微机厂用电快速切换装置技术说明书概要

1、MFC2000-2 型微机厂用电快速切换装置 技术 说 明 书东大金智软件股份有限公司 南京东大金智电气自动化有限公000年十二月目录1. 概述12.5关于快速切换时间83.装置特点及主要技术指标.103.1装置主要特占 八、103.2主要技术指标.114.装置软硬件简介.13 4.1硬件简介.134.2软件简介145.功能简介.16 5.1监测故障处理功能175.5起动后加速保护功能205.6事件追忆打印GPS对时功能.,.206.定值参数设定.22 6.1整定定值.226.2方式设置237.设计说明.24 7.1装置配置.247.2 组屏.24 7.3交流电压输入.24换残压切换原理42.

2、4厂用电切换应用事项7.4附图2. 厂用电切换原理及分析3 2.1厂用电切换存在的问题3 2.2厂用电切换方式3 2.3快速切25308.附录11.概述MFC2000型微机厂用电快切装置 或其它工业部门 煤炭和冶金等有较多高压电 动机负荷的场合的电源切换在电源切换时不能造成运行中断或设备冲击损坏或经低压继电器起动备用电源投入 若合闸瞬间厂用母线反馈电压与备用电源电压间相角差较 大将对电动机造成很大的合闸冲击也因切换时系统运行方式故障类型等因素如待 残压衰减到一定幅值后投入备 用电源 母线电压和电动机的转速都下降很大 在这种 情况下另一方面由于电动机成 组自起动电流很大 从而导致自起动困难MFC

3、2000型微机厂用电快切装置是为解决上述厂用电的安全运行问题东大电气系与望亭发电厂联合研制的高科技产品广泛征求了设计院 参考吸收了引进工程中ASEA西门子微机型相应 设备的先进设计思想和技术 并于1997年8月通过鉴定300MW?a ? o ?o D100多套装置在望亭 华能苏州 电厂上海吴泾电厂 安徽洛河电厂 广西桂林电厂四川广安电厂 内蒙达拉特电厂 青海桥头电厂 山东十里泉电厂 装置 已经历了数十次事故切换和百余次正常切换动作 正确率和切换成功率均达100%?T d?dy?u?-MFC2000-2型快切装置是MFC2000-1型装置的改进型 继承了 1型装置的成熟 经验主从CPU分工协调

4、又保证了切换速 度及配置的灵活性 采用汇编和C相结合 的先进技术又充分发挥了 C的强大功能 增加了分支电流测量录波等其它实用功能采用大液晶显示屏能直接显示主接线并实时显示各种运行参数和状态既有485 口接入DCS系统并开发了上位机应用软件定值修改以及录波分析2MFC2000微机快切装置获国家电力公司1998年度科技进步三等奖和华东电力集团公司1998年度科技进步二等奖2.厂用电切换原理及分析2.1.厂用电切换存在的问题大容量火电机组的特点之一是采用机电单元集控方式可靠性有着相当重要的影响发电机组对厂用电切换的基本要求是安全可靠而可靠性则体现为提高切换成 功率以往的厂用电切换方式主要采用以下几种

5、方式或经低压继电器起动备用电源投入短延时切换2在合闸回路中另串普通机电式或电子式同期检查继电器即残压切换以上几种厂用电切换方式都不能很好地满足安全性国内有关资料已经提供了不少同厂用电切换有关的问题和事故设备冲坏等厂用电切换不当引起的问题有些是明显的而有些是渐变的 电动机或备用变受-两次冲击并不一定马上就损坏也并不一定引起足够的重视较长时间未发生问题并不意味着不存在隐患如某电厂600MW引进机组由于原设计不合理但这显然留下了更大的隐患某电厂由于工作电源与备用电源间电气距离很大，连正常切换都无法保证国内近几年的新建工程也基本采用了快速切换装置厂用电源采用新一代快速切换装置已毋容置疑也可按起动原因分

6、4221.按开关动作顺序分类（动作顺序以工作电源切向备用电源为例2并联切换两电源短时并联这种方式多用于正常切换停机后文详述先跳开工作电源再合上备用电源此种方式多用于事故切换这种方式介于并联切换和串联切换之间 工作开关跳开之前发出可设置延时来调整也可用于事故切换2正常手动切换快切装置按事先设定的手动切换方式同时2事故自动切换发变组起动快切装置进行切换串联进行分合闸操作有两种不正常情况母线电压低于整定电压达整定延时后并按自动方式进行切换由工作开关辅助接点起动装置223.按切换速度分类：2快速切换2短延时切换2同期捕捉切换2残压切换2.3. 快速切换残压切换原理快速切换假设有图1所示的厂用电系统备用

7、电源由电厂咼压母线或由系统经起动/备用变引入厂用母线由工作电源供电 必须 跳开工作电源开关1DL跳开1DL时厂用母线失电电动机将惰行称其为残压（残压衰减较以极坐标形式绘出的某300MW机组6KV母线残压相量变化轨迹慢的情况如图2所示厂用电一次系统简图图VS为备用电源电压U为备用电源电压与母线残压间的差拍电压电动机承受的电压UM为X MX M -母线上电动机组和低压负荷折算到高压厂用电压后的等值电抗.X S -电源的等值电抗令KX SK 2则有U 3U1.1/ K设K则图以A为圆心A' A'的右侧为备用电源允许合闸的安全区域若取K图B''的左侧均为不安全区域 其电

