RAM、EPROM、定值出错。当CPU检测到下列故障时，发出预告总信号(预告继电器动作)：a)过负荷告警；b)两段零流告警动作；c)过热告警动作；d)非电量告警动作；e)控制回路断线；f）PT断线。 当CPU检测到下列故障时，发出事故总信号(事故总继电器动作)：a)两段定时限过电流保护；b)反时限过电流保护；c)堵转保护；d）过热跳闸动作；e）两段零流跳闸动作；f）负序定时限过流；g）低压保护；h）过压保护；i)非电量跳闸动作；j)F-C过流闭锁保护。2.3.17跳闸逻辑矩阵本装置各保护跳闸方式采用整定方式，即哪个保护动作出口在哪个继电器可以按需自由整定。KLD-9241共有5个出口跳闸继电器：出口1（CK1）、出口2（CK2）、出口3（CK3）、出口4（CK4）、出口5（CK5）。出口跳闸继电器3、出口跳闸继电器4和出口跳闸继电器5有一个共用端。跳闸矩阵配置方法以速断要动作于出口跳闸继电器CK2为例说明。CK1-CK5每一个出口对应以下保护元件：速断、过流、反时限、堵转、过热、零流1段、零流2段、负序过流、低压、过压、启动时间过长、非电量1、非电量2，电机自启动；在定值设定画面下，将光标移到继电器出口配置（图1），按确定键，进入继电器出口配置，再将光标移到继电器出口2配置（图2），按确定键，进入继电器出口2配置（图3），按确定键，光标移到投退位置（图4），按下▲/▼将其改为投，然后按确定键即可。继电器出口配置继电器出口1配置继电器出口2配置继电器出口配置继电器出口1配置继电器出口2配置继电器出口3配置继电器出口4配置定值设定控制回路断线：投非电量保护继电器出口配置变比设置 图1图2继电器出口2配置速断保护：继电器出口2配置速断保护：投过流保护 ： 退反时限保护： 退堵转保护： 退继电器出口2配置速断保护：退过流保护 ： 退反时限保护： 退堵转保护： 退 图3图4其他出口的配置方法相同。2.3.18遥控、遥信、遥测功能遥控功能主要有两种：本侧断路器的正常遥控跳闸操作，正常遥控合闸操作。遥信量主要有：20路遥信开入如下表所示：遥信位置第一功能说明备注遥信1普通遥信输入只做普通遥信输入遥信2普通遥信输入只做普通遥信输入遥信3普通遥信输入只做普通遥信输入遥信4普通遥信输入只做普通遥信输入遥信5普通遥信输入只做普通遥信输入遥信6普通遥信输入只做普通遥信输入遥信7普通遥信输入只做普通遥信输入遥信8普通遥信输入只做普通遥信输入遥信9非电量1输入当第一功能退出后可做普通遥信输入遥信10非电量2输入当第一功能退出后可做普通遥信输入遥信11未储能信号当第一功能退出后可做普通遥信输入遥信12压力信号当第一功能退出后可做普通遥信输入遥信13脉冲电度1当第一功能退出后可做普通遥信输入遥信14脉冲电度2当第一功能退出后可做普通遥信输入遥信15脉冲电度3当第一功能退出后可做普通遥信输入遥信16脉冲电度4当第一功能退出后可做普通遥信输入遥信29跳闸回路导通（开关合位）只有第一功能遥信30合闸回路导通（开关跳位）只有第一功能遥信31手动合闸（遥合）只有第一功能遥信32手动分闸（遥分）只有第一功能并作事件顺序记录，遥信分辨率小于2ms。遥测量主要有：U、I、COSφ、F、P、Q，有功电度，无功电度或脉冲电度。所有这些量都实时计算。2.3.19装置具有CAN、RS485、RS232(维护口、波特率为9600)接口；并可采用双网通讯方式，装置能适应多种通讯媒介，如光纤，网络双绞线等。3装置背板端子及说明3.1装置背板端子见附图KLD-9241背板端子3.2出口说明端子201～202为装置异常输出接点（常闭接点、接点容量0.3A、125VAC）；端子203～204为事故总输出接点（常开接点、接点容量0.3A、125VAC）；端子203～205为预告总输出接点（常开接点、接点容量0.3A、125VAC）；端子206～207为电流保护信号输出接点（常开接点、接点容量0.3A、125VAC）；端子208～209为零流保护信号输出接点（常开接点、接点容量0.3A、125VAC）；端子210～211为电压保护动作后信号输出接点（常开接点、接点容量0.3A、125VAC）；端子212～213为非电量保护动作后信号输出接点（常开接点、接点容量0.3A、125VAC）；端子214～215为控制回路