1、MFC2000-2 型微機廠用電快速切換裝置 技術 說 明 書東大金智軟件股份有限公司 南京東大金智電氣自動化有限公000年十二月目錄1. 概述12.5關于快速切換時間83.裝置特點及主要技術指標.103.1裝置主要特占 八、103.2主要技術指標.114.裝置軟硬件簡介.13 4.1硬件簡介.134.2軟件簡介145.功能簡介.16 5.1監測故障處理功能175.5起動后加速保護功能205.6事件追憶打印GPS對時功能.,.206.定值參數設定.22 6.1整定定值.226.2方式設置237.設計說明.24 7.1裝置配置.247.2 組屏.24 7.3交流電壓輸入.24換殘壓切換原理42.

2、4廠用電切換應用事項7.4附圖2. 廠用電切換原理及分析3 2.1廠用電切換存在的問題3 2.2廠用電切換方式3 2.3快速切25308.附錄11.概述MFC2000型微機廠用電快切裝置 或其它工業部門 煤炭和冶金等有較多高壓電 動機負荷的場合的電源切換在電源切換時不能造成運行中斷或設備沖擊損壞或經低壓繼電器起動備用電源投入 若合閘瞬間廠用母線反饋電壓與備用電源電壓間相角差較 大將對電動機造成很大的合閘沖擊也因切換時系統運行方式故障類型等因素如待 殘壓衰減到一定幅值后投入備 用電源 母線電壓和電動機的轉速都下降很大 在這種 情況下另一方面由于電動機成 組自起動電流很大 從而導致自起動困難MFC

3、2000型微機廠用電快切裝置是為解決上述廠用電的安全運行問題東大電氣系與望亭發電廠聯合研制的高科技產品廣泛征求了設計院 參考吸收了引進工程中ASEA西門子微機型相應 設備的先進設計思想和技術 并于1997年8月通過鑒定300MW?a ? o ?o D100多套裝置在望亭 華能蘇州 電廠上海吳涇電廠 安徽洛河電廠 廣西桂林電廠四川廣安電廠 內蒙達拉特電廠 青海橋頭電廠 山東十里泉電廠 裝置 已經歷了數十次事故切換和百余次正常切換動作 正確率和切換成功率均達100%?T d?dy?u?-MFC2000-2型快切裝置是MFC2000-1型裝置的改進型 繼承了 1型裝置的成熟 經驗主從CPU分工協調

4、又保證了切換速 度及配置的靈活性 采用匯編和C相結合 的先進技術又充分發揮了 C的強大功能 增加了分支電流測量錄波等其它實用功能采用大液晶顯示屏能直接顯示主接線并實時顯示各種運行參數和狀態既有485 口接入DCS系統并開發了上位機應用軟件定值修改以及錄波分析2MFC2000微機快切裝置獲國家電力公司1998年度科技進步三等獎和華東電力集團公司1998年度科技進步二等獎2.廠用電切換原理及分析2.1.廠用電切換存在的問題大容量火電機組的特點之一是采用機電單元集控方式可靠性有著相當重要的影響發電機組對廠用電切換的基本要求是安全可靠而可靠性則體現為提高切換成 功率以往的廠用電切換方式主要采用以下幾種

5、方式或經低壓繼電器起動備用電源投入短延時切換2在合閘回路中另串普通機電式或電子式同期檢查繼電器即殘壓切換以上幾種廠用電切換方式都不能很好地滿足安全性國內有關資料已經提供了不少同廠用電切換有關的問題和事故設備沖壞等廠用電切換不當引起的問題有些是明顯的而有些是漸變的 電動機或備用變受-兩次沖擊并不一定馬上就損壞也并不一定引起足夠的重視較長時間未發生問題并不意味著不存在隱患如某電廠600MW引進機組由于原設計不合理但這顯然留下了更大的隱患某電廠由于工作電源與備用電源間電氣距離很大，連正常切換都無法保證國內近幾年的新建工程也基本采用了快速切換裝置廠用電源采用新一代快速切換裝置已毋容置疑也可按起動原因分

