保安电源快切MFC5208装置说明书.docx
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保安电源快切MFC5208装置说明书
MFC5208
发电厂保安电源自动切换装置
说明书
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MFC5208发电厂保安电源自动切换装置。
本手册是该型装置的技术和使用说明书，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。
如您需要更新版本，敬请与我公司联系。
_____________________________________________________________
版权所有，请勿翻印、复印。
说明书版本号：
VMFC5208-200812-01-T印刷时间：
2008年12月
1.装置概述
MFC5208发电厂保安电源自动切换装置，是基于本公司新一代嵌入式软硬件平台及图形化逻辑组态技术、结合本公司MFC2000快切产品的成功经验，研制的新型自动切换装置，主要适用于发电厂交流保安电源供电系统的自动切换。
发电厂交流事故保安电源系统是当电网发生事故或其它原因致使火电厂厂用电长时间停电时，提供机组安全停机所必须的交流用电系统。
因此其供电的可靠性直接关系到发电机组设备安全停机的成败。
以往交流保安电源的切换多由DCS或柴油发电机自带的PLC控制系统来实现。
DCS和PLC的特点是逻辑功能强，但属于通用系统，缺乏针对性。
MFC5208装置是专门为交流事故保安电源系统的切换而设计的自动装置，与DCS或者PLC实现方式相比，本装置优点主要体现在如下几个方面：
✧安全性。
从主供电源向备用电源切换时，采用串联切换，从备用电源向主供电源恢复时，支持并联切换方式，恢复过程无扰动。
✧灵活性。
传统实现方式往往专门为现场某种接线方式或者运行方式设计，一旦运行方式改变，或者需要应用到新的接线方式，改动非常繁琐。
本装置结合了多种合理的保安电源切换方式并加以改进，仅需更改部分定值即可满足多种现场工程实施需求。
✧快速性、准确性。
装置硬件采用最新型32位浮点DSP+ARM+FPGA硬件平台，高精度16位并行AD采样芯片，保证了数据的实时性以及切换的快速性。
✧可靠性。
在硬件和软件上均设计了专门的抗干扰措施，以及完善的自检、闭锁逻辑，并通过了第三方最高等级的EMC检测，其抗干扰性能有充分的保证。
✧拓展性。
由于该装置软件采用了先进的图形化逻辑组态技术、平台化的硬件技术预留了丰富的接口功能，所以具有很强的可拓展性，对于用户的特殊需求，可在较短的时间内方便的实现二次开发。
此外，装置的辅助功能强大。
通讯接口支持CAN、RS485等，协议支持MODBUS、IEC60870-5-103规约，GPS校时支持秒脉冲或IRIG-B码方式，支持COMTRADE录波功能及完备的事件记录功能。
MFC5208装置克服了以往切换方式的缺点，大大提高了电厂控制自动化的水平，填补了该领域的技术空白。
模块化的设计、丰富的切换逻辑、灵活的设置以及高速的运算能力，使这款装置无论在功能还是性能上都处于国内领先水平。
2.装置特点及主要技术指标
2.1.装置特点
2.1.1.切换功能齐全
✧兼有事故切换和手动切换功能；
✧兼有并联和串联切换功能；
✧兼有切换线路电源和投入柴油发电机的功能；
✧兼有二次失压切换功能；
✧兼有同期检查功能。
2.1.2.可靠的软硬件设计
✧装置采用全封闭背插式结构，抗干扰设计，使装置的抗电磁干扰能力大大提高；
✧出口设有闭锁继电器，保证装置可靠出口；
✧在每个采样中断AD都进行自检，保证不因AD的异常而导致误动作；
✧保护单元软件与管理单元软件独立运行，通信、显示等不会影响保护的正常运行。