断线信号输出接点（常开接点、接点容量0.3A、125VAC）；端子214～216为合位信号接点（常开接点、接点容量0.3A、125VAC）；端子214～217为弹簧未储能输出接点（常开接点、接点容量0.3A、125VAC）；端子214～218为SF6压力低输出接点（常开接点、接点容量0.3A、125VAC）；端子301～302为跳闸出口1输出接点（常开接点、接点容量5A、220VAC）；端子303～304为跳闸出口2输出接点（常开接点、接点容量5A、220VAC）；端子305～306为跳闸出口3输出接点（常开接点、接点容量5A、220VAC）；端子305～307为跳闸出口4输出接点（常开接点、接点容量5A、220VAC）；端子305～308为跳闸出口5输出接点（常开接点、接点容量5A、220VAC）；端子309为电动机自启动合闸入口；端子310为保护跳闸入口；端子311为遥控的+KM入；端子312为手合开关入口；端子313为手分开关入口；端子314为-KM入；端子315至合闸出口；端子316至跳闸出口；端子317为+KM出；端子318为+KM入；4装置整定4.1装置参数整定（同KLD-9211）4.2装置定值整定序号定值类型定值名称整定范围整定步长整定值01速断保护速断保护投/退02电流定值(A)1.00～99.99A0.01A03延时时间(S)0.00～60.00S0.01S04启动系数1.00～10.000.0105过流保护过流保护投/退06电流定值(A)1.00～99.99A0.01A07延时时间(S)0.00～60.00S0.01S08过负荷保护过负荷保护投/退09电流定值(A)1.00～99.99A0.01A10延时时间(S)0.00～60.00S0.01S11反时限保护反时限保护投/退12启动电流(A)1.00～10.00A0.01A13时间常数(S)0.01～1.00S0.01S14曲线类型一般非常极端长时15启动系数1.00～10.000.0116堵转保护堵转保护投/退17电流定值(A)1.00～99.99A0.01A18延时时间(S)0.00～60.00S0.01S19过热保护过热保护投/退20时间常数0.01～60.00S0.0121正序发热系数0.10～1.000.0122负序发热系数1.00～10.000.0123过热告警投/退24过热告警门槛0.30～1.000.0125过热保持投/退26保持时间(S)0～600S1S27零流保护1段零流保护1段投/退28零流定值(A)0.50～5.00A0.01A29延时时间(S)0.00～60.00S0.01S30动作类型跳闸/告警31零流保护2段零流保护2段投/退32零流定值(A)0.50～5.00A0.01A33延时时间(S)0.00～60.00S0.01S34动作类型跳闸/告警35负序过流保护负序过流保护投/退36电流定值(A)1.00～99.99A0.01A37延时时间(S)0.00～60.00S0.01S38低压保护低压保护投/退39电压定值(V)10.00～50.00V0.01V40延时时间(S)0.00～60.00S0.01S41电动机自启动投/退42自启动时间(S)0.00～600.00S0.01S43过压保护过压保护投/退44电压定值(V)20.00～70.00V0.01V45延时时间(S)0.00～60.00S0.01S46启动时间过长启动时间过长投/退47额定电流(A)1.00～99.99A0.01A48启动时间(S)0.00～60.00S0.1S49FC过流闭锁FC过流闭锁投/退50过流闭锁定值1.00～99.99A0.01A51PT断线保护PT断线投退投/退52PT断线定值10.00V～50.00V0.01V53控制回路断线控制回路断线投/退54非电量投退非电量1保护跳闸/告警/退出55非电量2保护跳闸/告警/退出56继电器出口配置继电器出口1配置各保护元件动作于继电器出口配置57继电器出口2配置58继电器出口3配置59继电器出口4配置60继电器出口5配置61变比设置PT变比10.0/1000.1kV/V62CT变比50/515显示和操作说明5.1概述KLD-9241微机电动机综合保护测控装置采用大屏幕液晶显示，下面有8个LED指示灯，指示灯下面有8个操作按键。