MM200A电动机保护管理装置说明书.docx

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MM200A电动机保护管理装置说明书

MM200A（+）型电动机保护管理装置

技术说明书

第一章概述………………………………………………………………1

第二章技术参数…………………………………………………………2

第三章装置结构…………………………………………………………4

第四章系统功能及配置…………………………………………………7

第五章人机界面操作说明………………………………………………17

第六章安装说明………………………………………………………24

第七章用户调试………………………………………………………25

第八章定值整定………………………………………………………27

附图一MM200A（+）结构尺寸及安装开孔图

附图二MM200A（+）原理接线图

附图三MM200A（+）端子图

第一章概述

一、装置简介

MM200A（+）型电动机保护管理装置，针对一台电动机设计开发的保护监控一体化装置，能完成电动机的保护、测量、控制、谐波分析、故障录波和联网通信远动功能。

具备最优的性能价格比，结构简单、实用、功能强，运行安全可靠。

既可集中组屏，也可分散安装在开关柜上，适用于10KV及以下电压等级、容量2000KVA以下的电动机。

二、总体特点

●采用高性能单片机，大容量非易失性存储器，使装置功能更加强大。

●测量回路精度高，可达16位A/D效果，优于0.2级,无可调元件。

●保护回路和监控回路具有各自独立的交流采样，既保证了监测精度，又保证了保护的可靠性和安全性。

●对装设专用电度表的用户，可选配累计脉冲电度输入。

●MM200A（+）提供两个可分别使用的RS485通讯接口，可方便地与其它设备进行联网通信。

前面板设有一个供测试用的RS232通信接口。

●MM200A（+）提供两路辅助模拟量输入，并可输出一路模拟量。

●MM200A+具备谐波测量和故障录波功能。

●具有完善的自检测功能。

●记录100次掉电不丢失事件记录。

这些事件均标有发生的时间及日期。

●硬件实时时钟，不受装置掉电影响。

●测量回路可适应现场不同的接线方式，如四线星型、三角形、单相等，测量回路无可调元件，具有精度高的特点。

●装置机箱按抗振动、防尘密封设计，适合安装于开关柜等环境条件较为恶劣的现场

运行。

第二章技术参数

一、额定参数

●装置电源：

直流110V～340V或交流85～264V两用

●直流电压：

220V或110V（订货注明）

●交流电流：

5A或1A（订货注明）

●交流电压：

100/√3V或100V（订货注明）

●额定频率：

50Hz

二、主要技术性能

1、功耗：

●直流回路：

正常工作不大于20W,动作时不大于30W

●交流电压回路：

不大于0.5VA/相

●交流电流回路：

不大于1VA/相（In=5A时）

不大于0.5VA/相（In=1A时）

2、采样回路精确工作范围：

●电压：

1～120V（相电压）

●保护电流：

0.1～20In

●测量电流：

0.01～1.2In

3、辅助跳闸及信号继电器接点容量：

240VAC、10A或30VDC、5A

4、分合闸出口继电器接点容量：

250VDC、0.3A（断开），250VDC、10A（闭合）

5、精度：

●保护精度：

不超过±5%

●测量精度

电流、电压：

0.2级

功率：

0.5级

频率：

不超过±0.02Hz

积分电度：

1.0级

三、绝缘性能

●绝缘电阻：

参照IEC255-5500VDC。

●介质强度：

参照IEC255-5&ANSI/IEEEC37.90，电源回路、交流回路、开关量输入、继电器输出对地承受频率50Hz，电压2KV，历时1分钟的工频耐压试验。

●冲击电压：

在正常试验大气条件下，装置电源回路、交流回路、开出回路、外壳相互之间能承受1.2/50µs的标准雷电波短时冲击电压试验，开路试验电压5KV。

●湿热性能：

参照IEC68-2-38

四、抗电磁干扰性能

●群脉冲干扰：

装置承受试验电源频率为100KHz和1MHz，试验电压为共模2500V，差模1000V的衰减振荡波而不拒动、不误动。

●快速瞬变干扰：

装置能承受IEC255-22-4标准规定的快速瞬变干扰试验

●静电放电：

装置能承受IEC255-22-2标准规定的静电放电试验

●电磁场辐射：

装置能承受IEC255-22-3标准规定的辐射试验

五、机械性能

●振动：

装置能承受IEC规定的严酷等级为I级的振动耐久能力试验