6、4221.按開關動作順序分類（動作順序以工作電源切向備用電源為例2并聯切換兩電源短時并聯這種方式多用于正常切換停機后文詳述先跳開工作電源再合上備用電源此種方式多用于事故切換這種方式介于并聯切換和串聯切換之間 工作開關跳開之前發出可設置延時來調整也可用于事故切換2正常手動切換快切裝置按事先設定的手動切換方式同時2事故自動切換發變組起動快切裝置進行切換串聯進行分合閘操作有兩種不正常情況母線電壓低于整定電壓達整定延時后并按自動方式進行切換由工作開關輔助接點起動裝置223.按切換速度分類：2快速切換2短延時切換2同期捕捉切換2殘壓切換2.3. 快速切換殘壓切換原理快速切換假設有圖1所示的廠用電系統備用

7、電源由電廠咼壓母線或由系統經起動/備用變引入廠用母線由工作電源供電 必須 跳開工作電源開關1DL跳開1DL時廠用母線失電電動機將惰行稱其為殘壓（殘壓衰減較以極坐標形式繪出的某300MW機組6KV母線殘壓相量變化軌跡慢的情況如圖2所示廠用電一次系統簡圖圖VS為備用電源電壓U為備用電源電壓與母線殘壓間的差拍電壓電動機承受的電壓UM為X MX M -母線上電動機組和低壓負荷折算到高壓廠用電壓后的等值電抗.X S -電源的等值電抗令KX SK 2則有U 3U1.1/ K設K則圖以A為圓心A' A'的右側為備用電源允許合閘的安全區域若取K圖B''的左側均為不安全區域 其電

8、壓相量端點為Ae? u ? u A?d?e?u±?Op?u°e?a? i e? u? ii?6圖2中實際應用時如60込?n?/? v60? n ? *? x?z? u? v ? * ？? n? 土？合閘時間為100ms快速切換的整定值有兩個 在裝置發出合閘命令前瞬間將實測值與整定值進行比較由于快速切換總是在起動后瞬間進行2.32同期捕捉切換同期捕捉切換由東南大學首次提出其原理概括如下過B點后BC段為不安全區域在C點后至CD段實現的切換以前通常稱 為或用固定延時的方法并不可靠盡量做到在反饋電壓與備用電源電壓向量第一次相位重合時合閘同期捕捉切換以上圖為例 該時間要短得多特別是同

9、相點合閘因此時廠母電壓衰減到6570(J? "? U>aP u 2? aou ? ou o需要說明的是同期同期同期捕捉切換時其定子繞組磁場已由同步磁場轉為異步磁場 因此若相角差不大定子磁場也將很快恢復同步所以合上在實現手段上一種基于原理取決于該時的頻差計算并整定出合閘提前角當相差達到整定值即發合閘命令 放棄合閘這種方法缺點是合閘角精確 度不高另一種基于原理相差計算出離相角差過零點的時間發出合閘命令 能較精確地實現過零點合閘 但實用時一是要準確地找出頻差不能簡單地利用線性模型有跳變10ms 點造成頻差及相差測量的間斷和偏差 合閘回7路的時間也有一定的離散性等相差的變化速度可達1-

10、2因此MFC2000系列快切裝置的同期捕捉切換方法并用最小二乘法來克服頻率變化及測量的離散性及間斷性如不計合閘回路的時間偏差10同期捕捉切換整定值也有兩個 為頻差和相角差為頻差和越前時間 頻差整定可取較大值額定電壓后實現的切換通常稱為但由于停電時間過長自起動時間等都將受到較大限制殘壓衰減到40?里？ p?20?a io?uXep?e?e?a1?±?-的時間為2秒合成的母線殘壓特性曲線與分類的電動機相角因此安全區域的劃定嚴格來說需根據各類電動機參數所帶負荷等因素通過計算確定可根據典型機組的試驗確定母線殘壓特性母線電壓和頻率衰減的時間主要取決于試驗前該段母線的負載 電壓下降得越慢 而相同

