电科院PSS装置使用说明书.docx
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电科院PSS装置使用说明书
PSS-1型
数字式电力系统稳定控制装置
使用说明书
中国电力科学研究院
2004年4月
前 言
研究表明,在发电机励磁控制系统中,引入除发电机机端电压以外的附加控制信号,如同步发电机的电功率,轴速度和频率等信号或上述信号的组合,经过一定的相位处理后,再通过励磁调节器去控制发电机的励磁,可以增加机组的阻尼力矩,有效平息系统的低频振荡,提高电力系统的稳定性.电力系统稳定器(PSS-PowerSystemStabilizer)就是提供增加系统阻尼力矩的附加励磁控制部件.
PSS-1型电力系统稳定控制装置适用于无电力系统稳定器的模拟式励磁调节器中,以增加励磁控制对系统低频振荡的阻尼作用.对于新型的数字式励磁调节器,在设计中都已经装备有稳定控制软件或硬件,一般不需要外加的PSS部件.在特殊的情况下,如无整定计算资料,调试方法等,也可以使用本装置.
国内一些厂家仿进口装置开发了模拟式电力系统稳定器,但普遍存在着零漂影响大,元件易老化,参数不易确定等缺点,目前正在试图以数字式电力系统稳定器替代模拟式电力系统稳定器.
接入PSS-1型数字式电力系统稳定器,需要220V或110V直流电源,励磁调节器(AVR)中要有相加点,输入信号为发电机端PT三相线电压(额定为100V)和发电机CT两相(A,C)电流.对于水轮发电机励磁控制,还需要操作有功的闭锁接点,以便在人工增减发电机有功功率时闭锁PSS输出,防止反调.
PSS-1电力系统稳定器应用精确简单的算法原理,软、硬件采用模块化体系结构和高抗干扰设计,操作简单、实用,运行可靠。
PSS-1装置具有如下特点:
1.采用高性能的高速DSP(TMS320F243)单片数字信号处理控制器作为主控单元。
2.采用高速14位AD,极大提高测量精度。
保护通道误差小于0.5%,量测通道误差小于0.2%。
3.用大容量串行EEPROM存放参数定值,保证数据安全可靠。
4.采用全交流采样,软件数字滤波,彻底消除了硬件电路零漂的影响。
5.全中文液晶显示,操作界面直观简便。
6.装置具有完善的自检功能;三级Watchdog及电源监视功能,保证装置可靠运行。
7.所有定值和参数均可在面板上直接操作。
8.直接安装在励磁调节器柜上。
9.拔插式结构,CT回路采用自短路端子,便于检修。
10.电磁兼容设计,抗干扰能力强。
欢迎广大用户垂询并提出宝贵意见,我们将竭诚为用户服务。
可按照用户要求特殊设计和生产。
一、用途及特点
PSS-1数字式电力系统稳定装置是新开发的自动装置。
通过励磁控制系统,用来抑制系统低频振荡。
二、主要功能
2.1.基本功能
PSS稳定装置的输入是发电机的有功信号,经过隔直环节和补偿环节,最后输出到励磁调节器,作为励磁调节器综合环节的一个负的输入。
其传递函数如图1。
在稳态运行时,由于隔直环节的作用,输出信号为零。
当系统受到扰动时,系统的低频振荡分量将使PSS产生输出信号,如果PSS相位补偿适当,将产生阻尼低频振荡的转矩,整个PSS装置的增益和相位决定了它对系统的阻尼效果。
2.2.装置自检功能
功能名称
判据
PT断线
Umax-Umin>30V。
其中Umax,Umin分别为线电压的最大值及最小值。
其它自检
含定值出错、RAM出错、ROM出错、电源消失、AD故障等。
2.3、量测计量功能
测量对象
测量范围
测量精度
三相电压
0~150V
0.2%
两相电流
0~10A
0.2%
有功、无功
0~2600W(Var)
1%
三、主要技术指标
3.1、量测交流电流IA、IC
额定:
5A(1A)
过载能力:
10A连续;20A,10秒;100A,1秒
功率消耗:
额定电流5A时,每回路小于0.5VA
精确工作范围(0.5%误差):
0.1~10A
3.2、量测交流电压UAB、UBC、(UCA)
额定:
100V
过载能力:
150V连续;
功率消耗:
