MFC6S型微机厂用电快速切换装置说明书822.docx

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MFC6S型微机厂用电快速切换装置说明书822

MFC2000-6S型

微机厂用电快速切换装置

说明书

版本：

V1.01

（仅适用装置V1.04和V2.03版本软件）

江苏金智科技股份有限公司

前言

非常感谢您选用江苏金智科技股份有限公司（简称金智科技，股票代码002090）生产的MFC2000-6S微机厂用电快速切换装置。

本手册是该保护装置说明书，期望它能为您的工作带来帮助。

本说明书仅供设计选型参考，与实际产品可能存在细微差别，因此不建议作为工程设计依据。

建议工程设计时向我公司设计人员索取相关设计图纸。

如需相关产品、服务和支持的更多信息，请访问金智科技网站

本公司有权对本说明书的内容进行定期变更，恕不另行通知。

变更内容将会补充到新版本的说明书中。

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版权所有，请勿翻印、复印

版本：

V1.01

目录

1产品概述1

2装置特点及主要技术规范2

2.1主要技术特点2

2.2主要技术指标3

2.2.1工作环境条件3

2.2.2装置工作电源3

2.2.3额定交流输入4

2.2.4精确工作范围4

2.2.5测量精度4

2.2.6开关量输入4

2.2.7跳合闸出口4

2.2.8信号输出4

2.2.9切换时间5

2.2.10主要硬件指标5

2.2.11录波指标5

2.2.12负载和功耗5

2.2.13过载能力6

2.2.14抗干扰性能6

2.2.15绝缘性能6

2.2.16机械性能6

2.2.17外形尺寸6

2.2.18重量6

3切换功能8

3.1启动方式8

3.2切换方式9

3.3合闸方式10

3.4切换功能图11

3.5切换投/退、闭锁/解除11

3.5.1切换功能的投入/退出12

3.5.2装置自行闭锁切换功能12

3.5.3闭锁解除13

4其它功能14

4.1监测显示14

4.1.1模拟量测量显示14

4.1.2开关量测量显示14

4.1.3定值、软压板状态显示14

4.2事件追忆、录波14

4.2.1追忆和录波总量14

4.2.2事件追忆的内容15

4.2.3录波内容15

4.3通信16

4.4GPS对时16

4.5打印16

4.6系统管理软件支持16

5设计说明16

5.1装置配置、组屏16

5.2输入输出端子说明16

5.3装置外形尺寸及开孔尺寸图24

6定值一览表25

6.1整定定值25

6.2控制字、软压板26

7使用说明30

7.1面板布置图30

7.2液晶显示说明31

7.2.1主画面液晶显示31

7.2.2切换动作时液晶显示31

7.2.3运行异常时液晶显示32

7.2.4自检出错时液晶显示32

7.3命令菜单使用说明32

7.3.1测值显示33

7.3.2报告显示33

7.3.3报告打印34

7.3.4定值设置34

7.3.5调试操作35

7.3.6手动切换35

7.3.7版本信息35

7.3.8时间设置35

7.3.9清除报告36

7.4跳线说明及程序加载注意事项36

8附件一：

切换方式原理说明36

8.1切换方式36

8.1.1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）37

8.1.2按启动原因分类37

8.1.3按切换速度或合闸条件分类37

8.2快速切换、同期捕捉切换、残压切换、长延时切换37

8.2.1快速切换37

8.2.2同期捕捉切换41

8.2.3残压切换43

8.2.4长延时切换44

9附件二：

几个问题的澄清44

9.1厂用电快速切换与发电机自动准同期44

9.2关于正常并联切换45

9.3关于实切过程中安全区域的控制46

9.4关于励磁涌流抑制48

9.5关于快速切换时间49

1产品概述

MFC2000系列微机厂用电快速切换装置，适用于大、中、小型发电厂厂用电切换，或其它工业用户，如化工、冶金、煤炭等有较多高低压电动机负荷场合的电源切换。

这些场合由于有较大的感性负载，切换过程中母线电压由于反馈电势的存在而衰减较慢，切换时必须考虑反馈电压与备用电源电压间的压差引起的电流电压冲击问题，避免造成电源跳闸、设备损坏或寿命缩短等后果。

