Arcteq AQ-T257 User manual

AQ-T257
Transformer protection IED
Instruction manual
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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. AQ 250 series local panel structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2. User level password conguration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5. Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1. Functions included in AQ-T257 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2. Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.1. Current measurement and scaling in differential application . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.2. Voltage measurement and scaling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.3. Power and energy calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.4. Frequency tracking and scaling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3. General menu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4. Protection functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.1. Non-directional overcurrent I> (50/51) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.2. Non-directional earth fault I0> (50N/51N) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.3. Directional overcurrent IDir> (67) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.4. Directional earth fault I0Dir> (67N) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.5. Current unbalance I2> (46) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.6. Harmonic overcurrent Ih> (50H/51H/68H) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.7. Circuit breaker failure protection CBFP (50BF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.8. Restricted earth fault / cable end differential (REF) I0D> (87N) . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.9. Overvoltage U> (59) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.10. Undervoltage U< (27) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.11. Neutral voltage U0> (59N) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.12. Sequence voltageU1/U2>/<(59P/27P/47) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.13. Over- and underfrequencyf>/< (81O/81U) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.14. Rate-of-change of frequency protection df/dt (81R) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.15. Power protection (32) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.16. Transformer status monitoring (TRF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.17. Transformer thermal overload protection TT> (49TR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.18. Transformer differential Idb> Idi> I0dhv> I0dLv> (87T,87N) . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.19. Voltage memory function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.20. Resistance temperature detectors (Modbus IO) (RTD) (49T) . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.21. Arc fault protection IArc>/I0Arc>(50Arc/50NArc) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.22. Programmable stage PGx >/< (99) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5. Control functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.1. Automatic voltage regulator AVR(90) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.2. Setting group selection (SGS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.3. Object control and monitoring (OBJ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.4. Indicator object monitoring (CIN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.5. Synchrocheck function ΔV/Δa/Δf (25) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.6. mA Output control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6. Monitoring functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6.1. Current transformer supervision (CTS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6.2. Fuse failure VTS (60) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6.3. Disturbance recorder (DR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6.4. Measurement recorder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6.5. Circuit breaker wear-monitor (CBW) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6.6. Total harmonic distortion monitor (THD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6.7. Measurement value recorder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6. System integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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6.1. Communication protocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.1. NTP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.2. ModbusTCP and ModbusRTU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.3. ModbusIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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 protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2. General IO analog fault registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3. Real time measurements to communication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7. Applications and connection examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.1. Connections AQ-T257 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2. Example 2 winding transformerprotection connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3. Trip circuit supervision (95) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8. Construction and installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.1. Construction and installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2. CPU, IO and Power supply module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3. Current measurement module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.4. Voltage measurement module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.5. Binary input module (DI8) (option) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.6. Binary output module (DO5) (option) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.7. Arc protection module (option) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.8. RTD & mA input module (option) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.9. Serial RS232 communication module (option) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.10. LC100 Ethernet communication module (option) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.11. mAout & mAinput module (option) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.12. Installation dimensioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9. Technical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1. Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.1. Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.1.1. Power and energy measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.1.2. Current measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.1.3. Voltage 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 Binary inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.2.4. CPU Binary outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.3. Option cards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.3.1. Binaryinput module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.3.2. Binary output module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.3.3. Arc protection module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.3.4. mAout & mAin module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.3.5. RTD & mA input module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.3.6. RS232 & Serial ber communication module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.3.7. Double LC100Mb Ethernet module(Redundant) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1.4. Display . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2. Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1. Protection functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.1. Non-directional overcurrent (50/51) I> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.2. Non-directional earth fault (50N/51N) I0> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.3. Directional overcurrent (67) Idir> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.4. Directional earth fault(67N) Iodir> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.5. Current unbalance (46/46R/46L) I2> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.6. Harmonic overcurrent (50H/51H, 68) Ih> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.7. Circuit breaker failure protection (50BF/52BF) CBFP . . . . . . . . . . . . . . .
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9.2.1.8. Restricted earth fault / Cable end differential (87N) Iod> . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.9. Overvoltage (59) U> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.10. Undervoltage (27) U< . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.11. Neutral overvoltage (59N) U0> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.12. Sequence voltage(47/27PN/59PN) U1/2>/< . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.13. Over-/Under frequency(81O/81U) f>/< . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.14. Rate-of-change-frequency(81R) df/dt>/< . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.15. Transformer thermal overload (49T) T> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.16. Active/Reactive/Apparent power protection (32/37) PQS>/< . . . . . . . . .