额定电压100V时,每回路小于0.5VA
精确工作范围(0.5%误差):
10V~150V
3.4工作电源:
额定:
直流220V或110V
工作范围:
70V~265V
功率消耗:
小于10VA
3.5频率:
额定:
50Hz
工作范围:
±2%
3.6整定误差:
电流整定值:
小于±2%整定电流±2毫安
时间整定值:
小于±2%整定时间±20毫秒
3.7绝缘性能
绝缘电阻:
带电部分对地应不小于100兆欧(500V摇表)
介质强度:
交流回路对地和交流回路之间耐压水平为工频电压2KV
3.8抗电磁干扰性能
高频脉冲干扰试验:
能承受频率为1MHz及100KHz衰减震荡波(第一半波电压幅值共模2500V,差模1000V)脉冲干扰试验。
快速瞬变干扰试验:
能承受IEC255-22-4标准规定的IV及(2KV±10%)快速瞬变干扰试验。
3.9温度
基准环境温度:
20±2℃
运行范围:
-10~+50℃
储藏温度:
-20℃~+70℃
3.10湿度
5%~95%,不结露
3.11运输重量:
4.0kg(含包装)
3.12包装体积:
长×宽×高=290mm×125mm×180mm
四、原理及功能特点
本装置输入量包括计量用A、C相电流及A、B、C电压,经信号调理电路转换为0~2V的电压信号,并送至14位AD,转化为数字信号后送给中央处理器(TMS320F243),中央处理器将各通道数据读入、运算、处理,输出信号接至励磁调节器的加法器上。
4.1抑制低频振荡
PSS-1型电力系统稳定控制装置是以发电机电功率为信号的电力系统稳定器.输入发电机三相电压和两相电流,经过软件计算得出发电机的加速功率,经过隔直和超前-滞后环节以及限幅,输出信号送入到励磁调节器中,与发电机端电压,给定电压相加共同控制发电机的励磁.
4.2PT断线
通过比较3个线电压的大小来判断是否有PT断线,监测判据如下:
Umax-Umin>30V
其中Umax,Umin分别为3个线电压的最大值及最小值。
当监测到有PT断线时装置故障指示灯点亮,同时装置故障报警出口动作,切除PSS。
4.3装置其它内部自检
装置除对PT、CT进行实时监测外,还对保护定值、EEPROM、RAM、ROM、电源、AD等进行实时监测,当发现上述监测项有异常时装置统一做如下处理
装置故障指示灯点亮,同时装置故障报警出口动作。
当发生内部自检故障时,切除PSS。
五、安装及接线
5.1安装
PSS-1型装置安装位置应尽量远离热源和强电磁环境,附录B提供了安装尺寸和开孔尺寸,附录A提供了端子排列表。
电流互感器CT带负载能力应不低于3VA,为保证动作的准确性,CT选择要求保证从正常工作状态到短路状态均为线性。
5.2接线
PSS-1的后端子布置图如附录A,各端子定义如下:
5.2.1BD端子排
Ø5为PSS正常时的电压输出地,2、4为PSS正常输出时的电压输出端,其中2为正常输出,4为取反输出。
6、8亦为输出值,便于试验和测量使用,装置正常运行时,用户不使用。
Ø1、3为试验时的负、正电压加入端。
Ø9、10;11、12分别为量测回路A相、C相电流的进与出。
Ø13、15、17分别为A相、B相、C相电压的输入。
Ø14、16分别为工作电源正、负输入。
Ø19为装置报警输出节点公共端。
Ø21为PSS投入输出节点,此节点有自保持功能。
Ø23为PSS退出输出节点。
Ø25为PSS闭锁开入量,26位PSS投推开入量,要求输入节点的一端接B14(+KM),一端接相应的输入端子。
Ø30为接地端子,要求此端子与机箱及大地良好接触。
六、面板及菜单操作说明
本装置,采用汉化菜单,液晶显示,人机界面友好,小键盘操作方便灵活,测量显示、定值整定,故障报告等均可在面板上完成,使调试、运行、维护方便。
装置面板如附录C所示,由8个操作按键、1个系统复位按钮、5个指示灯及一个128*64点阵式液晶显示器组成,各部分功能描述如下:
6.1点阵式液晶显示器
液晶显示器是装置实现人机交互的窗口,用于显示各种菜单、测量数据及故障记录信息。
6.2指示灯