2.1.3.通过全面的第三方检测
装置通过了EMC最高等级试验，确保各种恶劣工况下装置的正常运行。
2.1.4.友好的易用性
✧装置配有大屏幕汉字液晶显示，直观的界面菜单，详细的信息显示，便于操作和调试，丰富的指示灯，且指示灯可用户自定义。
装置提供中英文菜单；
✧装置前面板提供标准USB接口，可通过该接口将装置所有信息（报告、录波、定值等）导出到移动存储设备中；
✧装置配套提供丰富的后台软件：
主接线图编辑器、录波分析软件、单机调试工具。
2.1.5.先进的平台
装置基于公司自主开发的“电力自动化嵌入式集成开发平台EPIDE2.0”，采用灵活的组态化思想，装置保护、控制等功能可以通过图形化编辑，满足用户个性化需求。
装置硬件采用最新型32位浮点DSP+ARM+FPGA硬件平台，高精度16位并行AD采样芯片，36M大容量存储空间，专用通信芯片，具备强大的数据处理、通信能力，支持USB接口。
装置管理单元软件操作系统采用目前公认最优秀的嵌入式实时多任务操作系统VxWorks，使得通信可靠、快速、灵活，人机界面友好易用。
2.1.6.丰富的通信功能
装置提供多种通信接口和规约。
2路CAN网，2路RS485通信接口。
支持IEC60870-5-103、Modbus通信规约。
2.1.7.强大的故障录波及信息记录功能
装置最多可保存16组录波数据。
录波数据除可通过网络下载外，还可通过装置USB接口直接导出到移动存储设备中。
录波数据完全满足COMTRADE99标准。
信息记录全面，包括保护动作事件、告警事件、开入开出变位信息、装置自检、运行事件及录波事件等。
通过查看这些事件记录，可以全面了解设备的运行状况。
2.1.8.时钟同步
装置采用软件报文对时和硬件脉冲对时相结合的方式，同时支持IRIG-B码对时，确保装置的时钟误差在1ms以内。
2.2.主要技术指标
2.2.1.工作环境条件
✧环境温度：
-25～+60℃；
✧相对湿度：
5%～95%；
✧大气压力：
80～110kPa。
2.2.2.装置直流电源
✧额定电压：
DC220V/DC110V；
✧允许偏差：
-20%～+20%；
✧纹波系数：
不大于5%。
2.2.3.额定交流输入
✧交流电流：
5A或1A；
✧交流电压：
100V，57.7V，380V；
✧频率：
50Hz或60Hz。
2.2.4.功率消耗
✧交流电流回路：
＜0.5VA/相（额定5A时）；＜0.1VA/相（额定1A时）；
✧交流电压回路：
三相总功率＜1.5VA（额定57.74V时）；
✧直流电源回路：
正常≤15W，跳闸≤20W。
2.2.5.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：
1.2倍额定电压，连续工作。
2.2.6.测量精度
✧电压：
0.5级；
✧频率：
0.02Hz；
✧相角：
0.2度；
✧GPS对时：
1ms；
2.2.7.定值误差
✧电压定值误差：
±2.5%；
✧电流定值误差：
±2.5%或±0.01A；
✧频差定值误差：
±0.02Hz；
✧时间定值误差：
±1%或30ms；
✧角差定值误差：
±0.2°。
2.2.8.精确工作范围
✧电流：
0.05In~20In
✧电压：
1%Un~120%Un
✧频率：
30Hz~65Hz
2.2.9.输入输出接点容量
✧跳合闸出口（常开接点）：
DC220V（吸合）、8A；
✧信号出口（常开接点）：
DC220V（吸合）、5A；
✧开关量输入：
DC110V或220V,导通电流<10mA。
2.2.10.电磁兼容
✧能承受GB/T14598.14-1998中规定的严酷等级为IV级的静电放电试验；
✧能承受GB/T14598.10-2007中规定的A级的电快速瞬变脉冲群抗扰度试验；
✧能承受GB/T14598.13-1998中规定的III级的振荡波抗扰度试验；