●冲击：

装置能承受IEC规定的严酷等级为I级的冲击耐久能力试验

●碰撞：

装置能承受IEC规定的严酷等级为I级的碰撞耐久能力试验

六、环境条件

●环境温度：

工作温度：

-20℃～+55℃，24小时内平均温度不超过35℃

贮存温度：

-25℃～+70℃，在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆

变化，温度恢复后，装置能正常工作。

●相对湿度：

最湿月的月平均最大相对湿度为95%，同时该月的月平均最低

温度为25℃且表面无凝露。

最高温度为40℃时，平均最大相

对湿度不超过50%。

●大气压力：

86～106kPa（海拔高度2000m以下）

第三章装置结构

装置机箱按照全密封、防尘、抗振动的原则设计，以确保安装于条件较为恶劣的环境时仍具备高可靠性。

装置采用整面板形式，面板上包括已汉化液晶/VFD显示器、操作按键、信号指示灯。

装置内部由CPU模块、交流模块、电源模块、人机对话模块构成。

一、CPU模块

CPU模块原理简图如下：

开入量

信号、告警输出

出口

图3—1CPU模块原理示意图

CPU模块主要由以下几部分构成：

1、CPU系统

CPU系统由微处理器CPU、NVRAM、EPROM、串行E2PROM、CPLD等构成。

其中

事件记录数据存放在非易失性NVRAM中，大容量EPROM用于存放程序代码，各种整定值则存放于串行E2PROM。

大规模复杂可编程逻辑器件CPLD大幅度的减少印制线路板的面积和接插件，缩短连线。

四层板工艺使抗干扰性能大大增强。

2、数据采集系统

数据采集系统由滤波回路、多路模拟开关、A/D转换器组成。

由于A/D转换器件内部包

含了采样保持及同步电路，具有转换速度快、采样偏差小、功耗低及稳定性好等特点，故装置采样回路无可调元件。

数据采集系统原理示意图如下：

......

......

图3—2数据采集系统原理示意图

3、开关量输入及输出

本装置设有供外部输入的开关量8路、4路电度脉冲输入。

除4路电度脉冲输入可选为无源（装置内部提供专用30VDC）或有源的方式，其余均为有源输入。

装置开出量分为两类，一类通过装置B端子直接输出，如启动音响回路的事故音响接点、预告音响接点、备用保护跳闸接点；另一类通过装置E端子输出，如开关跳闸（含遥控跳闸、保护跳闸）、开关合闸（含遥控合闸、自启动合闸）。

具体参照后页“附图”。

保护跳闸接点、备用保护跳闸接点靠事故解除来返回，但不小于2S。

遥控跳闸、遥控合闸、事故音响接点、预告音响接点其出口脉冲宽度为2S。

即接点动作后2S返回。

所有动作于告警的事件将启动预告音响接点，如PT回路断线、装置自检故障等。

所有动作于跳闸的事件将启动事故音响接点，如低压、过流等动作。

4、通信部分

装置提供两个可同时工作的RS485通信接口，前面板设有供调试用的RS232通信口，该RS232调试口与RS485通信口1切换使用，使用RS232调试口时须采用公司提供的专用通信电缆。

对于通信口的遥控操作须设置相应通信口遥控功能。

两个RS485通信接口的通信地址、波特率、通信协议均可分别设置。

装置提供AGE和MODBUS两种通信协议。

5、时钟回路部分

装置模块内设置了硬件实时时钟，不受装置掉电影响，采用的时钟芯片精度高。

二、交流模块

交流模块包括电压输入（测量与保护共用）、保护电流输入、测量电流输入、零序电流输入。

电压变换器线性范围为：

1.00～120V（相电压）

保护电流变换器线性范围为：

0.1～20In

测量电流变换器线性范围为：

0.01～1.2In

零序电流变换器线性范围为：

0.020～1.000A；小电流接地

0.1～20In；非小电流接地

交流模块接线原理参见附图。

三、电源模块

装置电源为高频开关电源，直流110V、220V或交流220V输入。

模块输出三组直

流电压，即+5V、+12V、－12V。

1、+5V为CPU等数字电路的工作电源

2、±12V为模拟电路工作电源

四、人机对话模块

本模块主要功能是显示CPU系统的输出信息，同时扫描面板上的按键状态并实时传送给CPU系统。

显示模块采用128×64点阵VFD或液晶，人机界面清晰易懂。

配置系列装置的通用按键操作方式，使得人机对话操作方便、简单。

同时考虑到低压保护等级的特点，在本模块还配置了丰富的灯光指示信息，使装置运行更为直观。

第四章系统功能及配置

MM200A（+）电动机保护管理装置是以电流速断保护、过热保护、负序保护、电压保护、零序保护等为基本配置，适用于10KV及以下电压等级、容量2000KVA以下的电动机。