装置面板上有‘运行’、‘故障’、‘闭锁’、‘退出’4个指示灯含义如下:
运行指示灯(绿色)
此指示灯为PSS装置运行状态的指示灯。
故障指示灯(黄色)
此指示灯为装置异常指示灯,当装置出现PT断线、装置自检故障(含整定值、RAM、ROM等的CRC校验出错)等故障时点亮。
此指示灯为非保持指示灯,当故障出现时点亮,故障一旦消失,指示灯即自行熄灭。
闭锁指示灯(红色)
调节有功的节点会闭锁PSS的输出。
此时指示灯亮
退出指示灯
PSS退出状态的指示。
6.3按键
本装置设有9个键,分别为
复位:
系统“复位”按钮,强制装置重新启动。
↑、↓:
多功能键,上下移动光标及翻屏功能,在需要修改参数时能完成数值的加减及状态的变化。
←、→:
多功能键,光标左右移动功能。
确认:
菜单选择确认,或定值修改确认。
取消
取消当前操作,或退出本级菜单,返回上一级菜单。
6.4液晶显示菜单详解
6.4.1主菜单:
1、测量显示
2、参数整定
3、方式选择
4、开入状态
5、精度调整
6、系统设置◇
装置上电运行后,自动进入主菜单状态。
如下所示。
通过↑、↓键来改变当前的光标位置,光标闪烁的行即为当前工作栏,按确认键即会进入下一级子菜单。
当菜单栏数大于4时,液晶显示会自动滚屏显示,“◇”符号为菜单行结束符,此符号出现表示当前行为本级菜单的最后一栏。
6.4.2“测量显示”子菜单
测量显示子菜单将当前的测量值实时的显示在屏幕上,如下图所示,共计显示4个测量值和计算值。
其中有功功率和无功功率的显示是以PT二次电压和CT二次电流计算的结果,实际功率值为显示值再乘上PT变比和CT变比即可。
其余的显示值为实际值。
6.4.3“参数整定”子菜单
在本级菜单中对所有的参数定值进行整定,本菜单为二级子菜单,光标在本菜单行闪烁时,按下确认键,程序自动提示“输入密码”,用←、→、↑、↓四个键结合输入密码后再按确认键,如果密码正确,即可进入下一级菜单,如下所示,如果密码错误,则提示“密码错”并返回上一级菜单。
在上图所示的菜单下,可以用↑、↓键移动光标来选择需要整定的菜单,选定后按确认键,进入下一级菜单进行参数整定,通过←、→、↑、↓键来改变定值,注意整定的定值必须在屏幕最下一行提示的整定范围之内,超出范围的整定值无效,设定好定值以后如按确认键则程序自动将有效定值记录下来,并返回上一级菜单;设定好定值后,如果按下取消键,本次修改的定值被放弃,装置仍用原先的定值,并返回上一级菜单。
其中:
1.
1.放大倍数K1
2.放大倍数K2
3.放大倍数K3
4.放大倍数K4
5.隔直环节Tw1
6.隔直环节Tw2
7.隔直环节Tw3
8.补偿T1
9.补偿T2
10.补偿T3
11.补偿T4
12.补偿T5
13.补偿T6
14.补偿T7
15.补偿T8
16.补偿T9
17.试验倍数Kt
18.输出级别W1
19.输出通道W2
20.输出系数
21.有功投入
22.有功退出
23.阻值
比例环节放大倍数K1
2.放大倍数K2,K2=T7/M
3.放大倍数K3
4.放大倍数K4
5.隔直环节的时间常数Tw1
6.隔直环节的时间常数Tw2
7.隔直环节的时间常数Tw3
8.一级超前滞后环节的时间常数T1
9.一级超前滞后环节的时间常数T2
10.二级超前滞后环节的时间常数T3
11.二级超前滞后环节的时间常数T4
12.三级超前滞后环节的时间常数T5
13.三级超前滞后环节的时间常数T6
14.补偿时间常数T7,一般T7=TW2
15.斜坡函数T8
16.斜坡函数T9,一般T8=5T9
17.无补偿实验时输入信号的放大倍数Kt
18.选择从哪一环节输出,主要是便于做实验,默认为:
11,即从最后一级输出。
19.输出有两条通道,1通道用于实验输出,0通道用于PSS正常运行时的输出。
默认为0,即为正常运行时的输出
20.为了提高信噪比,需提高输出时的信号,输出系数是指最后输出时的放大倍数。
21.PSS的启动投入值,有功值是额定功率的百分之多少时PSS投入运行。
默认为:
0.3,即是额定功率的30%时投入。