✧能承受GB/T14598.9-2002中规定的严酷等级为III级的射频电磁场辐射抗扰度试验；
✧能承受GB/T14598.18-2007中规定的严酷等级为IV级的浪涌（冲击）抗扰度试验；
✧能承受GB/T14598.19-2007中规定的严酷等级为A级的工频抗扰度试验；
✧能承受GB/T14598.17-2005中规定的严酷等级为III级的射频场感应的传导骚扰抗扰度试验；
✧能承受GB/T14598.16-2002中规定的传导发射限值试验。
2.2.11.绝缘性能
✧绝缘电阻：
≥100M；
✧介电强度：
能承受频率为50Hz，历时1min的工频耐压试验；
✧冲击电压：
直流电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地，以及回路之间，能承受冲击电压波形为标准雷电波，幅值为5kV、1kV的试验电压。
2.2.12.机械性能
✧能承受GB/T7261-2000中规定的严酷等级为1级的振动耐久能力试验和1级的振动响应能力试验；
✧能承受GB/T14537中规定的严酷等级为1级的冲击耐久能力试验和1级的冲击响应能力试验；
✧能承受GB/T14537中规定的严酷等级为1级的碰撞试验。
2.2.13.故障录波
记录故障前5个周波，故障后495个周波，最多可存储16组录波数据。
录波数据满足COMTRADE99标准。
2.2.14.事件记录容量
✧200个动作SOE记录；
✧200个告警SOE记录；
✧164个遥信变位SOE记录；
✧96个运行事件记录；
✧32个装置自诊断信息记录。
3.切换功能及原理
MFC5208保安电源自动切换装置可用于一段工作、两段备用或一段工作、一段备用的接线方式的系统的电源切换。
装置提供3种自投方式和一种手动恢复切换方式。
3.1.自投方式一
图1自投方式一对应的两种系统接线示意图
当定值“进线3类型”设置为退出时，装置适用于单备用系统；设置为线路或发电机时，装置适用于两备用系统。
以下叙述以两备用接线方式的系统的电源切换为例进行说明。
用于单备用接线方式时的充电、放电、切换逻辑，不再判断＃3进线或柴油机的相关状态，也不再切向＃3进线或柴油机。
针对现场400V母线和线路无PT的情况，通过选配交流量插件，装置支持380V电压输入，即母线和线路电压经熔断器接到装置相应端子上。
3.1.1.充电条件
a）控制字“自投方式一”设为“投入”
b）母线电压均大于定值“有压定值”
c）1DL在合位、2DL、3DL在分位（注：
所有开关分合状态皆以跳位判断。
下同）
d）进线2或者进线3在“就绪态”
在上述条件全部满足10s后，充电完成。
注：
“就绪态”
Ø对于进线1、2，当满足下列条件之一，就称该进线处于“就绪态”
a）进线电压检测控制字退出
b）进线电压检测控制字投入时，进线有压（电压大于“有压定值”）
Ø对于进线3，当其为线路电源时（控制字“进线3类型”设为“线路”），满足下列条件之一，就称该进线处于“就绪态”
a）进线电压检测控制字退出
b）进线电压检测控制字投入时，进线有压（电压大于“有压定值”）
Ø对于进线3，当其为柴油发电机时（控制字“进线3类型”设为“发电机”），任何情况下都可称该进线处于“就绪态”
3.1.2.放电条件
a）开入“保护闭锁”接点闭合
b）开入“退出备投”接点闭合
c）2DL、3DL任意一个闭合
d）任意一回路控制回路断线（各回路判别功能可分别投退）
e）进线2无压（当控制字“#2进线电压检测”设为“投入”时）且进线3无压（当控制字“#3进线电压检测”设为“投入”且控制字“进线3类型”设为“线路”时）（电压小于“有压定值”时认为无压）
f）手跳1DL（即开入“1DL合后继”断开）（本条件可由用户退出，即控制字“手跳闭锁”设为“退出”）
g）任一TWJ异常
h）装置故障
