数字电动机保护测控装置【WPB-SJ 系列 电动机保护测控装置】
目 录
1、产品概述 ................................................... - 2 -
2、主要特点 ................................................... - 2 -
3、工作条件 ................................................... - 3 -
4、电气参数 ................................................... - 3 -
5、主要功能 ................................................... - 4 -
6、选型说明 ................................................... - 5 -
7、技术数据 ................................................... - 5 -
8、保护特性 ................................................... - 7 -
9、键盘操作和显示 ............................................ - 13 -
10、外形尺寸 ................................................. - 14 -
11、接线图及端子定义 ......................................... - 15 -
12、参数定值 . ................................................ - 16 -
1、产品概述
WPB-SJ 系列电动机保护测控装置（以下简称测控装置），是由我司在三十多年研制生产电动机保护产品经验及充分研究国内外产品、用户需求和低压抽屉柜的基础上新一代全功能综合测控装置。该测控装置具有先进的现场总线，基于微处理器技术，采用模块化结构；由微处理器来执行电动机监测控制功能，与接触器、软起动器、塑壳断路器配合为低压交流电动机及低压线路回路提供了一整套集控制、保护、监测和总线通讯于一体的解决方案。
取代了热继电器、热保护器、漏电保护器、欠电压保护器，取消了时间继
电器、中间继电器、辅助继电器、电流互感器、仪表、控制和选择开关、指示灯、可编程控制器、变送器等多种附加元件，大大简化了系统接线的难度；避免了因电机过载、堵转、断相、三相电流不平衡、过欠压、漏电等故障而导致的生产事故；是智能化MCC 的理想选择。
本装置适用于交流50HZ ，额定电压AC380V/660V，额定电流在800A 的交流异步电动机，广泛用于电力、石化、轻工、煤炭、纸业、钢铁、冶金、纺织等行业。
产品符合以下标准的相关要求：
GB/T 14048.1 低压开关设备和控制设备 总则
GB/T 14048.4 低压开关设备和控制设备 低压机电式接触器和电动机起动器 GB/T 14048.5-2001 旋转电机装入式热保护(PTC)控制单元
GB3836.3-2000 爆炸性气体环境用电器设备 第3部分：增安型“e” GB/T17626.2-1998 静电放电抗扰度试验 GB/T17626.3-1998 射频电磁场辐射抗扰度试验 GB/T17626.4-1998 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 GB/T17626.5-1998 浪涌（冲击）抗扰度试验
2、主要特点
● 使用方便、操作简单，中文液晶界面，所有电参量信息和设定都可以通过面板上的功能键来进行读取修改；所有信息一目了然。
