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1.2电压和频率调节
如前所述,同期过程可以简单地认为是寻找Δ=0的过程,然而,ΔU和Δf也必须在规定的范围内。
当需要合闸的断路器DL是发电机组的出口断路器的情况下,为了使待并发电机与电网尽快并列,通常情况下,根据ΔU、Δf实际大小,需要对待并列的发电机主动地进行U、f调节,以便尽快地使ΔU和Δf满足给定要求,进而实现同期并列。
因此,电压U和频率f的调节也是同期控制器应具备的重要功能。
1.3导前时间与同期预报
对于所有的断路器(如图1.1中的DL),从对它发出合闸脉冲起,由“分”位置运动到“合”位置均需要经过一段时间,这段时间被称为断路器的合闸时间,或称固有合闸时间,因断路器的构造原理、操作机构等的不同,合闸时间的长短存在较大的差异。
由于合闸时间的存在,因此合闸命令发出的正确时刻应该在同期点出现之前,而提前的这段时间称为导前时间。
显然导前时间应等于装置内部软硬件出口时间加开关合闸时间。
图1.2为△u=ug-uS的波形图,其包络线为它们的滑差波形。
当△U、Δf符合限定条件后,显然b点为同期点,若TDL为导前时间,则应在a时刻发合闸命令,这样经过导前时间TDL后,恰好在b时刻,断路器的主触头才真正合上。
图中,Tω称为滑差周期,其大小为
Δf尽管被控制在一定范围内,但并非常数,因此Tω也是一个变数。
在b点,ug、uS的相位差为零,而a点处的相位差相应地也是一个变数,这就为a点的确定带来了困难,而MFC2061双微机自动准同期控制器能够正确方便地解决这个问题。
Δu
b
a
t
Tω
TDLe
图1.2滑差波形示意图
根据当前滑差和相位差情况,依据一定算法,在临近a点时准确地预报出经过TDL时间后,同期点能恰好出现,这个过程被称为同期预报。
同期预报的成功与否直接影响到同期合闸质量。
只要能精确预报出a点,则最终实现无冲击同期合闸只是举手之劳了。
1.4特殊情况下的同期
除了第1.1节描述的情况需要进行常规同期过程以外,还有一些特殊情况需要由同期装置完成断路器的合闸操作。
⏹合环
当断路器用在线路上时,断路器两侧的电压有可能存在频差,也有可能两侧的频率相等,不存在频差。
如果两侧没有频差,说明断路器两侧的电压其实同属一个电网,只是这个电网由于此断路器未合上而在此开环了。
这种情况下操作此断路器合闸称之为合环,也叫做环并。
合环时,同期控制器在确认两侧电压相角差小于设定值的情况下,合闸脉冲照样发出。
不过在这种情况下不存在导前时间TDL的问题,因为此时没有图1.2中的b点。
在存在频差的情况下,其同期合闸过程与第1.1节的要求仍然是一样的。
⏹无压合闸
有时待并断路器的一侧或两侧没有电压,这种情况下同期控制器也能完成该断路器的合闸操作。
当然,这种“无压”情况下的合闸不再需要满足第1.1节的要求。
2.
装置特点和主要技术规范
2.1装置技术特点
✧极高的可靠性与稳定性
MFC2061双微机自动准同期控制器采用高性能双微机(双CPU)结构,双机间互相独立,合闸结果由双机表决输出。
同时通过采用多种抗干扰措施与可靠的隔离技术,产品通过了国家标准规定的静电放电、电磁辐射和电快速脉冲群等电磁兼容性试验。
软件采用多重冗余设计,加上全面的自检措施,具有极高的可靠性和稳定性,可绝对保证装置不误动。
✧同期速度快、精度高
采用现代控制理论,引入人工智能思想,正确预测同期点。
快速跟踪电压和频率,调节待并发电机组,使之以最快的速度进入给定区域,确保在出现第一个同期点时精确无误地将断路器合上。
✧功能强、适用范围广
装置既可用于各种类型电厂发电机的断路器同期并网操作,又可用于各种电压等级变电站的断路器同期并网操作,装置能自动识别环网运行工况,实现断路器的环网并列;
同期对象可达8个,经扩展可达16个,且能根据不同对象,自动取其相应的同期定值,完成这些不同对象的同期合闸;
既支持线电压同期,又支持相电压同期;
可自动实现转角补偿功能,补偿因△/Y接线可能引起的相角差和电压差;
压差ΔUh、ΔUl,频差Δfh、Δfl可分别单独整定,以利于控制并网时的功率交换及消除PT变比不一致的影响。
✧完善的遥控功能
MFC2061既可独立运行,亦可以接受来自于其它控制设备的遥控命令,非常方便地实现与其它计算机监控系统的配合使用;
遥控方式可以是遥控点遥控,也可以是标准的RS232C/RS485串口以流行的MODBUS规约遥控;
装置自动感受RS232C/RS485通讯信道,与其工作信道实现通讯。
装置在接受遥控操作时,根据遥控命令的要求,自动输出同期切换信息,以使在MFC2061接受到遥控命令的同时,有关同期切换装置能迅速正确地完成相关同期信号的切换。
✧运行维护简便
以大屏幕液晶显示器(128×
128)同步显示同期合闸过程的实时参数和同期信息,全汉字菜单界面,并设有薄膜按键,方便人机对话。
