国电南自快切技术使用说明v20.docx

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国电南自快切技术使用说明v20

WBKQ-01B

微机备用电源快速切换装置

技术说明书

国电南京自动化股份有限公司

二○○三年五月

目次

说明

首先感谢选用国电南京自动化股份有限公司制造的新一代微机厂用电源快速切换装置。

所有国电南京自动化股份有限公司制造的保护及自动化产品均符合严格的技术规范和ISO9001质量认证标准。

概述

发电厂中，厂用电的安全可靠直接关系到发电机组、电厂乃至整个电力系统的安全运行。

以往厂用电切换大都采用工作电源的辅助接点直接（或经低压继电器、延时继电器）起动备用电源投入。

这种方式未经同步检定，电动机易受冲击。

合上备用电源时，母线残压与备用电源电压之间的相角差已接近180°，将会对电动机造成过大的冲击。

若经过延时待母线残压衰减到一定幅值后再投入备用电源，由于断电时间过长，母线电压和电机的转速均下降过大，备用电源合上后，电动机组的自起动电流很大，母线电压将可能难以恢复，从而对电厂的锅炉系统的稳定性带来严重的危害。

微机型备用电源快速切换装置是专门为解决厂用电的安全运行而研制的。

采用该装置后，可避免备用电源电压与母线残压在相角、频率相差过大时合闸而对电机造成冲击，如失去快速切换的机会，则装置自动转为同期判别或判残压及长延时的慢速切换，同时在电压跌落过程中，可按延时甩去部分非重要负荷，以利于重要辅机的自起动。