11、負載容量下則電壓達到最初反相和同相的時間越短快速開關的合閘時間一般小于100ms?a?ae 卩?？ ? u ?D? id? a? ±? oa ?t2?u?-/o(?1 e -0!up?1CX?ar? i?c?2? oe?2eo ? ?e±?e?D? ?u?e±?e?10ms則備用電源合上時相角差也很小若采用串聯切換假定為100ms?c?2 ? c20°?x ? x 卑 n? ±?齊進？國外在發電廠廠用電或其它有高壓電動機場合煤炭和冶金行業的變電站電源換中且切換方式以同時方式為主8 快速切換能否實現還取決于系統結線系統結線方式和運行方式決定了正常

12、運行時廠用母線電壓與備用電源電壓間的初 始相角如大于 20? n?/？? ? X ? ? ? °審？±?H 0 ?爭 ? n?&士 ?j±w?« ? ±?q?學 ? ?/工？工0? Q? ± ?？注廣? ？?？ °? OC ? 厶<7 因此可能出現這樣的情況客觀條件上無法實現快速切換有時快切不成功有關數據表明殘壓衰減到允許值 為 1?3C?oe±?oo a-?3?e?e oc?u?Y2D?1?u? ? - o ?±?OX?e4?e? ?2 D?1 ?D?o3D?oe±?D?o D?

13、切卩?o?'|C DD?3§2eo ? «? -xeo? ?e?而起動電源則由附近220或110KV變電站提供 廠用工作電源與備用電源間存在較大的初始相角差有些時候甚至大于20 °n? z?n? ?2.5.關于快速切換時間快速切換時間涉及到兩個方面二是快切裝置本身的動作時間當然是越短越好從實際要求來說國產真空開關通常都能滿足快切裝置以串聯方式實現快速切換時母線反饋電壓與備用電源電壓間的相位差在備用電源開關合閘瞬間一般不會超過 20 -30 °? -4? ? OC? Oc ? OC ? - ° O? A OC? ? ? OOU ? J?收

14、? ? z zx? xc?°?xe?j?A nz ? ? cm? ? c? ± ?7? 相位差僅減小幾度快切裝置本身的固有動作時間包括其硬件固有動作時間和軟件最小運行時間開關量輸出兩部分的光隔及繼電器動作時間軟件最小運行時間指最快情況下軟件完成測量 執行等的時間過分追求快速對快切裝置來說同樣是不必要的 從硬件來說造水平而言僅采用光藕隔離采用繼電器-光藕兩級隔離的技術更為成熟可靠針對開關斷開時滅弧引起的暫態所需進行的一些特別計算處理以及開關量輸入測量時的去抖處 理等都是保證裝置動作的準確性和可靠性所必不可少的于切換幾無影響國外微機型廠用電快速切換裝置的固有動作時間一般較長其固

15、有時間約40ms?ue?1 eaa?卩？ 一Xp±?u?100ms103. 裝置特點及主要技術指標3.1.裝置主要特點MFC2000-2型微機快切裝置的主要特點如下事故切換和不正常情況切換功能同期捕捉和殘壓切換功能 2兼有并聯其它功能完備2保護閉鎖只在切換時才會投入PT斷線去耦合能實時顯示主接線母線電壓頻率差2中文操作菜單方便明了操作過程中的提示切換后的記錄追憶等信息均可隨時提供實現遠方操作和信息上送具有專用通信接口軟件并對記錄數據進行分析打印等功能2外部模入開出均與內部電路隔離省工抗干擾113.1.6. 工藝先進大面板結構2插拔式模塊2元器件基本采用國際知名公司產品3.1.7. 可

16、靠性高2主要部件的自檢2軟硬件冗余3.2.主要技術指標3.2.1. 工作環境條件2環境溫度+505%86DC220V/DC110V2允許偏差+10%2紋波系數5A2交流電壓50Hz3.2.4. 功率消耗2交流電流回路 每相不大于1VA 2交流電壓回路 每相不大于1VA 2直流電源回路不大于30W2?z6ou 50W2倍額定電流10倍額定電流40倍額定電流2交流電壓回路連續工作a?D?1CX-12326.測量準確度2電壓電流2%2?z6ou2相角2延時3.2.7. 輸出接點容量2跳合閘出口 1105A2信號11050W328.裝置自身時鐘精度24h誤差不大于快速切換時間2事故同時切換12 ms