同时设有电子式整步表,结合面板上直观的指示灯,使运行状态一目了然。
所有定值全部采用数字式整定,并且一经整定,定值永不丢失,不受是否掉电的影响。
自动校正零点和线性,特别便于运行与维护。
✧在线专家诊断
装置内置在线专家诊断功能,可提供多达40余种常见的故障及同期不成功的原因分析,可提供运行操作人员及时消除故障或异常原因,也可作为运行培训的良好手段。
✧安装、使用方便
装置采用标准19英寸3U机箱,可以很方便地上柜或组屏;
装置正面为显示/操作面板,支持人机接口;
装置背面为封闭式背板,并按功能区分设有可插拔凤凰端子,安装、调试极为方便。
2.2主要技术规范
⏹工作环境条件
✧正常工作温度:
-10~+50℃。
✧极限工作温度:
-25~+70℃。
✧湿度:
5%~90%,(无凝结)。
✧大气压力:
80KPa~110Kpa。
✧高度:
海拔4000m以下。
⏹装置工作电源
✧额定电压:
DC220V/DC110V,或AC220V。
✧允许偏差:
-20%~+10%。
✧纹波系数:
不大于5%。
⏹交流电压输入
✧额定幅值:
100VAC或57.74VAC。
✧额定频率:
50Hz。
⏹精确工作范围
✧电压:
1.0V~130V(线电压)。
✧频率:
45Hz~65Hz。
✧相角:
-180º
~+180º
。
⏹测量精度
0.5级。
≦0.02Hz。
≦0.25
⏹开关量输入
✧开关量形式:
空接点。
✧内部信号电平:
24VDC。
⏹出口和信号输出
✧输出形式:
✧接点容量:
AC220V/3A或DC48V/2A,阻性。
⏹通信接口
✧硬件接口:
隔离的RS232C/RS485,自动识别工作信道。
✧规约:
支持MODBUS规约。
⏹主要同期指标
◆最大同期对象数
✧不配选线器时,为单对象。
✧配标准选线器时,为8个对象。
✧配扩展选线器时,为16个对象。
◆允许频率差最大值
✧Δf≤0.5Hz,缺省0.25Hz。
◆允许电压差最大值
✧ΔU≤±
30%Us(Us为系统电压),缺省为±
5V。
◆合闸精确度
✧在频差≤0.3Hz时,合闸相角差≤1.0°
◆调频、调压输出
✧脉冲输出。
✧脉冲序列的间隔可整定。
✧脉冲宽度由PID调节规律计算得出,PID参数可整定。
◆频率变化允许范围
✧df/dt≤0.5Hz/s。
✧d2f/dt2≤0.1Hz/s2。
⏹负载和功耗
✧交流电压回路:
每相不大于0.5VA。
✧装置工作电源:
不大于40W。
⏹过载能力
1.5倍额定电压,连续工作。
✧直流电源回路:
80%~115%额定电压,连续工作。
⏹抗干扰性能
✧能承受GB/T14598.14标准规定的严酷等级Ⅳ的静电放电试验。
✧能承受GB/T14598.9标准规定的严酷等级Ⅲ的辐射电磁场干扰试验。
✧能承受GB/T14598.13标准规定的严酷等级Ⅳ的1MHz脉冲群干扰试验。
✧能承受GB/T14598.10标准规定的严酷等级Ⅳ的快速瞬变干扰试验。
⏹绝缘性能
✧能承受GB7261第19章规定的介质强度试验。
✧能承受GB7261第19章规定的绝缘电阻试验。
✧能承受GB7261第21章规定的湿热试验。
⏹机械性能
✧振动:
能承受GB7261中16.3规定的严酷等级为I级的振动耐久性能试验。
✧冲击:
能承受GB7261中7.5规定的严酷等级为I级的冲击耐久性能试验。
✧碰撞:
能承受GB7261中第18章规定的严酷等级为I级的碰撞耐久性能试验。
⏹外形尺寸
✧标准3U插箱:
482.6(W)×
133.4(H)×
280(D)mm。
3.
装置功能
3.1软件设计
MFC2061采用了模块化、结构化的设计思想,将全部软件分为采集模块、调节模块、同期预报模块、显示及键盘操作模块和通信模块等5个主要模块。
⏹模块功能
✧采集模块
主要完成各输入信号的测量,包括:
✓同期起动、PT断线、同期对象选中等开入信号的采集及滤波。
✓f、U、△、△U、△f等信号的测量。
✧调节模块
根据f、U的测量值,依PID调节规律和P调节规律分别计算f、U的增/减脉宽值,并动作于相应的输出。
✧同期预报模块
根据采集模块中的采集参数及其它同期定值,采用现代控制理论预报同期点,并动作于合闸输出。
✧显示及按键操作模块
实现在液晶显示器上查看、修改各同期定值、同期过程中的实时动态参数以及各种同期信息等。
✧通信模块
实现MFC2061装置的MODBUS规约。
⏹
模块任务结构图
图3.1模块任务结构图
3.2主要功能及说明
3.2.1适用场合
MFC2061既适用于发电机的出口断路器,也适用于线路、母联等除发电机出口断路器以外的所有场合的断路器。
3.2.2对象及切换
MFC2061通常可支持8个对象的同期并列,特殊情况下,装置的对象可以扩至16个。
所谓“多对象”,指在装置中存放有若干组同期定值(通常一个对象
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