● 功能高度集成化,集保护、测量、监视、控制、通信等多种功能于一体,通用性强,减少装置类型和备品备件。 ● 国际通用输入电源模块，兼容85-265V 交流或直流工作电源，降低了对工作电源的要求。 ● “tE时间保护”符合增安型防爆电机的热过载保护标准GB3636.3-2000
● 过载“时间-电流特性”符合GB/T14048.4-2003标准，并增加更多脱扣级别，满足重载启动要求。
● 温度保护：更直接监控电动机的发热情况，符合标准GB/T14048.X-200X。
● 以高性能混合信号微处理器为核心，具有高速运算和实时信号处理能力，轻松完成保护算法；微处理器的总线不出芯片，系统的可靠性和抗干扰能力大大提高，增强了可靠性；采用交流采样，其实时性和准确性远高于其他方式。
● 支持Modbus 协议和Profibus--DP 协议，可以直接连入原有的DCS 系统，最高速率可达12M。 ● 产品在防震、抗干扰方面进行了精心设计和严格的电磁兼容性测试，以确保装置安全运行和防误动。 ● 高速采集接入装置的电流、电压输入信号数据，测量精度高。测量内容包括：相电流、相电压、线电压、频率、有功功率、无功功率、功率因数、积分电度和脉冲电度等，测量电流范围广，可省略一次互感器成本；对各种电量和非电量信号的测量精度可通过通道校正系数进行调节，不需要调整硬件回路。 ● 事件记录多达96条,既可上传也可就地查看，为故障诊断和事故分析提供强有力的依据。 ● “晃电自起动”功能，主电路短时停电或电源切换后根据设定参数可实现分时顺序起动； ● 具有完善的自检能力，包括存储器、出口、通讯口等，发现装置异常能自动告警。 ● 配备保护逻辑和控制逻辑可编程功能。 ● 采用频率跟踪技术，精确采样变频交流回路。
● 变送器功能强大：内置4~20mA模拟量输出，可选多种电量（电流、电压、功率、电能），且范围可调。
3、工作条件
● 三相穿孔适应回路：AC380V 、AC660V ● 工作电源电压：AC220V ● 海拔低于2500米
● 工作温度：-10℃~ +55℃， ● 储存温度：-25℃~ +70℃， ● 相对湿度：≤90%
● 海拔高度不超过2500米。
● 大气条件：没有会引起爆炸危险的介质，也没有会腐蚀金属和破坏绝缘性能及导电尘埃。 ● 安装在无强烈冲击振动和雨雪侵袭的地方。
● 安装在无强磁干扰的地方，避免与软启动器和变频器一起安装，尽量拉长安装距离。
4、电气参数
● 电动机额定工作电压：AC380V 、AC660V ● 控制电源：220VAC, 50Hz 15VA/15W
● 额定电流：0.5~800A ● 额定工作频率：50Hz ● 绝缘电阻：100M 欧/500V
● 防护等级：控制器本体IP20; 显示模块IP45
5、主要功能
5.1、保护功能
● 启动中过流保护 ● 启动时间过长保护 ● 堵转保护
● 相电流不平衡（缺相、断相）保护 ● 轻载保护 ● 热过载保护 ● tE时间保护 ● 过压保护 ● 欠压保护
● 漏电（接地故障）/零序保护 ● 自动重启动 ● 断线检测 ● 低频率保护 ● 熔断器监视 ● 跳闸回路监视
5.2、测量功能
● 测量电压Ua、Ub、Uc: 可内部计算有功电度和无功电度，也可接入外部电度脉冲
● 测量三相电流Ia、Ib、Ic及零序电流I0 和负序电流I2: 1路4-20mA 输出，变送输出任一测量值 ● 测量有功功率P、无功功率Q 以及功率因数COSφ: 纪录电动机全部运行时间及最后一次成功启动过程中最大电流
● 测量频率f: 两次起动间的最小时间间隔及允许再起动控制功能 ● 电压不平衡度
● 断路器分合、刀闸位置、熔丝等开关量信号
5.3、控制功能
● 远方遥控输出，用户面板控制输出
● 输入与输出采用可编程逻辑控制，轻松实现控制联锁、互锁
● 采用汉字大液晶，显示各种测量数据，开关量输入状态、继电器输出状态、通讯状态，时钟，SOE 信息等，各种信息一目了然
5.4、事件记录
● 保护动作信息；记录量达96 条，循环记录显示
5.5、通讯功能
● 遥测、遥信、遥控、遥脉等四遥功能 ● 单元运行状态的监测和控制