根据可选配置，可具备谐波测量及故障录波功能（加强型）。

功能型号对照表如下：

装型

置号

功能选项

速

断

保

护

过

热

保

护

负

序

过

流

过

负

荷

过

压

保

护

低

压

保

护

欠

流

保

护

堵

转

保

护

零

序

保

护

起

动

过

长

频

繁

起

动

遥

信

遥

测

遥

控

遥

脉

故

障

录

波

谐

波

分

析

MM200A

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

MM200A+

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

一、保护功能及原理

1、保护启动

保护采用相电流突变量启动和辅助启动两种方式。

1）相电流突变启动方式

相电流突变采用周/周比较，其特点是不受负荷电流影响且快速灵敏同时具有较强的抗干扰能力，表达式为：

|i（k）-i（k-n）|-|i（k-n）-i（k-2n）|≥ε

其中：

n为每工频周期采样点，k为当前采样点。

当任一相电流突变量大于启动值，保护启动进入故障处理程序进行故障计算判别。

2）辅助启动方式

保护还采用每相电流的有效值作为辅助启动判别量，以便在没有明显突变量的情况下保护能可靠启动。

2、电流速断保护

电流速断保护为电动机引出线及定子绕组相间短路的主保护之一。

为保证在电动机满载起动过程中电流速断保护可靠地不动作，要求电流速断保护动作电流必须大于电动机满载起动时的起动电流。

电流速断动作条件如下：

IΦ＞ISDZD；IΦ为A、B、C任一相电流

；ISDZD为速断电流定值

当A、B、C任一相电流大于速断电流定值，保护动作。

3、过热保护

过热保护作为电动机热过载的主保护及定子绕组或引出线相间短路的后备保护。

其动作模型考虑了电动机正序、负序电流所产生的综合热效应及热累积过程，引入的等值发热电流Ieq其表达式为：

Ieq2=K1I12+K2I22

保护动作特性如下：

t=τ/[（Ieq/Ie）2-1.052]

式中：

I1为电动机电流的正序分量

I2为电动机电流的负序分量

Ie为电动机的额定电流

Ieq为电动机运行电流的等效电流

τ为电动机发热时间常数

K1为正序电流发热系数，在起动过程中一般取0.5，运行过程中固定为1；

K2为负序电流发热系数，一般取6，用于模拟增强负序电流的发热效应。

在电动机正常起动时，为防止过热保护误动，一般将正序电流发热系数整定为小于1，在电动机起动完成后装置自动将正序电流发热系数置为1而不再人为减小正序电流。

4、不平衡（断相、反相）保护

当发生电动机断相，反相、定子绕组或引出线不对称相间短路、定子绕组匝间短路时，将产生负序电流，而负序电流将在转子中产生2倍工频的电流，使转子的附加发热大大增加，危及电动机的安全运行。