提高厂用电切换的成功率。

国外早在二十世纪七十年代就已广泛采用快速切换装置。

近年来国内对厂用电源的安全可靠运行亦愈来愈重视，随着真空及SF6快速开关的广泛使用，厂用电源采用新一代的快速切换装置已毋容置疑。

产品特点

◆CPU采用Motorola公司生产的32位单片机，运算速度快、性能稳定可靠。

高性能14位A/D转换器，转换速度快。

◆采用超大规模现场可编程逻辑芯片，提高了硬件电路的可靠性。

◆先进的母线电压自动频率跟踪技术，确保测量幅值、频率及相位的有效性及准确性。

◆独特的软件测相技术，解决了硬件测相速度慢的缺陷。

◆实时计算母线电压与目标电源相角差的速度与加速度，同期合闸点准确可靠。

当滑差高达30Hz/S时仍然可实现同期合闸。

◆超大屏幕中文图形界面；新颖的键盘向导设计，无需对照说明书，一切键盘操作皆有显示向导，使用起来非常方便。

◆主要模件采用了先进的SMT贴片生产技术。

◆切换过程对用户全透明；4组可长达6秒的切换录波记录，可显示母线电压/时间图，频率/时间图和ρ图；可打印输出；也可通过计算机下载，用专用软件进行分析研究。

◆免维护设计理念，整机无任何可调节器件，全部调整仅需通过装置人机界面设定补偿，且带密码保护以防误操作。

◆提供启/备变高压侧开关冷态（不带电）、热态（带电）运行方式选择。

◆自带备用分支后加速、过流保护。

同时也输出一副接点，以用于起动备用分支的后加速保护。

◆开关量采用220V或110V电压输入，提高了抗干扰能力。

◆高抗干扰性能，能满足：

GB/T14598.10（IEC60255-22-4）快速瞬变干扰试验Ⅳ级标准；

GB/T14598.14（IEC60255-22-2）静电放电试验Ⅳ级标准；

GB/T14598.13（IEC60255-22-1）1MHz脉冲群干扰试验Ⅲ级标准；

GB/T14598.9（IEC60255-22-3）辐射电磁场干扰试验Ⅲ级标准。

◆通过国家电力公司自动化设备电磁兼容实验室电磁兼容检验

◆通过国家电力公司自动化设备质量检验测试中心质检

产品切换方式分类

1装置简介

WBKQ-01B是在原有WBKQ-01的基础上改进、完善的新一代备用电源快速切换装置。

该装置改进了测频、测相回路，运用32位单片机强大的运算功能采用软件进行测量，提高了装置在切换暂态过程中测频、测相的准确性、可靠性。

该装置采用了先进的软件算法，保证了工作电源（或备用电源）与母线电源不同频率时的采样、计算的准确性。

装置采用免调整理念设计，所有的补偿采用软件进行调整，重要参数采用密码锁管理，大屏幕中文图形化显示，使得用户对厂用电源的各种运行参数一目了然。

厂用电源故障时采用实时测量相角差速度及加速度实现同期判别功能。

内置独立的通信、打印机管理单元使得多台装置可共享一台打印机，与电厂DCS系统或监控系统轻松接驳。

2主要功能

◆正常情况下实现工作电源与备用电源之间的双向切换。

◆事故、母线低电压、工作电源开关偷跳情况下实现工作电源至备用电源的单向切换。

◆快速切换、同期判别切换、残压切换、长延时切换四种切换条件。

◆串联、并联、同时三种切换方式可供选择。

◆两段式定时限低压减载。

◆自带独立的备用分支后加速、过流保护功能；也提供一副接点以起动备用分支保护。

◆支持备用电源高压侧开关冷态（不带电）运行或热态（带电）运行。

◆母线PT小车检修闭锁母线低电压切换功能。

◆PT断线报警。

◆多种闭锁功能。

◆事故追忆、打印及完善的录波功能。

◆支持多种通信方式和硬件GPS对时功能。

3主要技术参数

3.1装置电源

110×（1±20%）V或220×（1±20%）V（订货时需注明）

3.2额定交流参数

电压：

100V

电流：

5A/1A

频率：

50Hz

3.3功率消耗

直流回路：

不大于10W

交流电压回路：

不大于0.3VA/相

交流电流回路：

不大于0.3VA/相

3.4过载特性

交流电流回路：

2倍额定电流下装置可连续运行

10倍额定电流下装置可连续运行10s

40倍额定电流下装置可连续运行1s

交流电压回路：

1.5倍额定电压下装置可连续运行

3.5采样回路精确工作范围

电流：

0.2A～100.0A

电压：

0.5V～150.0V

频率：

30.0Hz～55.0Hz

相角：

0.0°～360.0°

3.6接点容量

信号回路：

载流容量2A断弧容量60VA

出口回路：

DC220V5A

3.7测量精度

电流：

1级

电压：

1级

频率：

≤0.1Hz

相角：

≤0.5°

3.8切换时间

同时切换断电时间:

10mS+备用开关合闸时间+用户设定延时

串联切换断电时间:

