DPY3频率电压稳定控制装置解析.docx
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DPY3频率电压稳定控制装置解析
1DPY-3型频率电压稳定控制装置概述
装置免调零，调幅由软件实现，调试简便，减轻了维护人员的工作强度，使装置的实用性、可维护性和稳定性得到很大的提高。
装置的所有运行、动作、异常信息，由装置板面上的指示灯和液晶屏幕显示。
装置具有通讯接口，可实现与监控系统通讯。
2主要功能
2.1测量安装点母线的频率和频率的变化率；
2.2测量安装点母线的电压和电压变化率；
2.3根据频率和电压的偏差切除相应的负荷，可将切除的负荷按重要性分成四级，根据频率和电压的偏差程度逐级切除，每一轮动作出口都可以定值设定。
2.4在装置安装处相邻线路发生短路故障的过程中或频率、电压消失等不正常情况下，装置具有闭锁功能，可防止装置的误动作；装置低频低压减载的整定时间不需与继电保护动作时间相配合。
2.5装置具有记忆功能，可以记录装置的动作情况及运行参数。
装置能进行事件记录及故障前后状态量的数据记录。
记录故障前0.2秒到故障后30秒内模拟量的变化和装置动作的情况。
装置能保存6次记录，并可在正面的显示屏上显示这些记录。
装置掉电后数据不丢失。
3主要技术参数
3.1额定交流输入参数
交流电压：
UAB、、UBC、，100V50Hz
PT变化：
6.3kV～500kV/100V，根据需要以定值方式设定
直流电源：
220V/110V
3.2测量精度
频率测量误差小于±0.01Hz（45～55Hz）
电压有效值测量相对误差小于±1%（电压为0.2～1.2UN）
df/dt测量误差小于0.1Hz/S
dU/dt测量误差小于0.05UN/S
延时误差小于0.02秒
3.3交流功耗
交流电压回路在额定参数时每相小于0.5VA
3.4装置动作时间及返回系数
3.4.1装置的低频最快动作时间建议为60ms,0.06s～99.99s之间任意设定；装置低压最快动作时间为10ms,0.01s～99.99s之间任意设定。
装置整组动作时间小于20ms,装置的返回时间小于150ms，事件顺序记录分辨率：
1.667ms。
3.4.2装置的返回系数
频率返回值比启动值高0.05Hz;
电压返回值比启动值大3%UN。
3.5供电电源
直流（或交流）220V或110V，允许变化范围为±20%。
3.6显示与定值修改
3.6.1通过主机面板上的4X16字符的液晶显示屏以菜单方式显示测量值、定值、动作状态、事件记录、数据记录及装置异常等信息。
3.6.2通过主机面板上的4个指示灯指示装置运行、启动、异常和动作情况。
3.6.3通过主机面板上的9个按键，可以选择各种显示方式、修改整定值、设定日期、时间、进行整组检查试验及动作信号的复归。
3.6.4定值存放在flash内，断电后定值不消失，同时设置定值查看和定值修改两个菜单，进入定值修改菜单需要输入修改定值密码，确保密码不会被无意修改，进入定值查看菜单不需要输入密码，只需要查看定值时请进入定值查看菜单，避免进入定值修改菜单。
3.7装置的运行环境条件
环境温度：
-10℃～+50℃；相对湿度：
0～95%
3.8执行标准
绝缘电阻、介质强度（耐压试验）、抗干扰等符合DL/T478-2001《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》、GB/T14598-98《量度继电器和保护装置的电气干扰试验》及IEC国际标准的要求。
具体指标如下：
通过静电放电试验4级（GB/T14598.14-1998），通过快速瞬变干扰试验4级（GB/T14598.10-1996），通过浪涌（冲击）抗扰度试验3级（GB/T17626.5-1999）,1MHz脉冲群干扰试验3级（GB/T14598.13-1998）。
4装置的输入量与输出量
4.1装置的输入量
输入模拟量：
UA、UB、UC
4.2装置的输出量
4.2.1出口继电器及接点
出口继电器有4个，各提供两对输出接点，共提供8对输出接点。
该接点容量为交流220V、闭合电流5A。
建议用户将出口跳闸接点经保护装置的操作箱回路作用于断路器跳闸线圈，需要直接作用于跳闸线圈时，必须外接电流自保持继电器。
4.2.2中央信号输出