装置前面板如下图所示:5.2指示灯介绍5.2.1运行指示液晶的运行状态。正常状态是每0.25秒闪烁一次。5.2.2过流当过流、速断、反时限动作时，过流灯点亮。5.2.3零序当零流告警、零流跳闸动作时，零序灯点亮。5.2.4低压当低压动作时，低压灯点亮。5.2.5过压当过压动作时，过压灯点亮。5.2.6非电量当非电量1、非电量2动作时，非电量灯点亮。5.2.7跳位当所控断路器处于跳位时，跳位灯点亮。5.2.8合位当所控断路器处于合位时，合位灯点亮。5.3按键功能介绍同KLD-9211；5.4显示和操作当装置上电或者复位后，液晶显示该装置的型号，1秒后，自动进入下一画面，该画面显示主板的版本号及前面板的版本号。2秒后，自动进入主页面，主页面是一个循环显示页面，主要显示测量电流、测量电压、功率、保护电流、遥信以及相角等等，可在显示页面配置里设定。其余操作同KLD-9211，各级菜单内容如下表所示：其他功能菜单对照表序号子菜单名称子菜单内容序号子菜单名称子菜单内容1设置系统时间2设置电度类型无电度/脉冲电度/积分电度3设置电度底数正有功表底正无功表底反有功表底反无功表底4继电器闭合时间5遥信滤波时间6关闭液晶时间无按键按下关闭液晶的时间7关闭背光时间无按键按下关闭背光的时间8遥信自动复归遥信自动复归控制字遥信自动复归时间9显示页面设置功率页面测量电压线电压测量电流保护电流零序分量第1遥信字第2遥信字第3遥信字第4遥信字第5遥信字相角页面电度页面故障弹出定值设置（查询）菜单对照表序号子菜单名称子菜单内容序号子菜单名称子菜单内容1速断保护速断保护电流定值(A)延时时间(S)启动系数2过流保护过流保护电流定值(A)延时时间(S)3过负荷保护过负荷保护电流定值(A)延时时间(S)4反时限保护反时限保护启动电流(A)时间常数曲线类型启动系数5堵转保护堵转保护电流定值(A)延时时间(S)6过热保护过热保护时间常数正序发热系数负序发热系数过热告警过热告警门槛过热保持保持时间(S)7零流保护1段零流保护1段零流定值(A)延时时间(S)动作类型8零流保护2段零流保护2段零流定值(A)延时时间(S)动作类型9负序过流保护负序过流保护电流定值(A)延时时间(S)10低压保护低压保护电压定值(V)延时时间(S)电动机自启动延时时间(S)11过压保护过压保护电压定值(V)延时时间(S)12启动时间过长启动时间过长启动时间定值额定电流定值13F-C过流闭锁F-C过流闭锁F-C过流闭锁电流定值(A)14PT断线PT断线PT断线定值15控制回路断线控制回路断线16非电量投退非电量1跳闸/告警/退非电量2跳闸/告警/退17继电器出口配置继电器出口1配置继电器出口2配置继电器出口3配置继电器出口4配置继电器出口5配置19通信参数设备地址RS485口速率RS485口规约CAN速率遥测个数主端口类型端口数据格式18变比设置PT变比CT变比

附表1：遥测顺序表序号说明序号说明1频率50Ua相角（以Ua为基准）2A相测量电流（CIa）51Ub相角（以Ua为基准）3B相测量电流（CIb）52Uc相角（以Ua为基准）4C相测量电流（CIc）53CIa相角（以Ua为基准）5有功功率54CIb相角（以Ua为基准）6无功功率55CIc相角（以Ua为基准）7功率因数56BIa相角（以Ua为基准）8A相电压（Ua）57BIb相角（以Ua为基准）9B相电压（Ub）58BIc相角（以Ua为基准）10C相电压（Uc）59Uab相角（以Ua为基准）11Uab电压（计算量）60Ubc相角（以Ua为基准）12Ubc电压（计算量）61Uca相角（以Ua为基准）13Uca电压（计算量）62U30相角（以Ua为基准）14U30电压（计算量）63I30相角（以Ua为基准）15I30电流（计算量）64保留16保留65I0相角（以Ua为基准）17I0零序电流66保留18保留67BIa与Ubc的夹角19温度68BIb与Uca的夹角20保留69BIc与Uab的夹角21Ua（未滤波）70Ua初相角22Ub（未滤波）71Ub初相角23Uc（未滤波）72Uc初相角24CIa（未滤波）73CIa初相角25CIb（未滤波）74CIb初相角26CIc（未滤波）75CIc初相角27A相保护电流（BIa未滤波）76BIa初相角28B相保护电流（BIb未滤波）77BIb初相角29C相保护电流（BIc未滤波）78BIc初相角30保留79Uab初相角31Uab电压（计算量未滤波）80Ubc初相角32Ubc电压（计算量未滤波）81Uca初相角33Uca电压（计算量未滤波）82U30初相角34I0零序电流（计算量未滤波）83I30初相角35I1正序电流（计算量未滤波）84保留36I2负序电流（计算量未滤波）85I0初相角37保留86保留38~49保留