i）曾经动作过（本放电条件可由用户退出，即控制字“动作后自复归”设为“投入”）
上述条件有其一满足，则放电。
3.1.3.动作条件
当充电完成，且进线2，进线3任一在“就绪态”时：
a）失压起动：
母线电压小于“无压起动定值”且进线1电流小于“无流定值”，经整定延时T1（T1表示定值“失压延时1”）
b）变位起动：
控制字“变位起动”设为“投入”，1DL跳闸且进线1电流小于“无流定值”
上述任一起动方式满足后起动自投功能。
3.1.4.动作过程
此时进线1为工作电源，进线2和进线3分别为第一备用和第二备用电源。
分三种情况描述动作过程（以失压起动为例）。
✧若进线2、3都在就绪态，则动作过程为：
a）若定值“进线3类型”设为“线路”：
装置在确认当前工作进线开关跳开后，先切向第一备用进线2，若进线2开关拒合或即使闭合但母线仍然失压，则切向第二备用进线3。
b）若定值“进线3类型”设为“发电机”：
装置在确认当前工作进线开关跳开后，先切向第一备用进线2，若进线2开关拒合或即使闭合但母线仍然失压，则装置发起动柴油发电机命令（即出口“起动发电机”闭合），确认柴油机起动成功后切向进线3。
柴油机起动成功的条件是：
接收到柴油机起机成功的信号（通过开入量“柴油机就绪”）且进线3电压大于“有压定值”。
✧若进线2在就绪态，但进线3不在就绪态，则动作过程为（这种情况只有“进线3类型”选择为“线路”时才有）：
装置在确认当前工作进线开关跳开后，直接切向第一备用进线2。
✧若进线3在就绪态，但进线2不在就绪态，则动作过程为：
a）若定值“进线3类型”设为“线路”：
装置在确认当前工作进线开关跳开后，直接切向第二备用进线3。
b）若定值“进线3类型”设为“发电机”：
在确认当前工作进线开关跳开后，装置发起动柴油发电机命令，确认柴油机起动成功后切向进线3。
3.2.自投方式二
图2自投方式二对应的两种系统接线示意图
当定值“进线3类型”设置为退出时，装置适用于单备用系统；设置为线路或发电机时，装置适用于两备用系统。
以下叙述以两备用接线方式的系统的电源切换为例进行说明。
用于单备用接线方式时的充电、放电、切换逻辑，不再判断＃3进线或柴油机的相关状态，也不再切向＃3进线或柴油机。
3.2.1.充电条件
a）控制字“自投方式二”设为“投入”
b）母线电压均大于定值“有压定值”
c）2DL在合位、1DL、3DL在分位
d）进线1或者进线3在“就绪态”
在上述条件全部满足10s后，充电完成。
3.2.2.放电条件
a）开入“保护闭锁”接点闭合
b）开入“退出备投”接点闭合
c）1DL、3DL任意一个闭合
d）任意一回路控制回路断线（各回路判别功能可分别投退）
e）进线1无压（当控制字“#1进线电压检测”设为“投入”时）且进线3无压（当控制字“#3进线电压检测”设为“投入”且控制字“进线3类型”设为“线路”时）（电压小于“有压定值”时认为无压）
f）手跳2DL（即开入“2DL合后继”断开）（本条件可由用户退出，即控制字“手跳闭锁”设为“退出”）
g）任一TWJ异常
h）装置故障
i）曾经动作过（本放电条件可由用户退出，即控制字“动作后自复归”设为“投入”）
上述条件有其一满足，则放电。
3.2.3.动作条件
当充电完成，且进线1，进线3任一在“就绪态”时：
a）失压起动：
母线电压小于“无压起动定值”且进线2电流小于“无流定值”，经整定延时T2（T2表示定值“失压延时2”）
b）变位起动：
控制字“变位起动”设为“投入”，2DL跳闸且进线2电流小于“无流定值”
上述任一起动方式满足后起动自投功能。
3.2.4.动作过程
动作过程与自投方式一相似，不同的是，此时进线2为工作电源，进线1为第一备用电源，进线3为第二备用电源。
3.3.自投方式三
图3自投方式三的系统接线示意图
3.3.1.充电条件
a）定值“进线3类型”设为线路或发电机