10mS+工作开关跳闸时间+备用开关合闸时间

3.9事件记录分辨率

事件顺序记录（SOE）分辨率为1毫秒

4硬件说明

本装置采用了Motorola公司生产的68000系列32位单片机，运算速度快、功能强及抗干扰性能优异。

同时采用了大容量的Flashrom、Ram以及一次性烧写的可编程逻辑芯片，

同时该装置采用了整面板、整背板新型结构设计，交、直流分开，提高了装置的整体可靠性和安全性。

装置主要由电源模件、交流模件、开关量转换模件、CPU模件、信号模件、显示模件、出口模件、通讯打印机模件组成。

见示意图一、二。

CPU模件

示意图一

通讯打印模件

示意图二

4.1电源模件

输出±5V、24V装置内工作电源。

4.2交流模件

从现场CT、PT来的电流、电压信号通过装置内的电流、电压互感器隔离、滤波转换为CPU可接受的小电流、小电压信号。

4.3开入量转换模件

各种开关量信号通过内部开关量隔离转换为CPU可接受的小电压信号。

4.4CPU模件

对输入的模拟量及开关量进行数字运算处理，处理结果由输出口经光耦隔离输出。

4.5信号模件

各种信号经继电器空接点输出。

4.6显示模件

人机接口，各种模拟量、开关状态量及故障信息、操作信息显示。

4.7出口模件

由CPU处理的各种跳合闸信息由干簧继电器空接点输出。

4.8通讯打印机模件

通过该模件与各CPU模件进行实时通信，完成故障信息及其它信息的打印及与计算机或监控系统之间的通信管理。

5装置切换原理说明

5.1正常手动切换功能

手动切换是指电厂正常工况时，手动切换工作电源与备用电源。

这种方式可由工作电源切换至备用电源，也可由备用电源切换至工作电源。

它主要用于发电机起、停机时的厂用电切换。

该功能由手动起动，在控制台或装置面板上均可操作。

手动切换可分为并联切换及串联切换。

5.1.1手动并联切换（切换逻辑示意图见附图4）

◆并联自动

并联自动指手动起动切换，如并联切换条件满足要求，装置先合备用（工作）开关，经一定延时后再自动跳开工作（备用）开关。

如果在该段延时内，刚合上的备用（工作）开关被跳开，则装置不再自动跳开工作（备用）开关。

如果手动起动后并联切换条件不满足，装置将立即闭锁且发闭锁信号，等待复归。

◆并联半自动

并联半自动指手动起动切换，如并联切换条件满足要求，装置先合备用（工作）开关，而跳开工作（备用）开关的操作则由人工完成。

如果在规定的时间内，操作人员仍未跳开工作（备用）开关，装置将发告警信号。

如果手动起动后并联切换条件不满足，装置将立即闭锁且发闭锁信号，等待复归。

注意：

1：

手动并联切换只有在两电源并联条件满足时才能实现，并联条件可在装置中整定。

2：

两电源并联条件满足是指：

⑴两电源电压差小于整定值。

⑵两电源频率差小于整定值。

⑶两电源相角差小于整定值。

⑷工作、备用电源开关任意一个在合位、一个在分位。

⑸目标电源电压大于所设定的电压值。

⑹母线PT正常。

5.1.2手动串联切换（切换逻辑示意图见附图4）

手动串联切换指手动起动切换，先发跳工作电源开关指令，不等开关辅助接点返回，在切换条件满足时，发合备用（工作）开关命令。

如开关合闸时间小于开关跳闸时间，自动在发合闸命令前加所整定的延时以保证开关先分后合。

切换条件：

快速、同期判别、残压及长延时切换。

快速切换不成功时自动转入同期判别、残压及长延时切换。

5.2事故切换

事故切换指由发变组、厂变保护（或其它跳工作电源开关的保护）接点起动，单向操作，只能由工作电源切向备用电源。

事故切换有两种方式可供选择。

◆事故串联切换（切换逻辑示意图见附图6）

由保护接点起动，先跳开工作电源开关，在确认工作电源开关已跳开且切换条件满足时，合上备用电源开关。

切换条件：

快速、同期判别、残压及长延时切换。

快速切换不成功时自动转入同期判别、残压及长延时切换。

◆事故同时切换（切换逻辑示意图见附图5）

由保护接点起动，先发跳工作电源开关指令，在切换条件满足时（或经用户延时）发合备用电源开关命令。

切换条件：

快速、同期判别、残压及长延时切换。

快速切换不成功时自动转入同期判别、残压及长延时切换。

5.3非正常工况切换

非正常工况切换是指装置检测到不正常运行情况时自行起动，单向操作，只能由工作电源切向备用电源。

该切换有以下两种情况。

◆母线低电压

当母线三线电压均低于整定值且时间大于所整定延时定值时，装置根据选定方式进行串联或同时切换。

切换条件：

快速、同期判别、残压及长延时切换。

快速切换不成功时自动转入同期判别、残压及长延时切换。

◆工作电源开关偷跳

因各种原因（包括人为误操作）引起工作电源开关误跳开，装置可根据选定方式进行串联或同时切换。

切换条件：

快速、同期判别、残压及长延时切换。

快速切换不成功时自动转入同期判别、残压及长延时切换。

5.4低压减载功能

本装置可提供两段式定时限低压减载出口功能。

该功能的设置主要为了在厂用母线电压降低时，先逐级切除部分非重要辅机，以保证重要辅机能正常自起动。

5.5快速切换、同期判别切换、残压切换及长延时切换说明

图1所示为厂用电系统的某一段接线图，图2为电动机切换时的等值电路图。

2DL

工　　　　　　　　　　　备

　　　　　作　　　　　　　　　　　用

　　　　　　　变　　　　　　　　　　　变

　　　　　　　　　　　　　1DL3DL

　　　发电机　　　　　　厂用母线

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