附表2：遥信顺序表序号说明序号说明1遥信133速断2遥信234过流3遥信335反时限4遥信436堵转5遥信537过热6遥信638零流1段动作7遥信739零流2段动作8遥信840负序9遥信9(非电量1)41低压10遥信10(非电量2)42过压11遥信11(未储能)43启动时间过长12遥信12(压力低)44非电量1动作13遥信13,可做脉冲电度输入通过参数配置45非电量2动作14遥信14,可做脉冲电度输入46电动机自启动15遥信15,可做脉冲电度输入47F-C熔断器告警16遥信16,可做脉冲电度输入48保留17保留49非电量1告警18保留50非电量2告警19保留51零流1告警20保留52零流2告警21保留53过热告警22保留54控制回路断线23保留55PT断线24保留56Ua断线25保留57Ub断线26保留58Uc断线27保留59过负荷告警28保留60保留29跳闸回路导通（开关合位）61保留30合闸回路导通（开关跳位）62事故总31合闸动作63预告总32分闸动作64合位附表3、遥控定义表序号点号定义说明10遥控合闸21遥控分闸3254保护信号远方复归4255保护信号远方复归

附图1装置背面端子图附图2装置控制回路原理图附图3保护逻辑框图KLD-9241A微机电动机综合保护测控装置1基本配置KLD-9200系列微机电动机综合保护在原有的KLD-9241的基础上增加了KLD-9241A微机电动机综合保护，KLD-9241A区别于KLD-9241：采集线电压（Uab、Ubc、Uca），改进了pt断线的判据。 保护方面的主要功能:同KLD-9241测控方面的主要功能有：1）16路遥信开入采集、遥信变位、事故遥信；2)遥测功能：装置采集三相电压（Uab、Ubc、Uca）三相测量电流（CIa、CIb、CIc）和三相保护电流（BIa、BIb、BIc）以及一个零序电流（I0），计算量F、P、Q、COSΦ以及各个模入量对Uab的夹角；3）本侧断路器遥控分合；出口动作最长保持时间可程序设定；4）遥控事件记录及事件SOE等；5）具有脉冲电度/积分电度采集功能。2装置原理2.1装置逻辑框图见KLD-9241。2.2模拟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，构成各种保护继电器，并计算各种遥测量。BIa、BIb、BIc、I0、为保护用电流模拟量输入，I0为中性线零序电流，CIa、CIb、CIc为测量专用测量CT输入，保证遥测量有足够的精度。Uab、Ubc、Uca取自本侧电压侧母线PT，用于作为测量用电压输入，与CIa、CIb、CIc一起计算形成P、Q、COSф、kwh1（正向有功）、kwh2（反向有功）、kvar1（正向无功）、kvar2（反向无功）。2.3软件说明软件部分谨以不同KLD-9241之处说明如下：1.PT断线 PT断线判据如下：正序电压U1小于30伏，且任一相电流大于0.06In；负序电压大于8伏；满足上述任一条件后延时10秒报PT断线告警信号，待电压恢复保护也自动恢复正常，报PT断线告警解除信号。3装置背板端子及说明 3.1装置背板端子见附图KLD-9241A背板端子3.2出口说明见KLD-92414装置整定4.1装置参数整定（同KLD-9211）4.2装置定值整定序号定值类型定值名称整定范围整定步长整定值01速断保护速断保护投/退02电流定值(A)1.00～99.99A0.01A03延时时间(S)0.00～60.00S0.01S04启动系数1.00～10.000.0105过流保护过流保护投/退06电流定值(A)1.00～99.99A0.01A07延时时间(S)0.00～60.00S0.01S08过负荷保护过负荷保护投/退09电流定值(A)1.00～99.99A0.01A10延时时间