8、压相量端点为Ae? u ? u A?d?e?u±?Op?u°e?a? i e? u? ii?6图2中实际应用时如60込?n?/? v60? n ? *? x?z? u? v ? * ？? n? 土？合闸时间为100ms快速切换的整定值有两个 在装置发出合闸命令前瞬间将实测值与整定值进行比较由于快速切换总是在起动后瞬间进行2.32同期捕捉切换同期捕捉切换由东南大学首次提出其原理概括如下过B点后BC段为不安全区域在C点后至CD段实现的切换以前通常称 为或用固定延时的方法并不可靠尽量做到在反馈电压与备用电源电压向量第一次相位重合时合闸同期捕捉切换以上图为例 该时间要短得多特别是同

9、相点合闸因此时厂母电压衰减到6570(J? "? U>aP u 2? aou ? ou o需要说明的是同期同期同期捕捉切换时其定子绕组磁场已由同步磁场转为异步磁场 因此若相角差不大定子磁场也将很快恢复同步所以合上在实现手段上一种基于原理取决于该时的频差计算并整定出合闸提前角当相差达到整定值即发合闸命令 放弃合闸这种方法缺点是合闸角精确 度不高另一种基于原理相差计算出离相角差过零点的时间发出合闸命令 能较精确地实现过零点合闸 但实用时一是要准确地找出频差不能简单地利用线性模型有跳变10ms 点造成频差及相差测量的间断和偏差 合闸回7路的时间也有一定的离散性等相差的变化速度可达1-

10、2因此MFC2000系列快切装置的同期捕捉切换方法并用最小二乘法来克服频率变化及测量的离散性及间断性如不计合闸回路的时间偏差10同期捕捉切换整定值也有两个 为频差和相角差为频差和越前时间 频差整定可取较大值额定电压后实现的切换通常称为但由于停电时间过长自起动时间等都将受到较大限制残压衰减到40?里？ p?20?a io?uXep?e?e?a1?±?-的时间为2秒合成的母线残压特性曲线与分类的电动机相角因此安全区域的划定严格来说需根据各类电动机参数所带负荷等因素通过计算确定可根据典型机组的试验确定母线残压特性母线电压和频率衰减的时间主要取决于试验前该段母线的负载 电压下降得越慢 而相同

11、负载容量下则电压达到最初反相和同相的时间越短快速开关的合闸时间一般小于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则备用电源合上时相角差也很小若采用串联切换假定为100ms?c?2 ? c20°?x ? x 卑 n? ±?齐进？国外在发电厂厂用电或其它有高压电动机场合煤炭和冶金行业的变电站电源换中且切换方式以同时方式为主8 快速切换能否实现还取决于系统结线系统结线方式和运行方式决定了正常

12、运行时厂用母线电压与备用电源电压间的初 始相角如大于 20? n?/？? ? X ? ? ? °审？±?H 0 ?爭 ? n?&士 ?j±w?« ? ±?q?学 ? ?/工？工0? Q? ± ?？注广? ？?？ °? OC ? 厶<7 因此可能出现这样的情况客观条件上无法实现快速切换有时快切不成功有关数据表明残压衰减到允许值 为 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?而起动电源则由附近220或110KV变电站提供 厂用工作电源与备用电源间存在较大的初始相角差有些时候甚至大于20 °n? z?n? ?2.5.关于快速切换时间快速切换时间涉及到两个方面二是快切装置本身的动作时间当然是越短越好从实际要求来说国产真空开关通常都能满足快切装置以串联方式实现快速切换时母线反馈电压与备用电源电压间的相位差在备用电源开关合闸瞬间一般不会超过 20 -30 °? -4? ? OC? Oc ? OC ? - ° O? A OC? ? ? OOU ? J?收

14、? ? z zx? xc?°?xe?j?A nz ? ? cm? ? c? ± ?7? 相位差仅减小几度快切装置本身的固有动作时间包括其硬件固有动作时间和软件最小运行时间开关量输出两部分的光隔及继电器动作时间软件最小运行时间指最快情况下软件完成测量 执行等的时间过分追求快速对快切装置来说同样是不必要的 从硬件来说造水平而言仅采用光藕隔离采用继电器-光藕两级隔离的技术更为成熟可靠针对开关断开时灭弧引起的暂态所需进行的一些特别计算处理以及开关量输入测量时的去抖处 理等都是保证装置动作的准确性和可靠性所必不可少的于切换几无影响国外微机型厂用电快速切换装置的固有动作时间一般较长其固