装置不平衡保护根据负序电流值提供独立的两段负序过流保护。

负序过流动作条件如下：

1）I2＞I2ZDN；I2为负序电流,I2ZDN为N段负序电流定值

2）T＞T2ZDN；T为动作时间,T2ZDN为负序N段延时定值

一般按第一段高定值短延时特性，第二段低定值长延时特性来整定。

5、过负荷保护

过负荷保护反映定子电流的大小，装置设置了一段带定时限长延时的过负荷保护。

过负荷动作可通过整定来选择跳闸出口或发信。

当A、B、C任一相电流超过过负荷电流定值，装置经整定延时发告警信号或出口跳闸。

过负荷发信或跳闸可通过软压板设定。

过负荷动作条件如下：

1）IΦ＞IGFHZD；IΦ为A、B、C任一相电流

；IGFHZD为过负荷电流定值

2）T＞TGFHZD；TGFHZD为过负荷延时时间定值

6、欠流保护

欠流保护用于反映电动机负载低的情况。

装置设置了一段带定时限长延时的欠流保护来监视电动机是否低载运行。

欠流保护动作可通过整定选择跳闸出口或发信。

当A、B、C三相电流均低于欠流定值且高于0.06In，装置经整定延时发告警信号或出口跳闸。

欠流发信或跳闸可通过软压板设定。

欠流保护动作条件如下：

1）0.06In＜IΦΦmax＜IDLZD；IΦmax为A、B、C三相电流最大值

2）T＞TDLZD；IDLZD为欠流保护电流定值

；TDLZD为欠流保护延时时间定值

7、过电压保护

为避免使用相电压在单相接地时引起过压保护误动，装置过压保护取母线线电压。

开关处于合位，且UAB、UBC、UCA任一高于过压定值，延时时间到后跳闸或发信。

过压动作可通过整定选择跳闸出口或发信

过压保护动作条件如下：

1）断路器处于合位

2）ULL＞UGYZD；ULL为任一线电压UAB、UBC、UCA

；UGYZD为过压保护电压定值

3）T＞TGYZD；T为动作时间,TGYZD为过压保护延时定值

8、低压保护

开关处于合位，且UAB、UBC、UCA任一低于低压定值，延时时间到后跳闸或发信。

低压动作可通过整定选择跳闸出口或发信。

低压保护动作条件如下：

1）断路器处于合位

2）ULL＜UDYZD；ULL为任一线电压UAB、UBC、UCA

；UDYZD为低压定值

3）无PT断线闭锁；若PT断线闭锁投入

4）T＞TDYZD；T为动作时间,TDYZD为低压保护延时定值

9、自起动控制

在电动机失压跳闸后，若在整定的自起动时间到时电压恢复正常则发电动机合闸命令，这样可以保证重要电动机的自起动，其它保护跳闸时装置自动闭锁自起动。

自起动动作条件如下：

1）电动机失压跳闸后，且断路器已处于分位

2）无其他保护跳闸

2）ULL＞UZQDZD；ULL为任一线电压UAB、UBC、UCA

；UZQDZD为自起动电压定值

4）T＜TZQDZD；T为动作时间，TZQDZD为自起动闭锁时间，超出自起时间电压仍未恢复则退出自起功能。

10、零序保护

装置零序过流保护仅用于小电流接地系统（若非小电流接地，在订货时注明）。

零序动作条件如下：

1）3I0＞3I0ZD；3I0为装置外接零序CT电流

2）T＞T0ZD；T为零序动作延时时间

以上条件满足后，装置产生“零序动作”事件，该事件附带动作参数为：

1）3U0——零序保护启动时的开口三角电压

2）3I0——零序保护启动时的零序动作电流

3）arctgI0/U0——零序保护启动时零序动作电流相对于开口三角电压的角度

在系统发生单相接地故障时，将各线路的事件记录及其动作参数零序电压、零序电流及

其夹角远传到上位机系统，经过综合比较各线路的零序方向及零序电流数值，来判断哪条线路真正接地。

零序动作可通过控制字选择跳闸或发信号。

11、堵转保护

在电动机正常运转过程中，假若转子被卡住，电流将增大，当电流大于整定值时，延时跳闸，这就是堵转保护。

延时跳闸是防止转子短时间卡住不跳闸，该延时时间可整定。

堵转保护动作条件如下：

1）电动机起动完成后进入正常运转

2）IΦ＞IDZZD；IΦ为A、B、C任一相电流

IDZZD为堵转电流定值

3）T＞TDZZD；T为动作时间,TDZZD为堵转保护延时定值

12、起动时间过长保护

电动机开始起动，经过整定的起动时间，其电流值仍大于整定的起动电流值，则表明电动机起动时间过长，此次起动未成功，电动机有严重发热的危险，装置将延时跳闸。

若经过整定的起动时间后，电流值小于起动电流值，则表明电动机属正常起动，起动成功。

起动过长保护动作条件如下：

1）T＞Tｅ之后；T为动作时间,Tｅ为电动机起动额定时间

2）IΦ＞Kｅ×Iｅ；IΦ为A、B、C任一相电流,

；Kｅ为电动机起动电流相对于额定电流倍数

；Iｅ为电动机额定电流定值

13、过热跳闸闭锁控制

当过热保护动作后，为避免电动机在温度过高时再次起动，装置跳闸继电器不返回。

在延时一散热时间常数后，该跳闸接点返回。