b）控制字“自投方式三”设为“投入”
c）母线电压均大于定值“有压定值”
d）3DL在合位、1DL、2DL在分位
e）进线1或者进线2在“就绪态”
在上述条件全部满足10s后，充电完成。
3.3.2.放电条件
a）开入“保护闭锁”接点闭合
b）开入“退出备投”接点闭合
c）1DL、2DL任意一个闭合
d）任意一回路控制回路断线（各回路判别功能可分别投退）
e）进线1无压（当控制字“#1进线电压检测”设为“投入”时）且进线2无压（当控制字“#2进线电压检测”设为“投入”时）（电压小于“有压定值”时认为无压）
f）手跳3DL（即开入“3DL合后继”断开）（本条件可由用户退出，即控制字“手跳闭锁”设为“退出”）
g）任一TWJ异常
h）装置故障
i）曾经动作过（本放电条件可由用户退出，即控制字“动作后自复归”设为“投入”）
上述条件有其一满足，则放电。
3.3.3.动作条件
当充电完成，且进线1，进线2任一在“就绪态”时：
a）失压起动：
母线电压小于“无压起动定值”且进线3电流小于“无流定值”，经整定延时T3（T3表示定值“失压延时3”）
b）变位起动：
控制字“变位起动”设为“投入”，3DL跳闸且进线3电流小于“无流定值”
上述任一起动方式满足后起动自投功能。
3.3.4.动作过程
动作过程与自投方式一相似，不同的是，此时进线3为工作电源，进线1为第一备用电源，进线2为第二备用电源。
3.4.手动恢复
图4手动恢复的系统接线示意图
3.4.1.充电条件
a）定值“进线3类型”设为线路或发电机
b）控制字“手动恢复”设为“投入”
c）母线电压均大于定值“有压定值”
d）3DL在合位、1DL、2DL在分位
e）进线1或者进线2在“就绪态”
在上述条件全部满足10s后，充电完成。
3.4.2.放电条件
a）开入“保护闭锁”接点闭合
b）开入“退出备投”接点闭合
c）1DL、2DL任意一个闭合
d）任意一回路控制回路断线（各回路判别功能可分别投退）
e）进线1无压（当控制字“#1进线电压检测”设为“投入”时）且进线2无压（当控制字“#2进线电压检测”设为“投入”时）（电压小于“有压定值”时认为无压）
f）手跳3DL（即开入“3DL合后继”断开）（本条件可由用户退出，即控制字“手跳闭锁”设为“退出”）
g）任一TWJ异常
h）装置故障
i）曾经动作过（本条件可由用户退出，即控制字“动作后自复归”设为“投入”）
上述条件有其一满足，则放电。
3.4.3.动作条件
a）充电完成
b）被选择的那个进线电压大于“有压定值”；如果恢复方式是并联，还必须满足同期条件
c）控制字“手动恢复”设为“投入”
d）操作人员通过开入量发起动命令
上述条件全部满足后起动。
3.4.4.动作过程
由人工手动起动装置。
如果恢复方式为串联（开入量“恢复方式”闭合），装置先跳开3DL，确认跳开后再根据开入量“选择恢复段”判断恢复方向，若该接点断开，切向进线1；若闭合，切向进线2。
如果恢复方式为并联（开入量“恢复方式”断开），则根据开入量“选择恢复段”判断恢复方向，如果待恢复方向并联条件满足，装置首先闭合该进线开关，然后再经延时Tbltz后跳开3DL（Tbltz表示定值“并联跳闸延时”）。
如果3DL拒跳则执行去耦合功能，即把已合的工作侧开关重新跳开。
4.其它功能
4.1.PT断线
4.1.1.母线PT断线逻辑
如图5所示。
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，Iwl为无流定值，JMXPT表示控制字“母线PT断线检测”。
图5母线PT断线逻辑
4.1.2.进线PT断线逻辑
图6为进线1PT断线判别逻辑（进线2、进线3PT断线判别逻辑与此相同）。
图中，U1为进线电压，I1为进线电流，Iwl为无流定值，JPT1表示控制字“#1进线PT断线检测”。