15、有时间约40ms?ue?1 eaa?卩？ 一Xp±?u?100ms103. 装置特点及主要技术指标3.1.装置主要特点MFC2000-2型微机快切装置的主要特点如下事故切换和不正常情况切换功能同期捕捉和残压切换功能 2兼有并联其它功能完备2保护闭锁只在切换时才会投入PT断线去耦合能实时显示主接线母线电压频率差2中文操作菜单方便明了操作过程中的提示切换后的记录追忆等信息均可随时提供实现远方操作和信息上送具有专用通信接口软件并对记录数据进行分析打印等功能2外部模入开出均与内部电路隔离省工抗干扰113.1.6. 工艺先进大面板结构2插拔式模块2元器件基本采用国际知名公司产品3.1.7. 可

16、靠性高2主要部件的自检2软硬件冗余3.2.主要技术指标3.2.1. 工作环境条件2环境温度+505%86DC220V/DC110V2允许偏差+10%2纹波系数5A2交流电压50Hz3.2.4. 功率消耗2交流电流回路 每相不大于1VA 2交流电压回路 每相不大于1VA 2直流电源回路不大于30W2?z6ou 50W2倍额定电流10倍额定电流40倍额定电流2交流电压回路连续工作a?D?1CX-12326.测量准确度2电压电流2%2?z6ou2相角2延时3.2.7. 输出接点容量2跳合闸出口 1105A2信号11050W328.装置自身时钟精度24h误差不大于快速切换时间2事故同时切换12 ms

17、±o ?ar?o?ee?2事故串联切换12 msa2?±?C?e ?op? ±>o? a±?o ?a?o?e?482.6H 300mm重量约 15KG134. 装置软硬件简介4.1. 硬件简介MFC2000-2 型快切装置采用 2 片 INTEL 80C196 KC CPU? ?-o ?D?e?-o 1|? u1D?-z6 CPU间通过双口 RAM进行数据交换CPU板总线不外引MFC2000-2型快切装置的硬件构成示意图见图 3o?2? e?12位高速A/D转换器测量幅值HSI的分辨率为2目开关量输入和输出部分均采用光电隔离技术跳合闸出口经逻辑组合

18、进一步提高可靠性箭头式触摸键和LED信号指示灯组成180点阵式S14 装置设有2个通信接口半双工最大传输距离1000m另1个为232 口装置设标准并行打印口一个装置设标准GPS对时信号接口 1个可与GPS系统进行精确对 时 其软件有两大部分主CPU的软件包括开关量输入检测 切换动作 信号及包含采样从CPU软件包括液晶显示 通信主15165. 功能简介5.1. 监测2厂用母线三相电压UaUc 或 UabUca3§±? ?§?o 仑战？ tP?任一相电压或任一线电压2备用电源电压Uby或UabUgz 或 Uby2厂用母线Ua与后备电源电压间的频率差或UabUgz 或

19、Uby2备用分支三相电流laIc±?0 ?01?° 3§o ?PT隔离开关分合闸状态2所有外部投退或内部软压板投退状态在控制台正常切换是双向的也可以由备用电源切向工作电源5. 2. 1. 1.并联切换2并联自动若并联切换条件满足 工作经一定延时后再自动跳开工作 开关刚合上的备用 开关被跳开备用若起动后并联切换条件不满足并进入等待复归状态手动起动合上备用开关备用若在规定的时间内备用装置将发出告警信号装置将闭锁发信5. 2. 1.2.正常同时切换手动起动 备用在切换条件满足时工作若要保证先分后合17正常同时切换可有三种切换条件同期捕捉快切不成功时自动转入同期捕 捉或残

20、压单向事故切换有两种方式保护起动在确认工作开关已跳开且切换条件满足时 串联切换有三种切换条件同期捕捉2事故同时切换先发跳工作电源开关命令或经用户延时事故同时切换也有三种切换条件同期捕捉523.不正常情况切换只能由工作电源切向备不正常情况切换由装置检测到不正常情况后自行起动 用电源2厂用母线失电时间超过整定延时切换条件同期捕捉2工作电源开关误跳包括人为误操作装置将在切换条件满足时合上备用电源快速残压切换过程中的短时断电将使厂用母线电压和电动机转速下降 此时若切除某些不重要辅机本装置可有二段低压减载出口以备用电源合上为延时起始时间故障处理功能装置具有闭锁报警及故障处理功能18图5闭锁结构图与上述闭

21、锁结构相关2装置闭锁 或装置动作一次以后2出口闭锁位置闭锁的三个条件中有任意一条满足2装置异常闭锁2装置动作一次以后2有闭锁A2有闭锁B541.开关位置异常装置起动切换的必要条件之一是工作另一个打开若正常监测时发现这一条件不满足发中控信号另外装置将根据不同的切换方式分别处理并给出位置异常闭锁信号 同时切换或并联切换中将造成两电源并列跳开刚合上的开关19542.装置异常装置投入后即始终对某些重要部件如 CPU EEPROMo?lj? o Die? ?D?D?o?5.4.3. 保护闭锁保护闭锁为外接开入量如分支过流可由这些保护给出的空接点将装置闭锁 保护闭锁?2? e?D? ?D?o ?X°? 土？?oX0?b? e?ie y?/1eX ?X°?2 ? u ?D?X