17、±o ?ar?o?ee?2事故串聯切換12 msa2?±?C?e ?op? ±>o? a±?o ?a?o?e?482.6H 300mm重量約 15KG134. 裝置軟硬件簡介4.1. 硬件簡介MFC2000-2 型快切裝置采用 2 片 INTEL 80C196 KC CPU? ?-o ?D?e?-o 1|? u1D?-z6 CPU間通過雙口 RAM進行數據交換CPU板總線不外引MFC2000-2型快切裝置的硬件構成示意圖見圖 3o?2? e?12位高速A/D轉換器測量幅值HSI的分辨率為2目開關量輸入和輸出部分均采用光電隔離技術跳合閘出口經邏輯組合

18、進一步提高可靠性箭頭式觸摸鍵和LED信號指示燈組成180點陣式S14 裝置設有2個通信接口半雙工最大傳輸距離1000m另1個為232 口裝置設標準并行打印口一個裝置設標準GPS對時信號接口 1個可與GPS系統進行精確對 時 其軟件有兩大部分主CPU的軟件包括開關量輸入檢測 切換動作 信號及包含采樣從CPU軟件包括液晶顯示 通信主15165. 功能簡介5.1. 監測2廠用母線三相電壓UaUc 或 UabUca3§±? ?§?o 侖戰？ tP?任一相電壓或任一線電壓2備用電源電壓Uby或UabUgz 或 Uby2廠用母線Ua與后備電源電壓間的頻率差或UabUgz 或

19、Uby2備用分支三相電流laIc±?0 ?01?° 3§o ?PT隔離開關分合閘狀態2所有外部投退或內部軟壓板投退狀態在控制臺正常切換是雙向的也可以由備用電源切向工作電源5. 2. 1. 1.并聯切換2并聯自動若并聯切換條件滿足 工作經一定延時后再自動跳開工作 開關剛合上的備用 開關被跳開備用若起動后并聯切換條件不滿足并進入等待復歸狀態手動起動合上備用開關備用若在規定的時間內備用裝置將發出告警信號裝置將閉鎖發信5. 2. 1.2.正常同時切換手動起動 備用在切換條件滿足時工作若要保證先分后合17正常同時切換可有三種切換條件同期捕捉快切不成功時自動轉入同期捕 捉或殘

20、壓單向事故切換有兩種方式保護起動在確認工作開關已跳開且切換條件滿足時 串聯切換有三種切換條件同期捕捉2事故同時切換先發跳工作電源開關命令或經用戶延時事故同時切換也有三種切換條件同期捕捉523.不正常情況切換只能由工作電源切向備不正常情況切換由裝置檢測到不正常情況后自行起動 用電源2廠用母線失電時間超過整定延時切換條件同期捕捉2工作電源開關誤跳包括人為誤操作裝置將在切換條件滿足時合上備用電源快速殘壓切換過程中的短時斷電將使廠用母線電壓和電動機轉速下降 此時若切除某些不重要輔機本裝置可有二段低壓減載出口以備用電源合上為延時起始時間故障處理功能裝置具有閉鎖報警及故障處理功能18圖5閉鎖結構圖與上述閉

21、鎖結構相關2裝置閉鎖 或裝置動作一次以后2出口閉鎖位置閉鎖的三個條件中有任意一條滿足2裝置異常閉鎖2裝置動作一次以后2有閉鎖A2有閉鎖B541.開關位置異常裝置起動切換的必要條件之一是工作另一個打開若正常監測時發現這一條件不滿足發中控信號另外裝置將根據不同的切換方式分別處理并給出位置異常閉鎖信號 同時切換或并聯切換中將造成兩電源并列跳開剛合上的開關19542.裝置異常裝置投入后即始終對某些重要部件如 CPU EEPROMo?lj? o Die? ?D?D?o?5.4.3. 保護閉鎖保護閉鎖為外接開入量如分支過流可由這些保護給出的空接點將裝置閉鎖 保護閉鎖?2? e?D? ?D?o ?X°? 土？?oX0?b? e?ie y?/1eX ?X°?2 ? u ?D?X