Arcteq AQ-E215 User manual

AQ-E215
Energy management IED
Instruction manual

Table of contents
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1. Manual revision notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1. Version 2 revision notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Version 1 revision notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. Abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4. IED user interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1. Panel structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.1. Local panel structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2. Mimic and main menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.1. Basic conguration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.2. Navigation in the main conguration menus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3. General menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4. Control menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5. Communication menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.6. Measurement menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.7. Monitoring menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.8. Conguring user levels and theirpasswords . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5. Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1. Functions included in AQ-E215 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2. Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.1. Current measurement and scaling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.2. Voltage measurement and scaling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.3. Power and energy calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.4. Frequency tracking and scaling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3. Fault indicating functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.1. Non-directional overcurrent (I>;50) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.2. Non-directional earth fault (I0>; 50N) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.3. Directional overcurrent (Idir>; 67) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.4. Directional earth fault (I0dir>; 67N) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.5. Intermittent earth fault (I0int>;67NT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.6. Undervoltage (U<; 27) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.7. Neutral overvoltage (U0>; 59N) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.8. Fault locator(21FL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4. General menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5. Control functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.1. Setting group selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.2. Object control and monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.3. Indicator object monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.4. Milliampere outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.5. Programmable control switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6. Monitoring functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6.1. Disturbance recorder (DR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6.2. Measurement recorder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6.3. Total harmonic distortion (THD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6.4. Measurement value recorder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6. System integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1. Communication protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.1. NTP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.2. Modbus/TCP and Modbus/RTU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.3. Modbus I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.4. IEC 61850 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.5. GOOSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.6. IEC 103 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.7. DNP3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.8. IEC 101/104 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.9. SPA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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6.2. Analog fault registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3. Real time measurements to communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7. Connections and application examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.1. Connections of AQ-E215 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2. Application example and its connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3. Two-phase, three-wire ARON input connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.4. Trip circuit supervision (95) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8. Construction and installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.1. Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2. CPU module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3. Current measurement module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.4. Voltage measurement module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.5. Digital input module(optional) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.6. Digital output module (optional) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.7. RTD & mA input module (optional) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.8. Serial RS-232 communication module (optional) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.9. LC 100 Mbps Ethernet communication module (optional) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.10. Double ST 100 Mbps Ethernet communication module (optional) . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.11. Double RJ45 10/100 Mbps Ethernet communication module (optional) . . . . . . . . . . . .
8.12. Milliampere (mA) I/O module (optional) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.13. Dimensions and installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9. Technical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1. Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.1. Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.1.1. Current measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.1.2. Voltage measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.1.3. Power and energy measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.1.4. Frequency measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.2. CPU & Power supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.2.1. Auxiliary voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.2.2. CPU communication ports . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.2.3. CPU digital inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.2.4. CPU digital outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.3. Option cards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.3.1. Digital input module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.3.2. Digital output module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.3.3. Milliampere module (mA out & mA in) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.3.4. RTD & mA input module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.3.5. RS-232 & serial ber communication module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.3.6. Double LC 100 MbpsEthernet communication module . . . . . . . . . . . . . .
9.1.4. Display . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2. Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1. Energy monitoring functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.1. Non-directional overcurrent (I>; 50) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.2. Non-directional earth fault (I0>; 50N) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.3. Directional overcurrent (Idir>; 67) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.4. Directional earth fault (I0dir>; 67N) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.5. Intermittent earth fault (I0int>; 67NT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.6. Undervoltage (U<; 27) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.7. Neutral overvoltage (U0>; 59N) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.2. Control functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.2.1. Setting group selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.2.2. Object control and monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.3. Monitoring functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.3.1. Voltage transformer supervision (60) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.3.2. Disturbance recorder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.3.3. Total harmonic distortion (THD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.3. Tests and environmental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10. Ordering information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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© Arcteq Relays Ltd 2

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11. Contact and reference information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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3 © Arcteq Relays Ltd

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Please read these instructions carefully before using the equipment or taking any other actions with
respect to the equipment. Only trained and qualied persons are allowed to perform installation,
operation, service or maintenance of the equipment. Such qualied persons have the responsibility to
take all appropriate measures, including e.g. use of authentication, encryption, anti-virus programs,
safe switching programs etc. necessary to ensure a safe and secure environment and usability of the
equipment. The warranty granted to the equipment remains in force only provided that the instructions
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1. Manual revision notes
1.1. Version 2 revision notes
Revision 2.00
Date 6.6.2019
Changes
- New more consistent look.
- Improved descriptions generally in many chapters.
- Improved readability of a lot of drawings and images.
- Updated protection functionsincludedin every IED manual.
- Every protection IED type now has connection drawing, application example drawingwith function block diagram
and application example with wiring.
- Added General-menu description.
Revision 2.01
Date 6.11.2019
Changes
- Added description for LED test and button test.
- Complete rewrite of every chapter.
- Improvements to many drawings and formula images.
- Order codes revised.
- Added double ST 100 Mbps Ethernet communication module and Double RJ45 10/100 Mbps Ethernet
communication module descriptions
1.2. Version 1 revision notes
Revision 1.00
Date 19.1.2015
Changes - The rst revision for AQ-E215 IED.
Revision 1.01
Date 12.1.2016
Changes - Added digital input operation description.
Revision 1.02
Date 30.5.2016
Changes - Added PCB and Terminal options to order code.
Revision 1.03
Date 30.8.2016
Changes - Added password set up guide (previously only in AQtivate user guide)
Revision 1.04
Date 13.1.2017
Changes - Added Programmable Control Switch and Indicator Object descriptions
- Order code updated
Revision 1.05
Date 12.12.2017
AQ-E215
Instruction manual
Version: 2.01
© Arcteq Relays Ltd 6

Changes
- Measurement value recorder description
- ZCT connection added to current measurement description
- RTD&mA card description improvements
- Ring-lug CT card option description added
- Order code revised
Revision 1.06
Date 14.8.2018
Changes - Added mA output option card description and ordercode
Revision 1.07
Date 18.1.2019
Changes - HMI display technical data added
AQ-E215
Instruction manual
Version: 2.01
7 © Arcteq Relays Ltd

2. Abbreviations
CB – Circuit breaker
CBFP – Circuit breaker failure protection
CT – Current transformer
CPU – Central processing unit
EMC – Electromagnetic compatibility
HMI – Human machine interface
HW – Hardware
IED – Intelligent electronic device
IO – Input output 
LED – Light emitting diode
LV – Low voltage
MV – Medium voltage
NC – Normally closed
NO – Normally open
RMS – Root mean square
SF – System failure
TMS – Time multiplier setting
TRMS – True root mean square
VAC – Voltage alternating current
VDC – Voltage direct current
SW – Software
uP - Microprocessor
AQ-E215
Instruction manual
Version: 2.01
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3. General
The AQ-E215 energy management IED is a member of the AQ-200 product line. The hardware and
software are modular:the hardware modules are assembled and congured according to the
application's I/O requirements and the software determines the available functions. This manual
describes the specic application of the AQ-E215 energy management IED. For other AQ-200 series
products please consult therespective device manuals.
The AQ-E215 IED integratesinto a single equipment a fault location functionality and a kWh
measurement as accurate as that used by energy companies for billing. This combination of highly
accurate measurement technology and fault detection algorithms allowsthe AQ-E215 IED to be
applied for volt/varoptimization as well as fortracking power losses and reducingpower outages
through accurate fault location.
AQ-E215
Instruction manual
Version: 2.01
9 © Arcteq Relays Ltd