厂用电快速切换装置是发电厂厂用电气系统的一个重要设备，与发变组保护、励磁调节器、同期装置一起，被合称为发电厂电气系统安全保障的“四大法宝”，对发电厂乃至整个电力系统的安全稳定运行有着重大影响。

对厂用电切换的基本要求是安全可靠，其安全性体现为切换过程中不能造成设备损坏或人身伤害，而可靠性则体现为保障切换成功，避免保护跳闸、重要辅机跳闸等造成机炉停运的事故。

1997年8月5日，MFC2000型微机厂用电快速切换装置在南京通过了由原能源部华东电力集团公司主持的鉴定，标志着我国自行研发的第一台微机型发电厂厂用电快速切换装置的诞生。

该装置由东南大学东大集团电力自动化研究所（现江苏金智科技股份有限公司的前身）研发完成。

MFC2000型微机厂用电快速切换装置突破了此前由国外学者和ASEA、ABB、三菱等公司技术人员主导的厂用电切换原理，开创性地提出了厂用电切换的“同期捕捉”原理，通过对厂用电频率、相位和幅值的实时测量和动态跟踪、预测，实现了厂用电切换的“快速切换”、“同期捕捉切换”。

第一台MFC2000型快切装置于1997年1月在江苏望亭电厂＃11机组（300MW）首次成功投运；1997年4月，由华东电力试验研究院主持进行了望亭发电厂＃11机组MFC2000型快切装置实切试验，在机组带负荷情况下，先后进行快速切换、同期捕捉切换试验，试验取得完全成功，所有切换指标达到设计和运行要求；至1997年6月，装置在望亭电厂＃11机动作9次，成功率100％。

1998年度，MFC2000型微机厂用电快切装置荣获能源部电力科技进步三等奖、华东电力集团科技进步二等奖。

2000年，MFC2000升级为MFC2000-2型，为了便于区别，将MFC2000型更名为MFC2000-1型。

秉承MFC2000-1型的原理，MFC2000-2型快切装置总结了三年多来的运行经验和存在的问题，进行了全面的升级和完善，如：

采用了多CPU硬件架构，将测量和逻辑处理分开，进一步提高了装置的实时性能；采用大屏幕液晶显示和中文菜单操作，方便了用户使用。

2006年，随着用户对装置功能、性能及运行管理需求的进一步提高，MFC2000-2再次升级为MFC2000-3A。

MFC2000-3A补充了长延时切换、手动串联切换等功能；在切换功能的基础上，增加了检同期单合开关功能；大大加强了装置录波、状态和事件记录、在线试验、网络通信等功能；采用32位CPU＋DSP的高端平台，进一步提高了切换速度、可靠性等多项性能指标。

2007年1月6日，对MFC2000-3A型微机厂用电快切装置重新作了鉴定，由中国电力企业联合会组织，杨奇逊教授领衔的专家委员会一致认为：

MFC2000-3A微机厂用电快切装置，设计合理、功能完备、性能优异、切换速度快。

装置整体功能、性能达到国内领先水平。

MFC2000系列微机厂用电快切装置自1997年投入市场以来，彻底解决了以往发电厂厂用电切换速度慢、切换成功率低或根本无法实现快速切换等问题，并在实际工程中不断得到创新和完善，先后解决了正常切换时工作电源与备用电源间相位差大的问题；备用电源高压侧开关采用油开关的问题；两个差频电源间的正常切换和事故切换问题；备用电源采用冷备用方式问题等各种大大小小的问题，填补了国内空白。