● 远方定值管理、对时、信号复归等系统管理功能 ● 支持Modbus 协议和Profibus--DP 协议
6、选型说明
规格（A） 电流范围
2 0.5～2
6.3 1.5～6.3
25 5.0～25
100 20～100
200 50～200
400 100～400
600 200～600
800 400～800
7、技术数据
7.1、输入输出 7.1.1、继电器输出
●跳闸继电器J1 ： 1常开常闭转换接点
●可编程继电器J2 ： 1常开接点（如：报警吸合或遥控合闸输出等） ●可编程继电器J3 ： 1常开接点（如：重启动等） ●输出容量 : 250VAC 8A / 30VDC 8A ●速断保护动作时间： 不大于20ms
7.1.2、辅助电源
●电源电压 AC/DC85-265V ●频率 38HZ- 70Hz
●功耗 正常工作时 ≤1.5W 保护启动时 ≤2.0W
7.1.3、开关量（二进制）输入
●开关量输入数目 6 ●电压范围 220AC±40% ●电流消耗 约4.0mA
7.1.4、串行接口
●连接 通信端子
●规约 Modbus-RTU/Profibus ●网络连接 RS485总线，屏蔽双绞线
7.1.5、模拟量输出
● 通道 1
● 范围 4mA ～ 20mA ● 精度 0.05Ma
7.2、有电气试验
7.2.1、 绝缘电阻
● 标准 IEC255-5 100M Ω/500V
7.2.2、绝缘试验
● 标准 IEC255-5
● 介质强度试验 2KV（r.m.s.），50HZ，1min
● 冲击电压实验 5KV（峰）；1.2/50 u S；0.5J； 5正，5负，间隔时间5s
7.2.3、 EMC 抗干扰
● 标准 IEC255-22
● 共模干扰 2.5KV（峰）， 1MHZ， 400次/s，持续时间2s ● 差模干扰 1.0KV（峰）， 100KHZ； 50次/s，持续时间2s ● 辐射电磁场干扰 频率：27MHZ～1000MHZ； 场强；10V/m ● 静电放电干扰 8KV
● 快速瞬变干扰 2KV； 5KHZ； 双极性； 持续时间 1min
8、保护特性
8.1、启动判别条件
● 电动机开始启动，持续时间大于定值启动时间Tqd 后，为电动机正常运行过程。
● 每一相电流小于0.2In 持续1秒，或者断路器由合位变分位时，判为电动机无流，并重新进行1、2的判
别。断路器位置默认为开关量1
8.2、启动中过流保护
在电动机启动过程中,任一相电流大于整定值后, 经整定延时后动作于跳闸。动作条件为：
● Max(Iφ)>I1set ；其中I1set 为过流电流定值，I φ为启动时的相电流，启动电流普通鼠笼式异步电动机一
般 为额定电流的6-8倍，绕线转子异步电动机一般为4-6
● T>T1； T1为速断时间定值。可整为0s ，即速断，也可带一定的延时。
当电机启动完成后，启动中过流保护自动退出。
8.3、启动时间过长保护
当电动机在规定的启动时间内没有完成启动时保护将动作。 ● 当电动机启动时自动投入该保护；
● 当电机启动完成后（T>TQD），如果电动机电流大于启动时间过长的电流定值，经延时后保护动作； ● 当T>1.5TQD时，自动退出该保护。
. 、I φ>Iqdgc Iqdgc为启动时间过长的电流定值，I φ为相电流。
2、对于增安型电动机的Ts 时间设定值应不大于1.7 倍tE 时间。即对于增安型电动机起动
时间设置最大为：Ts=1.7 ×tE s
其中：tE 时间为交流绕组在最高环境温度下达到额定运行稳定温度后，从开始通过堵转电流 IA 时计起直至上升到极限温度所需的时间（以增安型电动机铭牌数据为准）
8.4、堵转保护
堵转保护用于区分电动机是正常运行还是堵转，当电动机运行电流大于整定电流并达到整定延时后，保护动作出口。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退出，当t>1.5Tqd时自动投入。
其动作条件如下：