当电动机需要紧急起动的情况下，按下装置面板【RESET】键可强制将热模型恢复到冷态，同时复归跳闸继电器。

过热跳闸闭锁动作条件如下：

1）过热保护动作之后

2）断路器分位

3）T＜TGRBS；T为跳闸接点保持时间

；TGRBS为电动机散热时间常数定值

14、频繁起动保护

实际运行中，电动机若起动不起来，运行人员可能在较短时间内连续操作数次，使电动机频繁起动，或者有些电动机具有特殊的负载，需要频繁的跳开又起动。

由于每次起动都有较大的起动电流，而且多次起动相隔的时间又较短，故电动机有严重过热的危险。

为此，装置设置电动机频繁起动保护。

电动机在起动过程中从电流I=0.06倍额定电流开始上升到第一个1.12倍额定电流，再上升到电流最大值，又下降到第二个1.12倍额定电流值，称为一次起动。

保护装置监测电动机在整定的监测时间内的连续起动次数，若实际起动次数超过整定起动次数，则跳闸且装置跳闸接点不返回，延时闭锁时间后，接点返回。

此闭锁时间可整定，但不要小于2分钟。

跳闸接点可通过按下装置面板【RESET】键复归跳闸继电器来强制返回。

电动机每经历一次起动过程，装置均会生成“电动机起动完成”的事件记录，该事件记录带有动作参数和时标，可指示本次起动的最大电流和起动完成时间。

频繁起动保护动作条件如下：

1）在整定的监测时间内

2）电动机实际起动次数超过整定起动次数

3）T＜TQDBS；T为跳闸接点保持时间

；TQDBS为电动机整定的起动闭锁时间定值

15、开入量跳闸控制（非电量保护）

装置提供2路开入量跳闸控制（即开入7和开入8）。

通过整定可设置为跳闸输出或发信号，其动作延时时间亦可整定。

该功能可实现同步电动机失步或失磁信号的接入。

16、PT断线检测

在下面三个条件之一得到满足时，装置报“PT失压”或“PT断线”事件。

1）三相电压均小于10V，三相电流小于0.06In，断路器处于合位，判为三相失压；

2）三相电压向量和大于18V，最小线电压小于18V，判为PT断线；

3）三相电压向量和大于18V，最大线电压与最小线电压的差值大于18V，判为PT断线。

装置在检测到PT断线后，根据PT断线闭锁的设置方式来判定是否闭锁有关电压保护。

PT断线解除后，闭锁保护亦相应解除。

17、装置告警

当装置检测到下列故障时，发出运行异常信号并报警。

1）硬件故障：

RAM、EPROM、定值出错、继电器状态不正确时，装置报警，并同

时闭锁保护出口。

2）PT回路断线

18、信号指示

装置向用户提供完整的7个信号指示（见面板图），包括：

●电源——装置电源指示

●通信——装置通信收发指示（可根据指示灯闪烁频率判断通信是否正常）

●备用——无定义

●预告——预告信号

●事故——事故信号

●分位——断路器分位指示

●合位——断路器合位指示

动作指示灯动作后，需通过装置按键手动复归；也可通过通信口远方复归。

各定值整定方式及范围见【人机界面】和【定值一览表】。

二、监控功能

1．电气量测量功能

装置可实时测量电动机的各种电气量并在当地进行显示，亦可通过通信接口随时将当地测量参数内容上传后台机。

①实时测量

实时测量参数包括电力参数和谐波失真。

所有测量值都是真有效值。

电力参数包括：

●A、B、C三相电流及其相角

●A、B、C三相电压及其相角，AB、BC、CA三线电压

●A、B、C单相有功功率、无功功率、视在功率

●三相总有功功率、总无功功率、总视在功率

●功率因数及频率

以上测量值均为电动机一次实时有效值。

其中各相角均以UA为参考，相角测量未作精度要求，但能显示各输入量的相位关系，可直观地反映现场的接线是否出错。

对于各相的电压输入、测量电流输入，装置按每相基波的百分率计算谐波失真，每个输入都包括下面参数：

●高达11次的总谐波失真（THD）

●各次谐波失真（HD2~HD11）

②电度

电度参数是一个累计值，基本的电度参数包括：

●有功电度（KWH）

●无功电度（KVARH）

●视在电度（KVAH）

电度读数是真有效值，所有的电度参数表示三相的总和。

电度读数的最大范围为

199999999.9度，分辨率为0.1度。

超出这个值，读数将回到零。

KWH和KVARH提供了四个测量方式，它表示双向潮流：

输入、输出、净值、总量。

KVAH仅提供总量读数。

1）输入：

输入电度代表了电能的消耗

2）输出：

输出电度表示产生的或反馈回电网的电能

3）净值：

净值测量表示在三相上的输入和输出电度之间的差值。

净值为正时表示输入

电度，净值为负时表示输出电度。

4）总量：

总量测量表示三相电度输入和输出的总量。

即无论电度是输入或输出，总的电

度累加器都将增加。

编程模式下，可将所有的KWH、KVARH、KVAH累加器清零。

③辅助模拟量输入测量

MM200A（+）有两个辅助模拟量输入通道，它可以在用户指定刻度下，测量或显示外部参数。

该通道可由订货指