其可靠性、可用性获得了用户的高度认可，至今已有近5000套装置运行在全国各省市的约70％以上的大中型发电机组中，包括单机最大的百万机组工程：

华能玉环、华电邹县、外高桥、北仑等。

此外，2002年以来，近百套MFC2000系列快切装置陆续出口至印度、伊朗、巴基斯坦、土耳其、越南等国，深得国外用户的好评。

MFC2000系列快切装置在核电工程中同样得到了成功应用，如秦山核电站、巴基斯坦恰希玛核电站等。

MFC2000-6S系列装置是在MFC2000-6的基础上，专门为茂名石化开发的微机型电源快速切换装置。

2装置特点及主要技术规范

2.1主要技术特点

MFC2000－6S型微机快切装置，在功能、性能上较以前的MFC2000系列装置有较大的补充、改进和提高，这些补充和改进，无一例外来自于用户的需求和现场的反馈。

主要特点如下：

✧实用完备的切换功能。

手动切换兼有并联切换、同时切换和串联切换功能；并联切换具有并联自动和并联半自动功能；自动切换包含事故切换和不正常情况切换两种，并兼有串联和同时切换功能；切换实现方式兼有快速切换、同期捕捉、残压切换和长延时切换功能，其中同期捕捉切换可选恒定越前时间和恒定越前相角两种方法。