中央信号有动作信号、异常信号、直流电源消失信号，动作信号由运行人员手动复归，异常信号在异常状态消失后自动复归。
注意装置输出的中央信号接点切断的负载不大于30W，否则会烧坏接点，应将原光字牌的灯泡更换为节能灯泡。
每轮和每一回线的动作都有自保持信号灯，手动复归后熄灭。
5装置的基本原理
5.1电压、频率的测量方法
装置的微机部分对输入的交流电压UAB、UBC的瞬时值进行24点采样，再按以下计算法算出电压的有效值和频率值。
24
2
UABK=
1
√
ABK
K=1
24
∑ukV
1
1
2
∑
24
u
UBCK=
BCK
√
24
K=1
kV
Uk=0.5（UABK+UBCK）kV
dU/dt≌10（Uk-U（K-0.1（秒）））*100/UN%UN/s
fABK=1/TABKHz
fBCK=1/TBCKHz
fk=0.5（fABK+fBCK）Hz
df/dt≌10（fk-f（k-0.1（秒）））Hz/s
5.2低压事故的判别方法及动作特性
动作原理及逻辑框图如图5.1所示
≥
图5.1低压减载动作原理及逻辑框图
5.2.1电压缓慢下降时的判别式
U≤Uqd、t≥tuqd低电压启动
↓U≤U1、t≥tu1低电压第一轮动作
↓U≤U2、t≥tu2低电压第二轮动作
↓U≤U3、t≥tu3低电压第三轮动作
以上三轮按箭头顺序动作。
第四轮为特殊轮，其动作顺序为：
U≤Uqd、t≥tuqd低电压启动
↓U≤U4、t≥tu4低电压第四轮动作
每一轮动作输出出口根据定值决定。
5.2.2电压下降较快时的判别式
U≤Uqd、t≥tuqd低电压启动
↓U≤Ul
·dU／dt＜dua2、t≥tu1低压第一轮动作
·dU／dt≥dua2、t≥tua2切第一轮，加速切第二轮
5.2.3防止系统短路故障及负荷反馈等电压异常变化情况引起装置误动作的闭锁措施
a）低电压闭锁
当U≤20%Un时，认为电压消失，发异常信号，不进行低压判断，闭锁出口。
b）电压突变闭锁
当dU/dt≥dubs时，不进行判断，闭锁出口。
c）PT断线闭锁
当电压差≥20%Un时，认为PT断线，发异常信号，不进行低压判断，闭锁出口。
PT三相断线时判为电压消失。
5.3频率下降事故的判别方法及动作特性
动作原理及逻辑框图如图5.2所示
5.3.1频率缓慢下降时的判别式
f≤fqd、t≥tfqd低频启动
↓f≤f1、t≥tf1低频第一轮动作
↓f≤f2、t≥tf2低频第二轮动作
↓f≤f3、t≥tf3低频第三轮动作
以上三轮按箭头顺序动作。
第四轮为特殊轮，其动作顺序为：
f≤fqd、t≥tfqd低频启动
↓f≤f4、t≥tf4低频第四轮动作
每一轮动作输出出口根据定值决定。
5.3.2频率下降较快时的判别式
f≤fqd、t≥tfqd低频启动
↓f≤f1
·df／dt＜dfa2、t≥tf1低频第一轮动作
·df／dt≥dfa2、t≥tfa2切第一轮，加速切第二轮
≥
图5.2低频减载动作原理及逻辑框图
5.3.3防止负荷反馈、电压回路接触不良等频率异常变化情况下引起装置误动作的闭锁措施。
a）df/dt闭锁
当df/dt≥dfbs时，不进行判断，闭锁出口。
df/dt闭锁后直到频率恢复至启动频率值以上时自动解除闭锁。
b）当f>55Hz或f<45Hz时，不进行判断，闭锁出口。
装置在检测到有一相电压消失时，则立即将该相电压对应频率清零，闭锁装置，不再动作，同时延时5秒后发出告警信号。
c）低电压闭锁
当U≤20%Un时，认为电压消失，发异常信号，不进行低频判断，闭锁出口。
6．装置的硬件配置
6.1装置的硬件
装置的硬件框图如图6.1所示。
装置硬件平台是在多年硬件开发经验的基础上开发出来的适用于电力系统自动化的硬件平台，准32位CPU为核心，根据现场环境和专业要求而采用了相应的特殊措施，具有极高的稳定性、可靠性和很强的电磁兼容性。
准32位单片机
显示屏
采样保持
回路
AC
变换电路
UAB
键盘
UBC
周期测试
回路
FLASH1
FLASH2
RAM
PN
输
出
中
间
光电隔离驱动
并行I/O串口
XJ
YJ
出口逻辑
实时时钟
RS232串口
CKJ
图6.1装置的硬件框图
CPU：
准32位CPU
RAM：
16K+256KBytes其中256K为掉电保持
FLASH：
128K+512KBytes
人机接口：
128*64点阵式液晶，支持汉字显示、图形显示
9键标准装置键盘