1、Iφ>Idz Iφ为电动机的堵转电流定值，按堵转电流的一半设定；Iφ为相电流 2、T>Tdz T 为堵转时间定值
8.5、两段式负序过流（不平衡）保护
电动机发生断相或反相时，会造成三相不对称,这时会产生负序电流, 负序电流所形成的旋转磁场与电动机正常运行时的方向正好相反，将在转子中产生两倍工频的电流,使转子发热增加。如果负序电流较大,会使转子过热,危及电动机的安全运行。装置提供两段负序过流保护。
一般负序I 段电流定值I21=0.6～1Ie，Ie为额定电流；负序I 段动作时间T21按躲过开关不同期合闸出现的暂态过程的时间整定，整定时间推荐为1s。 动作条件如下：
I2>I21 I21为负序I 段电流定值，I2为负序电流。 T>T21 T21为负序I 段动作延时时间定值
I2>I22 I22为负序II 段电流定值，I2为负序电流。 T>T22 T22为负序II 段动作延时时间定值
利用负序分量方法提供不平衡保护，对装置的数据处理能力要求高，计算量大，但在保护的灵敏度和可靠性方面远高于通常使用的平均差流法和最大差流法。负序I 段用于告警，II段用来跳闸。
8.6、低电压保护
当电源电压降低或短时中断, 为了保证重要电机的自启动及根据生产过程工艺要求和技术保安要求, 需要配置低压／失压保护. 当所测电压小于低电压保护定值时, 低电压保护经整定延时跳闸。当作为失压保护时，其动作电压可整定为0.4～0.5Ue ；
当作为低压保护时，其动作电压可整定为0.6～0.7Ue. 其动作条件如下： ● UaTdy Tdy 为低电压延时定值。
● I φ>0.1In 断路器在合位 或 Max（I φ）>0.2Ie
8.7、过电压保护
当所测相电压大于过电压保护定值时, 经整定延时后跳闸。过电压定值一般取额定电压的10%，时限一般整定为（5~10 s）。其动作条件如下：
● Ua>Uh Uh为过电压定值。 ● T>Th Th 为过电压延时定值
8.8、轻载保护
当电动机的负载为水泵等出现抽空等情况时，轻载保护动作： 1. IφTqz Tqz为过负荷时间定值。 轻载保护在1.5倍电动机起动时间后生效。
8.9、零序（漏电）保护
零序电流保护为电动机接地故障提供保护,对于电动机所在的低压电网,中性点一般不接地或经消弧线圈/电阻接地,其定子单相接地主要由绝缘损坏引起,其零序电流主要为电容电流。零序过流保护可选择动作于跳闸，也可选择动作于告警信号。其动作条件如下：
● I0>I01 I01为接地告警电流定值。 I0>I02 I02为接地告警电流定值。 ● T>T01 T01为接地跳闸时间定值。 T>T02 T02为接地跳闸时间定值。
8.10、自动重启动
当供配电系统发生电压骤降时而且又在设定的自动重启动时间内恢复正常，保护装置可以将停运的电动机在设定的时间自动恢复至运行状态。电动机停车后，控制器立即开始累计失电时间，当电动机电压恢复到重启动电压以上时，如果失电累计时间在设定的立即重启动失电时间内，则电动机立即重启动；如果失电累计时间超过设定的延时重启动失电时间，则电动机不再自动重启动。动作条件如下：
● 无保护动作； ● U>0.8Ue
● Tre
8.11、tE 时间保护（适用于增安型电动机）
提供堵转时在tE 时间内断开电动机电源的热过载保护, 仅在电动机起动完成后投入。 当电流大于等于2 倍额定电流时启动，按以下特性曲线动作。参考附录1：tE保护特性表。
tE 保护延时与堵转电流比IA/Im 的电流-时间特性曲线
其中：tEp 7 倍额定电流时允许堵转时间； IA为堵转电流；IN为额定电流（Ie）。
8.12、温度保护
温度保护是对电动机的实际温度检测的一种保护，它通过预埋在电动机内部的热敏电阻的阻值变化反映电动机的温度变化，从而实现电机温度的热保护。
8.13、过热保护
装置用数字方法建立电动机的发热模型，在各种运行工况下，对电动机提供准确的过热保护。考虑到正、
负序电流的热效应不同，过热保护的动作时间为：