✧先进的DSP技术。

高速DSP、高性能14位A/D转换器，实现自动频率跟踪采样计算，幅值、相位、频率测量快速准确。

✧调试方便。

交流量测量精度调整、装置的整定和调试、以及开入/开出量试验等均可通过操作专用调试软件菜单、观察面板显示指示灯闭环完成，整个装置的使用调试十分简便。

✧更友善的人机界面。

大屏幕液晶，采用图形界面显示，菜单等显示画面丰富：

能显示与现场一致的接线图，显示动作过程记录等。

✧强大、完善的事件记录和录波功能。

16组切换报告记录，5×5秒采样录波，可以为事故或异常情况分析提供客观、充分的依据。

所有记录信息均可以掉电保持。

波形以标准COMTRADE格式存储，可以用通用分析软件进行录波分析。

✧双网通信功能。

支持双网通信，支持MODBUS等多种协议，可方便接入DCS系统及ECS系统。

✧GPS对时功能。

装置具备硬件对时功能。

硬件对时支持秒脉冲对时模式和IRIG-B码对时模式，装置自动识别硬件对时模式，对时误差≤1ms。

对时接口均采用485差分电平输入。

✧先进的硬件工艺。

主要模件采用大规模可编程逻辑器件，简化电路设计。

SMT表贴工艺，多层印制板。

✧先进的机箱结构。

采用背插式、母板联结结构，强弱电分离，提高整体抗干扰能力。

✧外观工艺更加美观。

✧强大的PC系统管理软件。

装置配有PC辅助软件，主要功能包括：

波形读取及COMTRADE录波分析、各种事件记录读取、打印等。

2.2主要技术指标

2.2.1工作环境条件

✧正常工作温度：

-10～+55℃。

✧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。

2.2.2装置工作电源

✧额定电压：

DC220V/DC110V。

✧允许偏差：

-20%～+10%。

✧纹波系数：

不大于5%。

2.2.3额定交流输入

✧交流电流：

5A。

✧交流电压：

100V或57.7V。

✧频率：

50Hz。

2.2.4精确工作范围

✧电流：

0.02A～20A。

✧电压：

1.0V～120V（线电压）。

✧频率：

30Hz～65Hz。

✧相角：

-180º～+180º。

2.2.5测量精度

✧电压：

0.5级。

✧电流：

0.5级。

✧频率：

≦0.02Hz。

✧相角：

≦0.2。

✧GPS对时：

1ms。

2.2.6开关量输入

✧开关量形式：

220VDC强电开入。

2.2.7跳合闸出口

✧出口形式：

空接点。

✧接点容量：

DC220（110）V、8A（接通）。

2.2.8信号输出

✧输出形式：

空接点。

✧接点容量：

DC220（110）V、5A（接通）。

2.2.9切换时间

✧事故同时切换最小时间：

≦10ms＋用户设定延时＋备用开关合闸时间（外部保护启动接点闭合至备用开关合上）

✧事故串联切换最小时间：

≦10ms＋工作开关跳开时间＋备用开关合闸时间（外部保护启动接点闭合至备用开关合上）

2.2.10主要硬件指标

✧CPU位数：

32位

✧A/D采样位数：

14位

✧AI：

9

✧DI：

14

✧DO（出口）：

12

✧DO（信号）：

20

✧通信接口：

双网，485，MODBUS等协议

✧GPS：

1路对时脉冲

✧液晶显示屏：

320×240

2.2.11录波指标

✧切换动作事件：

16组。

✧开关量变位事件：

64组。

✧告警事件：

64组。

✧运行事件：

64组。

✧操作报告：

64组。

✧每组采样数据录波的长度：

5秒。

2.2.12负载和功耗

✧交流电压回路：

每相不大于0.5VA。

✧交流电流回路：

每相不大于0.5VA。

✧装置工作电源：

正常运行时，总功耗不大于50W，切换动作时，总功耗不大于60W。

2.2.13过载能力

✧交流电流回路：

2倍额定电流，连续工作；10倍额定电流，允许10s；40倍额定电流，允许1s。

✧交流电压回路：

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。

2.2.14抗干扰性能

✧幅射电磁场干扰试验符合GB/T14598.9的规定；

✧快速瞬变干扰试验符合GB/T14598.10的规定；

✧静电放电试验符合GB/T14598.14的规定；

✧脉冲群干扰试验符合GB/T14598.13的规定；

✧射频场感应的传导骚扰抗扰度试验符合GB/T17626.6的规定；

✧工频磁场抗扰度试验符合GB/T17626.8的规定；

✧脉冲磁场抗扰度试验符合GB/T17626.9的规定；

2.2.15绝缘性能

✧绝缘试验符合GB/T14598.3-936.0的规定；

✧冲击电压试验符合GB/T14598.3-938.0的规定。

2.2.16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。

2.2.17外形尺寸

✧标准4U插箱：

442.8（W）×175（H）×290（D）mm。

2.2.18重量

✧约15Kg。

3切换功能

3.1启动方式

MFC2000-6S装置可提供手动启动、保护启动、误跳启动、失压启动、无流启动和上级联切启动方式。

a）手动启动。

手动启动方式多用于进线检修或故障后进线恢复时使用，由人工通过开入量启动装置的切换功能。

b）保护启动。

将线路/线变组/主变等电源侧设备的快速主保护接点引入到快切装置中，系统正常运行时，一旦检测到电源侧主保护动作，MFC2000-6S装置立即启动切换，断开故障线路，投入备用电源。

c）误跳启动。

当系统正常运行时，若本处于合位的开关跳开且进线无流，则装置启动切换，合上另一侧电源以保证母线供电。

误跳启动逻辑如下：

图1误跳启动逻辑图

d）失压启动。

装置提供失压检进线电压和失压检进线电流两种判据供用户选择，并通过“失压启动检进线无压”控制字来进行选择。

当“失压启动检进线无压”控制字为1时，如果装置检测到母线三相电压与进线电压均低于失压启动整定值，则经整定延时装置启动切换功能。

当“失压启动检进线无压”控制字为0时，当检测到母线三相电压均低于失压启动整定值且进线无流，经整定延时装置启动切换功能。

此启动方式可通过定值中控制字投退。

失压启动逻辑如下：

图2失压启动逻辑图

e）无流启动。

当装置检测到进线电流从有流（大于无流启动整定值）到无流（小于无流启动整定值），且母线频率小于无流启动频率定值时，若控制字无流启动电压投入，还需满足母线电压小于无流启动电压值，装置经整定延时启动切换功能。