9.2.1.17. Resistance temperature detector alarm (49RTD) T> . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.18. Transformer monitoring function (TRF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.1.19. Transformer differential (87T,87R) Idb>, Idi>,HV Iod>, LV Iod> . . . . . . .
9.2.1.20. Arc protection (50ARC/50NARC) IARC> I0ARC> (option) . . . . . . . . . . .
9.2.2. Control functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.2.1. Automatic voltage regulator (90) (AVR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.2.2. Setting group selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.2.3. Object control (OBJ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.2.4. Synchrocheck (25) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.3. Monitoring functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.3.1. Current transformer supervision (CTS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.3.2. Fuse failure VTS (60) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.3.3. Disturbance recorder (DR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.3.4. Circuit breaker wear monitor (CBW) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.3.5. Total harmonic distortion (THD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.3.6. Voltage memory (integrated in 67,21G) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.3. Tests and environmental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10. Ordering information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11. Contact and reference information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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Disclaimer
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
contained in this document have been strictly complied with.
Nothing contained in this document shall increase the liability or extend the warranty obligations of the
manufacturer Arcteq Relays Ltd. The manufacturer expressly disclaims any and all liability for any
damages and/or losses caused due to a failure to comply with the instructions contained herein or
caused by persons who do not full the aforementioned requirements. Furthermore, the manufacturer
shall not be liable for possible errors in this document. 
Please note that you must always comply with applicable local legislation and regulations. The
manufacturer gives no warranties that the content of this document is in all respects in line with local
laws and regulations and assumes no liability for such possible deviations.
You are advised to notify the manufacturer in case you become aware of any errors in this document or
of defects in the equipment.
The manufacturer reserves the right to update or amend this document at any time.
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Copyright
Copyright © Arcteq Relays Ltd. 2018. All rights reserved.
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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 protections included 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 current measurement side selection description to functions with such feature.
- Added General-menu description.
1.2. Version 1 revisionnotes
Revision 1.00
Date 13.4.2016
Changes - The rst revision for AQ-T256, T257 and T259 IEDs.
Revision 1.01
Date 10.2.2017
Changes - Order code updated
- Added programmable stage description
Revision 1.02
Date 9.1.2018
Changes
- Measurement value recorder description
- ZCT connection added to current measurement description
- Internal harmonics blocking to I>,I0> function descriptions
- Non-standard delay curves added
- Event lists revised on several functions
- RTD&mA card description improvements
- Ring-lug CT card option description added
- New U> and U< function measurement modes documented
- Order code revised
Revision 1.03
Date 14.8.2018
Changes - Added mA output option card description and ordercode
- Added HMI display technical data
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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
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3. General
AQ-T257Transformer Protection IEDs are a members of the AQ-200 product line. The AQ-200
protection product line in respect of hardware and software is a modular concept. The hardware
modules are assembled and congured according to the application IO requirements and the software
determines the available functions. This manual describes the specic applications of the AQ-T257
Transformer Protection IEDs. For other AQ-200 series products please consult corresponding device
manuals.
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4. IED user interface
4.1. Panel structure
AQ 200 series IED user interface section is divided into hardware- and software user interface
sections. Software interface is divided into local panel conguration and programming by using
AQtivate 200 freeware software suite.
4.1.1. AQ 250 series local panel structure
AQ 200 series IED have multiple LEDs, control buttons, function buttons and local RJ-45 Ethernet port
for conguration on front as a default. On rear each unit is equipped with RS-485 serial interface and
RJ-45 Ethernet interface options as a standard. See list below.
Figure. 4.1.1. - 1. Local panel structure.
4 default LEDs for free conguration: Power, Error, Start and Trip.
16 freely congurable LEDs with programmable legend texts.
3 object control buttons: Choose the controllable object with Ctrl –button, control breaker with
0- and I push buttons.
L/R push button for local remote control.
7 Navigation buttons for IED local programming and a button for password activation.
12 freely congurable function buttons.
RJ-45 Ethernet port for IED conguration.
Used views are freely congurable with buttons for changing settings groups or controlling the relays
logic in general. Object status (Circuit breaker/Disconnector) can be displayed on the screen. All
measured and calculated values (currents, voltages, power, energy, frequency etc.) can be shown in
the screen.
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