K1随电动机启动过程变化,为的是躲过电动机的启动电流，K2用于改变负序电流在发热模型中的热效应，由于负序电流在转子中的热效应比正序电流高很多，比例上等于在两倍系统频率下转子交流阻抗对直流阻抗之比。根据理论和经验，本装置取 K2=6。
当电动机停运，电动机积累的过热量将逐步衰减，本装置按指数规律衰减过热量，散热时间常数Tsr 一般为4倍的电动机发热时间常数Tfr，即认为Tsr 时间后，电动机又达到热平衡。
当电动机因过热被切除后，本保护即检查电动机的过热状态，当电动机停运未到Tsr 时间时，保护出口继电器不返回，禁止电动机再次启动，避免由启动电流引起过高温升，损坏电动机。
紧急情况下，如在过热状态下必须启动电动机，可以按装置面板上的“复位”键，人为清除热记忆值。用户设置定值时，可以参考装置提供的热过载保护特性曲线。
%表示，在环境温度为40°C，电动机在冷态情况下以7.2倍额定电流运行t7曲线时间后，热容值将达到
最大值100%。tE和T7过热保护不可以同时投入。
8.14、PT断线检测
检测到任一相有电流，而三相线电压均小于50V 时，判为PT 断线，延时2s 告警。 PT 断线后，闭锁低电压保护，发出报警信号，待电压恢复正常后保护返回。
8.15、低频保护
当负载过大时，会造成电网频率过低，在电压低于低电压定值，并且电流高于0.1In 的情况下，如果频率低于设定值，经定值延时后，低频保护将动作。
8.16、三相熔断判别
对于用F-C 柜控制的电动机，本装置提供有三相熔断指示功能。当电动机的运行电流超过FC 遮断定值后突变为零，有电压(任一相大于90V)而断路器在合位（无保护跳、手跳、遥跳），2秒后发三相熔断指示信号。
9、键盘操作和显示
9.1、面板说明及按键功能
● 装置显示操作全部汉字提示，即使不看操作说明，仅几分钟内也能自己操作。 ● 装置有4个按键，从左往右依次为设置、移位、数据、返回，其中：
设置：按下进入选择进入的菜单，包括设置、校时、系数、查看报告、传动实验、信号复归等。 移位：移动修改的项目的数字位数。 数据：在编辑修改状态下，闪烁位数字加1. 返回：退出当前状态。
● 装置有4个指示灯，从上往下一次为：运行状态、事故、告警、通讯。
运行状态：电动机未启动时，一直亮；启动时以 4次/秒闪烁；运行时以 1次/秒闪烁。 事 故：出现保护动作时点亮，掉电保存，直至信号复归。 告 警：出现告警时点亮，掉电保存，直至信号复归。 通 讯：装置仅发送数据时点亮。
9.2、 运行操作与故障指示
在运行过程中，循环显示A、B、C相电流值、电压值（如果有）、功率、频率、功率因数、累计电度等，每项显示停留时间为2秒。循环显示中，按“数据”键一次则锁定显示该项值，再按“数据”键一次则返回循环显示。当电动机出现故障或告警时，相应LED 灯亮并在LCD 显示屏显示故障报告。
10、外形尺寸
11、接线图及端子定义
11.1、典型接线
注：在订货时注明需外配电流互感器是N:1A还是N:5A，没注明出厂为N:5A的
11.2.端子定义
名称
A端子 1 2 3 4 5 6 7 8 9
装置电源L 装置电源N 跳闸出口常闭节点 跳闸出口常开节点 跳闸出口公共端
B端子
C 端子
开关量输入3 I01 零序电流 开关量输入4 I02 零序电流 RS485(B-) RS485(A+)
UA A相电压 UB B 相电压
UC C相电压 UN 公共端
注：上图的端子图为从保护器的正背面看时的效果图
可编程出口常开节点A 1 可编程出口常开节点A 2 可编程出口常开节点B1 可编程出口常开节点B2
注：“电流互感器”为一个RJ12端口，用于连接保护器CT
10 开入公共端 11 开关量输入1 12 开关量输入2
注：此版本的WPB-SJ 保护器较早期的产品有一些改动：
1、 电流互感外观及尺寸（具体参见10外形尺寸）及互感器与保护器主体的分体连接线（现采用
RJ12接口）
2、 保护器的外观（原保护器面板上的4个指示灯现已删除）
3、 接线端子（具体参见11.2端子定义）
12、参数定值
NO
项目 本机设定1
1