图6进线1PT断线逻辑
4.2.控制回路断线
下图为开关1DL的控制回路断线判别逻辑（2DL/3DL的判别与此相同）。
JKZ1表示控制字“#1控制断线检测”。
图7开关控制回路断线判别逻辑
4.3.TWJ异常
若开关有电流，而相应的跳位为“1”时，经10s延时报TWJ异常，并闭锁所有的自投。
1DL、2DL、3DL任一TWJ异常时，都会闭锁自投。
4.4.动作后的复归
若控制字“动作后自复归”设为“投入”，则装置动作一次后不需人工复归就可以进入充电条件判别逻辑。
若设为“退出”，则动作一次后，即使开关位置和交流量满足充电条件，装置也不会充电。
只有在人工复归装置后，才会去判断充电条件。
4.5.与柴油发电机的配合
当备投需要切向柴油发电机时，备投和柴油发电机的配合过程如下。
备投装置首先闭合“起动柴油机”出口（端子321、322）以通知柴油发电机的控制系统起动柴油发电机。
备投装置确认柴油机起动成功后切向进线3，即柴油发电机支路。
柴油发电机起动成功的条件是：
接收到柴油发电机起机成功的信号（通过开入518“柴油机就绪”）且进线3电压大于“有压定值”。
根据实际需要，起动柴油机的信号可选择为“短脉冲”或“保持信号”。
选择为“短脉冲”时，备投动作切向柴油机，“起动柴油机”出口（端子321、322）闭合，当确认柴油机起动成功后，装置清除“起动柴油机”出口；选择为“保持信号”时，“起动柴油机”信号一经发出，就一直保持，不受复归操作和柴油机就绪信号的影响。
只有开入519“停柴油机”接点闭合才清除该信号。
“起动柴油机”信号由于是软件保持，所以装置复位（当进入“定值设置”菜单再退出或进入“装置调试”菜单再退出时，装置会复位）或断电会导致该信号消失。
因此，备投装置在此状态时，不要进行相关操作以防止“起动柴油机”信号断开，造成柴油机停机！
4.6.支持380V电压输入
针对某些现场低压母线和线路无PT的情况，通过选配交流量插件，装置可支持380V电压输入。
采集计算后的电压量仍按百分比显示并进行逻辑判断，比如输入电压为380V，则显示为100%，输入100V，则显示26.3%。
5.定值参数设定
5.1.切换定值说明
序号.
名称
代号
单位
范围
缺省值
1
有压定值
Uyy
％
70～100
75
2
无压起动定值
Uwy
％
20～90
40
3
无压合闸定值
Uwyhz
％
20～60
25
4
无流定值
Iwl
A
0.02～2.00
0.50
5
失压延时1
T1
s
0.00～99.99
1.0
6
失压延时2
T2
s
0.00～99.99
1.0
7
失压延时3
T3
s
0.00～99.99
1.0
8
自投合延时
Th
s
0.00～99.99
0.00
9
手动恢复合延时
Tsh
s
0.00～99.99
0.00
10
二次失压延时
Tsy2
s
0.10～99.99
0.50
11
并联压差
du
%
1～20
10
12
并联频差
df
Hz
0.02～2.00
0.05
13
并联相差
dq
Deg
0.5～20.0
10.0
14
并联跳闸延时
Tbltz
s
0.00～99.99
1.00
15
拒合拒跳时间
Tjhjt
s
0.10～5.00
0.5
16
出口保持时间
Tckbc
s
0.10～5.00
0.5
17
发电机起动时间
FDJQDT
s
0～600
15
18
初始相角1
Qcs1
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-120～120
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初始相角2
Qcs2
Deg
-120～120
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