运行、启动、动作、异常指示灯
模拟量输入：
16位AD芯片
6路模拟量，精度>0.3%
两路频率，精度>0.01Hz
开关量输入：
8路，24V，可转换为110/220V输入
开关量输出：
8路，接点容量8A，每路两对接点输出，带掉电保持信号指示灯
8路相互独立，可以各自分级、分轮单独输出
通讯接口：
标准232、PCM接口（G.703）、SDH接口，专用光纤
6.2装置输出回路原理图
装置的输出回路原理示意图如图6.2所示。
24V
OV
VCC
△
1CKJ
▽
1CKJ
线路-跳闸（出口一）
可编程序逻辑器件
△
1BXJ
&
∥
▽
2CKJ
线路-跳闸（出口二）
2CKJ
2BXJ
&
3CKJ
线路-跳闸（出口三）
△
3CKJ
▽
3BXJ
&
▽
线路-跳闸（出口四）
&
4CKJ
△
4BXJ
4CKJ
1BXJ-1
CPU
2BXJ-1
OV
1BXJ
∥
△
△
QDJ
4BXJ-1
3BXJ-1
DX
▽
中央信号
3BXJ
2BXJ
∥
△
&
4BXJ
∥
TJ-1
YX
∥
△
△
YJ
△
△
▽
VCC
ZLX
XM+
∥
&
∥
△
QDJ
GND
ZLXJ
YJ
图6.2装置的输出回路原理图
主CPU根据装置运行要求发出输出控制命令，信号自保持继电器给出该轮（路）动作情况以及中央信号回路。
装置动作后，信号必须有人工复归。
6.3装置的结构及正面布置
装置采用组合式半4U结构，两个装置可以组合成标准的4U机箱，便于安装使用。
也可以扩展为标准的4U结构，半4U装置前面板布置图如下：
DPY-3型频率电压稳定控制装置
滁州利华电子有限公司
图一装置面板前视图
面板上有一个128*64的点阵式液晶，可以直接显示汉字，构成了友好的人机接口界面。
左下方有9个安键和一个复归安钮。
安键为退出、复位、确认、+、-、上移、下移、左移、右移。
右边共有18个指示灯，其中8个表示动作信号，8个为开关量输入指示，一个运行指示灯和一个异常指示灯。
灯的右侧分别有对应的标签说明。
装置的安装尺寸如图2，装置既可以单独嵌入式安装，也可以通过中间连接件将两个装置组合成一个标准的4U结构安装在标准的机架上。
290
225
102
1
7
7
243
图6.4装置安装开孔图
（见附后的CAD图）
图6.5装置的外部接线（背板图）
7装置软件配置及面板操作
7.1装置的软件结构
装置软件结构分主循环程序和中断事故处理程序两大部分。
中断程序主要完成电压瞬时值采样、电压有效值、频率值计算、启动判断、低频事故判断、低压事故判断、输出控制及中央信号等。
主循环程序主要完成面板显示、定值修改、回路自检、信号复归及整组试验等功能。
软件的结构框图如图7.1所示。
7.2装置面板的显示及操作
7.2.1主菜单
装置主要通过液晶显示屏（4X16字符）以菜单的方式显示测量结果、定值、事件记录、数据记录、动作情况等。
主菜单的内容为：
1运行数据显示
2定值查看菜单
3定值修改菜单
4事件记录菜单
5数据记录菜单
6时间设定菜单
7自检试验菜单
8自动调整菜单
装置加电或复位后自动进入主菜单，光标自动停在菜单第一行的开始处。
按“上移”或“下移”键可进行菜单的选择，选定菜单后按：
“确认”键则可进入各子菜单的显示。
在各子菜单显示状态下，按下“返回”键，液晶屏显示返回主菜单。
中断
上电或复位
U采样及U、f计算模块
初始化
开中断
dU/dt、df/dt计算模块
电压、频率异常判断模块
显示模块
启动判断模块
定值修改模块
频率事故判断处理模块
时钟设定模块
电压事故判断处理模块
回路自检模块
其它判断模块
信号模块
事故记录与数据记录
WatchDog
整组试验模块
图7.1软件结构图
7.2.2运行数据显示菜单
正常显示菜单的内容为装置接入电气量的运行工况，包括母线电压和频率。
7.2.3定值查看菜单
定值查看菜单中显示装置整定的所有定值。
7.2.4定值修改菜单
在查看定值时：
请直接进入定值查看菜单，避免进入定值整定菜单。
在整定定值时，请进入定值整定菜单，密码：
“1234”。
进入定值设置菜单后，通过按“↑”或“↓”键，将光标移至需要修改的定值行下面，按“←”或“→”键，把光标移至要修改的那一位数字下，按“+”或“-”键改到新的值，所有定值修改完毕核对无误后，按下“确认”键即可。