本机设定2
2
本机设定3
3
工艺连锁设定
启动中过流保护
5
启动时间过长
6
堵转
7
跳闸
8
负序（不平衡） 告警
9
名称 通讯地址 波特率 额定电流 CT 变比
启动时间 散热时间
1 2
控制字（注1）
电流 时间 控制字 电流 时间 控制字 电流 时间 控制字 负序电流 时间 控制字 负序电流 时间 控制字
设置范围 0-254 1200-9600
1.00-600. 00 A 1.00-650.00
1-435S 1-435Min
1-435S 1-435S 1111-1111 1-10Ie 0.01-435S ON/OFF 1-8Ie
0.01-0.5倍启动时间
ON/OFF 1-8Ie 0.01-435S ON/OFF 0.1-5Ie 0.01-435S ON/OFF 0.1-5Ie ON/OFF
步长 1 0.01 A 0.01 0.01S 0.01Min
0.01 0.01 2进制 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
轻载
10
热过载
11
tE 时间保护
12
过压保护
13
欠压保护
14
零序（跳闸）
15
零序（告警）
16
自动重启动
17
频率低
18
其他设置
19
密码
电流 时间 控制字 t7曲线 控制字 tEp 曲线
控制字 电压 时间 控制字 电压 时间 控制字 零序电流 时间 控制字 零序电流 时间 控制字 重启动有效时间 重启动延时 控制字 时间 控制字
4-20mA 输出选择(注2)
设置选项密码 （注3）
ON/OFF 1.00-20.00
ON/OFF 1. 00-2. 00Ue 0.01-435S ON/OFF 0.20-1.00Ue 0.01-435S ON/OFF 0.5-5 A 0.01-435S ON/OFF 0.5-5 A
ON/OFF 0.01-435S 0.01-435S ON/OFF 30. 00-70.00 Hz 0.01-435S ON/OFF
0-65536 1111-1111 0.1-0.95Ie 0.01-435S ON/OFF
5,10,15,20,25,30
1 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 1 2进制 0.01 0.01
注1：工艺连锁控制字用法 （排列与液晶显示定值设置第三行（控制字）一致）
D7
D6
D4
D3
D2
D1
D0
01：开入2；
10：开入3； 11：开入4； D1:保留 D0: 出口选择。 0：跳闸出口 1：备用出口
注2：4-20mA输出选择用法
注3：其他设置控制字用法
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
D7: 变频电机选择位
1: 该保护用于带变频器的电机 0: 该保护不用于带变频器的电机 D6-D5：备用出口用途选择位
00：备用出口为重启动出口
01：备用出口为告警（不平衡和零序）出口 10: 备用出口为工艺连锁出口 D4: 电压测量选择
1：接入电压 0：不接入电压
D3：备用出口方式
1：保持 0：脉冲 D2：跳闸出口方式
1：保持 0：脉冲 D1:PT断线判别
1：投； 0：退； D0:3相熔丝断判别
1：投
附录1：tE保护特性表
附表一：tE 时间保护特性表
注：tE 保护的动作时间=tEp为1.0s 时的动作时间×tEp 设定值。
tEp 设定为5.0s 时，按起动电流IA/IN确定的tE 值是按照IEC79-7、GB3836、3-2000标准，在用于增安型电动机 tE 保护时，其反时限过载保护可参照该特性曲线设定。为确保电动机堵转时在tE 时间前断开电源，过载保护装置的反 时限曲线宜下移15%左右。
本说明书为WPB-SJ 系列智型电动机控制器单元说明书，如您所使用的单元根据特殊要求作了某些修改，本说明书概不令述。杭州维祺顿电气有限公司对本说明书所有资料拥有解释和修改权。