无流启动方式主要用于进线本侧保护无法接入到装置的情形。

当进线发生故障且被其它保护（可能是对侧的保护）跳开时，进线电流必然呈下降趋势，同时频率也会下降。

此启动方式可通过控制字投退。

逻辑如下：

图3无流启动逻辑图

f）上级联切启动。

该判据用于解决上级快切装置快速合闸失败，而本级快切装置不满足启动条件无法切换的情况。

上级快切装置快速合闸失败后，向下级快切装置发联切命令，当下级快切装置收到联切命令，且本级母线三相电压频率变化均大于整定值时启动本级快切装置，逻辑图如下：

图4上级联切启动逻辑图

说明：

1）快切装置接受启动命令的开入端口为联切输入1（509）或者联切输入2（511）；

2）dfua=|f-50Hz|，即这里的频差是工作母线频率与工频50Hz的差，然后绝对值；Dfset为频差设定值；

3.2切换方式

装置在启动后，会按照一定的顺序操作工作电源开关和备用电源开关。

在快切原理中，名词“切换方式”用来描述不同开关操作顺序。

MFC2000-6S提供的切换方式包括：

并联、串联和同时方式。

并联切换方式包括并联自动和并联半自动两种方式：

✧并联自动：

手动启动，若并联切换条件满足，装置将先合备用（工作）开关，经一定延时后再自动跳开工作（备用）开关，如在这段延时内，刚合上的备用（工作）开关被跳开（如保护动作跳闸），则装置不再自动跳工作（备用），以免厂用电失电。