22.PSS的退出值,有功值是额定功率的百分之多少时PSS退出运行。
默认为:
0.2,即是额定功率的20%时退出。
23.阻值,指的是机组的交轴电抗值
6.4.4“方式选择”子菜单
1.有补偿试验OFF
2.无补偿试验OFF
3.试验结束ON
4.装置投退ON
光标在主菜单第三行“3.方式选择”时,按确认键,即进入该菜单,如下所示
在做有补偿试验时,将有补偿试验置为“ON”状态,在做无补偿试验时,将无补偿试验置为“ON”状态,在正常运行时,将有补偿试验和无补偿试验都置为“OFF”状态,将试验结束置为“ON”状态。
装置投退置为“ON”时,装置投入,装置投退置为“OFF”时,装置退出。
6.4.5“开入状态”子菜单
通过液晶显示器实时监视接入装置的开关量状态,操作方法如下,光标在主菜单第四行“4.开入状态”时,按确认键,即进入该菜单,如下所示,按取消键退回到主菜单。
当状态为‘ON’表示输入节点闭合;当状态为‘OFF’表示输入节点打开。
1.有功闭锁OFF
2.远方投退OFF
3.备用OFF
4.备用OFF
6.4.6“精度调整”子菜单
为了提高测量精度及测量稳定性,本装置摒弃了机械式电位器,而采用先进的数字式自动校准方法,也既本菜单功能。
但请使用者注意:
‘精度调整’菜单主要为装置出厂调试设置,正常使用时尽量不要用此功能!
除非装置出现测量误差较大的情况。
如确实需要进行精度调准工作,请严格按照以下说明使用。
‘精度调整’菜单具体的使用方法为:
1.自动校准
2.校准量测电流
3.校准量测电压
4.备用◇
将光标移到主菜单第7行“7.精度调整”闪烁时,按下确认键,并输入正确的密码,进入精度调整菜单,如右所示。
(1)自动校准:
对所有交流测量通道进行校零,要求装置所有通道输入为零。
当确认装置所有通道输入为零时,将光标移到本菜单第1行,按‘确认’键,装置既进行自动校零,如果装置没有任何告警,表示自动校零成功;如果装置‘故障’指示灯点亮,表明自动校零失败。
装置保留原先参数。
(2)校准量测电流:
对计量用IA,IC通道进行比例系数的调准,要求IA,IC通道同时输入一标准的5.00A电流。
当确认装置量测IA、IC通道同时施加了标准的5.00A电流时,将光标移到本菜单第4行,按‘确认’键,装置既进行自动系数调准,如果装置没有任何告警,表示自动调准成功;如果装置‘故障’指示灯点亮,表明自动调准失败。
装置保留原先参数。
(3)校准量测电压:
对三相电压进行比例系数的调准,要求UAB、UBC输入一标准的100.0V电压。
当确认装置UAB、UBC通道施加了标准的100.0V电压时,将光标移到本菜单第5行,按‘确认’键,装置既进行自动系数调准,如果装置没有任何告警,表示自动调准成功;如果装置‘故障’指示灯点亮,表明自动调准失败。
装置保留原先参数。
注意:
由于装置自动校准时,都以输入量为参考,所以输入参考源的精度,将直接影响装置最终的测量精度。
为了保证装置的测量精度,要求采用高精度、高稳定度的信号源作为参考源。
6.4.7“系统设置”子菜单
装置的系统参数在本菜单中进行设置,包括密码设置、PT变比、CT变比。
将光标调整到“5.系统设置”栏,按确认键,输入正确的密码,进入下一级菜单如下:
选择要进行设置的选项,按确认键进入下一级菜单,进行设定。
设定后按确认键对设定值进行记录,按取消键取消本次设定。
1.CT变比
2.PT变比
3.密码设置
4.置默认值
设置一次CT的变比
设置一次PT的变比
设置装置新密码
将装置的所有参数设置为出厂值
为了避免误操作,“4.置默认值”需要有密码操作,如果输入密码正确,则装置自动将所有参数设置为出厂值,如果密码不正确,则不修改参数。
注意:
“置默认值”功能主要为装置出厂调试设置,现场操作人员尽量不要使用此功能。
附录A:
端子排列
附录B:
机械安装尺寸
安装开孔图:
侧视图:
顶视图:
附录C:
PSS-1型数字式电力系统稳定控制装置面板布置图
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