定值设置完毕后应先按“返回”键退出定值设置菜单，然后建议进入定值查看菜单检查定值是否正确无误。
序号
定值名称（符号）
定值范围
整定步长
1
一次侧母线额定线电压值（Un）
0-999.9（kV）
0.1
2
低频第1轮投退（f1_set）
0（退出）/1（投入）
1
3
低频第2轮投退（f2_set）
0（退出）/1（投入）
1
4
低频第3轮投退（f3_set）
0（退出）/1（投入）
1
5
低频特殊轮投退（f4_set）
0（退出）/1（投入）
1
6
低频加速切2轮投退（fa2_set）
0（退出）/1（投入）
1
7
低压第1轮投退（u1_set）
0（退出）/1（投入）
1
8
低压第2轮投退（u2_set）
0（退出）/1（投入）
1
9
低压第3轮投退（u3_set）
0（退出）/1（投入）
1
10
低压特殊轮投退（u4_set）
0（退出）/1（投入）
1
11
低压加速切2轮投退（ua2_set）
0（退出）/1（投入）
1
12
低频启动定值（fqd）
45Hz-50Hz
0.01Hz
13
低频第1轮定值（fl）
45Hz-50Hz
0.01Hz
14
低频第2轮定值（f2）
45Hz-50Hz
0.01Hz
15
低频第3轮定值（f3）
45Hz-50Hz
0.01Hz
16
低频特殊轮定值（f4）
45Hz-50Hz
0.01Hz
17
低频加速切第2轮df/dt定值（dfa2）
0.2Hz/s-20Hz/s
0.01Hz/s
18
低频变化率闭锁定值（dfbs）
0.2Hz/s-20Hz/s（99）
0.01Hz/s
19
低频启动延时（tfqd）
0.05-50s
0.01s
20
低频第1轮延时（tf1）
0.05-50s
0.01s
21
低频第2轮延时（tf2）
0.05-50s
0.01s
22
低频第3轮延时（tf3）
0.05-50s
0.01s
23
低频特殊延时（tf4）
0.05-50s
0.01s
24
低频加速切第2轮延时（tfa2）
0.05-50s
0.01s
25
低压启动定值（uqd）
50-100%Un
1%Un
26
低压第1轮定值（u1）
50-100%Un
1%Un
27
低压第2轮定值（u2）
50-100%Un
1%Un
28
低压第3轮定值（u3）
50-100%Un
1%Un
29
低压特殊轮定值（u4）
50-100%Un
1%Un
30
低压加速切第2轮du/dt定值（dua2）
10-150%Un/s
1%Un/s
31
低压变化率闭锁定值（dubs）
10-150%Un/s（999）
1%Un/s
32
故障切除后电压恢复定值（K1）
50-90%Un
1%Un
33
低压启动延时（tuqd）
0.05-50s
0.01s
34
低压第1轮延时（tu1）
0.05-50s
0.01s
35
低压第2轮延时（tu2）
0.05-50s
0.01s
36
低压第3轮延时（tu3）
0.05-50s
0.01s
37
低压特殊轮延时（tu4）
0.05-50s
0.01s
38
低压加速切第2轮延时（tua2）
0.05-50s
0.01s
39
躲过故障切除时间（tfc）
1-30s
0.01s
40
低频第1轮出口（fl1_out）
0000-1111
1
41
低频第2轮出口（fl2_out）
0000-1111
1
42
低频第3轮出口（fl3_out）
0000-1111
1
43
低频第4轮出口（fl4_out）
0000-1111
1
44
低压第1轮出口（ul1_out）
0000-1111
1
45
低压第2轮出口（ul2_out）
0000-1111
1
46
低压第3轮出口（ul3_out）
0000-1111
1
47
低压第4轮出口（ul4_out）
0000-1111
1
定值40-47为出口组态整定定值，定值为二进制格式，最右边为低位，对应出口一，最左边为最高位，对应出口四。
设置为“1”时选定出口，设置为“0”时不输出。
例如：
40
低频第1轮出口（fl1_out）
0001
输出出口一
41
低频第2轮出口（fl2_out）
0010
输出出口二
42
低频第3轮出口（fl3_out）
0100
输出出口三
43
低频第4轮出口（fl4_out）
1000
输出出口四
44
低压第1轮出口（ul1_out）
0011
输出出口一、二