若启动后并联切换条件不满足，装置将闭锁发信，并进入等待人工复归状态。

✧并联半自动：

手动启动，若并联切换条件满足，合上备用（工作）开关，而跳开工作（备用）开关的操作由人工完成。

若在设定的时间内，操作人员仍未跳开工作（备用），装置将发出告警信号，以免两电源长期并列。

若启动后并联切换条件不满足，装置将闭锁发信，并进入等待人工复归状态。

并联切换方式适用于同频系统间且固有相位差不大的两个电源切换，此种方式下只有一种实现方式：

快速切换。

串联切换由手动启动，先发跳工作（备用）开关命令，在确认工作（备用）开关已跳开且切换条件满足时，合上备用（工作）电源。

串联切换适用于差频系统间或同频系统固有相位差很大的两个电源切换，此种方式下可有四种实现方式：

快速、同期捕捉、残压、长延时。

快切不成功时可自动转入同期捕捉、残压、长延时。

同时切换由手动启动，跳工作及合备用命令同时发出，因通常固有合闸时间比分闸时间长，在发合命令前可有一人工设定的延时，以使分闸先于合闸完成。

同时切换适用于同频、差频系统间的电源切换，可有四种实现方式：

快速、同期捕捉、残压、长延时。

快切不成功时可自动转入同期捕捉、残压、长延时。

3.3合闸方式

在快切原理中，名词“合闸方式”即用来描述合备用开关的合闸条件。

装置在启动后，会按照预定的切换方式跳工作开关和合备用开关。

无论哪种切换方式都涉及到合备用开关的操作。

MFC2000-6S提供的实现方式包括：

快速合闸、同期捕捉合闸、残压合闸、长延时合闸。

以下仅对这几种实现方式做简单介绍，关于它们的详细说明，请参照附录。

a）快速合闸。

快速合闸是最理想的一种合闸方式，既能保证电动机安全，又不使电动机转速下降太多。

在并联切换方式下，实现快速合闸条件为：

母线和待并侧电源压差|du|<“并联切换压差”，且频差|df|<“并联切换频差”，且相差|dq|<“并联切换相差”。

在串联或同时切换方式下，实现快速合闸的条件为：

母线和待并侧电源频差|df|<“快速合闸频差”且相差|dq|<“快速合闸相差”。

快速合闸是速度最快的合闸方式。

b）同期捕捉合闸。

当快速合闸不成功时，同期捕捉合闸是一种最佳的后备切换方式。

同期捕捉合闸的原理是实时跟踪母线电压和备用电压的频差和角差变化，以同相点作为合闸目标点。

c）残压合闸。

当母线电压衰减到20％－40％实现的切换称为残压合闸。

残压合闸虽能保证电动机安全，但由于停电时间过长，电动机自启动成功与否、自启动时间等会受到较大限制。

残压合闸的实现条件为：

母线电压<“残压合闸电压幅值”。

d）长延时合闸。

当备用侧容量不足以承担全部负载，甚至不足以承担通过残压合闸过去的负载的自启动，只能考虑长延时合闸。

长延时合闸的实现条件为：

装置启动后延时t>“长延时整定值”。

3.4切换功能图

MFC2000-6S提供6种启动方式。

手动启动时支持并联、串联、同时三种切换方式。

其他5种启动方式只支持串联或同时方式。

并联方式只有快切合闸方式，串联和同时方式支持快速、同捕、残压和长延时4种合闸方式，下图是MFC2000-6S的切换功能图：

图5切换功能图

3.5切换投/退、闭锁/解除

为了确保装置切换启动、切换顺序、切换结果的正确性，防止误动、拒动等行为发生，MFC2000-6S装置设计了完善的异常情况检测、信号反馈和处理逻辑，使得运行操作人员对装置切换功能的投入、退出、闭锁、闭锁解除等状况了如指掌。

当装置切换功能处于以下“退出”或“自行闭锁”状态时，将不能进行切换。

3.5.1切换功能的投入/退出

切换功能投入/退出指由人为操作进行的投/退，当状态为“投入”时，切换功能投入，装置向外部反馈的是“投入”信号，状态为“退出”时，切换功能退出，装置将向外部反馈“切换退出”和“切换闭锁”信号。

投退之间的转换无须通过“复归”生效。

可以通过控制台开关/DCS系统输出和通过操作装置软件菜单设置进行投退：

✧通过控制台开关或DCS接点输出“切换投入/退出”接点信号，相当于切换投退的“硬压板”。

✧通过操作装置软件菜单中“切换投入/退出”控制字，相当于切换投退的“软压板”。

✧当软件菜单中所有切换功能：

快速切换、同期捕捉切换、残压切换和长延时切换均置于“退出”状态时，切换功能退出。

3.5.2装置自行闭锁切换功能

装置自行闭锁切换功能指装置刚完成了一次切换后，或正常监控运行时检测到异常情况后自动置于切换闭锁状态。

装置处于切换闭锁状态时，将不响应任何切换命令，同时将向外部反馈“切换闭锁”信号。

以下情况下将引起装置闭锁切换功能。

3.5.2.1切换完成

装置一旦启动切换，无论切换成功或失败，完成切换程序后，将置于闭锁状态。

3.5.2.2保护闭锁

某些故障发生、保护动作时（如高厂变分支过流、电缆差动、母线保护等），为防止备用电源误投入故障母线，可由这些保护出口启动装置闭锁，即“保护闭锁”。

3.5.2.3开关位置异常

装置启动切换的必要条件之一是工作、备用开关任一个合着，而另一个打开，同时PT隔离开关必须合上，若正常监测时发现这一条件不满足（工作开关误跳除外），装置将闭锁切换。

此外，若启动切换后检测到该跳开的开关未跳开（如上文所述去耦合）或该合上的开关未合上，装置无法将切换进行到底时，装置将撤销余下的切换动作，进入切换闭锁状态。

3.5.2.4母线PT断线

厂用母线PT二次回路发生断线时，装置将不能保证测量的电压、频率、相位的正确性，为防止误合闸，装置在这种情况下将闭锁切换。

判据如下：

其中Ump为母线正序电压、Umn为母线负序电压、I为工作进线电流（二次值）、Iwl表示定值“无流判据整定值”、D_jxdy表示“失压启动检进线无压”控制字、Ujx表示进线电压，其逻辑图如下：

图6母线PT断线逻辑图

3.5.2.5后备电源失电闭锁

此处“后备电源”指工作向备用切换时的备用电源或