45
低压第2轮出口（ul2_out）
0110
输出出口二、三
46
低压第3轮出口（ul3_out）
0111
输出出口一、二、三
47
低压第4轮出口（ul4_out）
1000
输出出口四
7.2.5动作报告菜单
动作报告菜单显示的内容是对装置动作类型和动作时间的描述。
进入动作报告菜单显示如下：
1.动作报告一
2.动作报告二
3.动作报告三
4.动作报告四
5.动作报告五
6.动作报告六
动作报告按动作时间从前往后排序。
动作报告一为最新发生的动作报告，要查看想看的动作报告，只需将光标移至相应的行，按确认键即可。
进入动作报告后“上移”或“下移”查看动作全过程。
7.2.6数据记录菜单
数据记录菜单显示的是装置动作前0.2S到动作后30S的录波数据。
进入数据记录菜单显示如下：
1.数据记录一
2.数据记录二
3.数据记录三
4.数据记录四
5.数据记录五
6.数据记录六
数据记录按动作时间从前往后排序。
数据记录一为最新发生的动作过程的数据，要查看想看的数据记录，只需将光标移至相应的行，按确认键即可。
7.2.7时间设定菜单
当需要修改时间时，可以在“时间设定菜单”下移动光标至需要设定的位置，按“＋1”、“-1”键进行修改，全部时间改完后按“确认”键即可。
7.2.8自检试验菜单
为方便客户现场做传动实验，特设定自检试验菜单，可直接驱动出口继电器。
进入整组试验菜单须输入密码，密码为1234，若密码输入错误，则装置显示：
密码错误
请返回
此时请按取消键返回，然后重新进入自检试验菜单输入正确的密码。
若密码输入正确，则进入下一级菜单：
1.输出出口一
2.输出出口二
3.输出出口三
4.输出出口四
此时想要输出哪个出口，将光标移到那一行，按“确认”键即可。
试验时出口继电器均要动作，因此一定做好安全措施。
7.2.9自动调整菜单
如果装置需要校正测量值，则输入标准电压Uab=100V、Ubc=100V后，进入自动调整菜单后选中“自动调整幅值”按确认键，装置显示：
调整中
请等待
调整完毕后，装置自动进入运行数据显示菜单。
8装置调试大纲
8.1出厂试验项目
在装置硬件部分装配完成后，首先对整机结构部分进行检查，核对屏柜颜色、尺寸与合同是否一致，，然后进行查线，应正确无误。
再进行分板调试和整机性能调试，整机调试完成后须进行以下试验：
1）模拟量输入回路的额定值校准及测量精度检查。
额定值校准指输入电压为100V时，调整幅度使显示的值与系统一次电压额定值相同。
2）低频低压动作特性试验，包括整组试验回路检查，核对各轮动作值，出口继电器与信号继电器的接点闭合情况。
3）绝缘耐压试验
4）考机试验
装置在出厂前需进行在40℃连续72小时的通电试验，在考机过程中进行模拟试验。
装置在通电过程中应运行正常，动作正确。
发现异常时应及时排除，通电考机必须连续，如果中断，应重新开始。
考机完毕并经质量检验部门检验合格后方可装箱发运到现场。
8.2现场安装调试及试验项目
8.2.1装置通电前的检查
1）在现场开箱后应检查装置在运输过程中有无损坏；检查输入输出回路的绝缘是否符合要求。
2）检查直流220V（或110V）电源回路线应连接正确。
8.2.2通电检查与调整
1）合上直流电源后，检查主机板上的液晶显示屏的显示应正常；在交流电压信号未加时，异常灯点亮。
2）接入额定值的交流电压信号之后，异常灯应熄灭。
3）测量零点调整：
零点免调试。
4）测量额定值调整：
将输入的交流电压信号调至100V（用0.2级电压表监视），检查显示的电压值是否为整定的额定值，如果误差在1%以上，应进入系统标定子菜单，进行额定值调整，使其等于额定值。
注意频率测量值不需调整。
5）测量精度检查：
利用工频电源分别改变电压值与频率值，观看装置显示的测量值误差应在规定的误差范围之内。
8.2.3动作特性试验
1）利用试验仪器进行各种模拟试验，装置动作正确无误。
2）在单独测试装置的出口回路时，可利用整组试验功能进行试验：
进入自检试验菜单需输入密码“1234”，进入试验菜单后可直接输出出口。
注意：
设定的每次试验为5秒，在5秒后才能恢复正常。
试验前务必注意做好安全措施，以免试验时
误跳线路。
8.3装置的试运行与正式投运
装置在现场
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