SDQ200同期技术使用说明书要点.docx

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SDQ200同期技术使用说明书要点

目次

一、概述………………………………………………………1

二、主要功能…………………………………………………1

三、主要性能及技术参数……………………………………2

四、原理简介…………………………………………………4

4.1CPU插件………………………………………………4

4.2IO插件…………………………………………………5

4.3PT插件…………………………………………………5

4.4RECF插件………………………………………………5

4.5SIGL插件………………………………………………5

4.6MR插件…………………………………………………5

4.7PR1、PR2插件…………………………………………6

4.8FB插件…………………………………………………6

4.9同期原理及实现方法…………………………………6

五、使用说明…………………………………………………8

5.1面板示意图……………………………………………8

5.2菜单结构………………………………………………8

5.3自检……………………………………………………8

5.4工作方式介绍…………………………………………9

5.5操作说明……………………………………………10

六、输入输出端子图及其说明………………………………14

七、常见故障及处理方法……………………………………16

八、安装开孔图………………………………………………17

九、订货须知…………………………………………………17

十、诚告用户…………………………………………………17

一、概述

随着计算机技术和超大规模集成电路技术的发展，传统的、模拟的自动准同期装置已远远不能适应当今发电厂、变电站综合自动化的需要，因此，迫切需要一种自动准同期装置，能够配合综合自动化的要求，能够快速地、平稳地、在运行人员不知不觉中将发电机或系统并入运行系统，SDQ200微机自动准同期就是为适应这一要求而设计的。

SDQ200微机自动准同期装置，以单片计算机为核心，采用PSD技术和超大规模集成在线可编程技术CPLD及动态相位跟踪技术，不断监测发电机和系统的电压、频率，并可根据频差、压差大小发出宽窄不同的调节脉冲，直到频差、压差满足要求。

在压差、频差满足要求的情况下，不断监测发电机电压和系统电压的相位差，准确确定断路器合闸时刻，实现快速无冲击合闸。

本装置配备了两路模拟信号源，其中一路模拟系统电压，不可调；另一路模拟发电机电压，可以人为地调节电压、频率。

进行试验时，断开待并双方电压，试验信号由模拟信号源提供，这样可对装置本身逻辑进行检查，以保证装置的可靠性。

SDQ200型自动准同期装置适用于各种类型的水电站、火电厂，对于变电站同样适用，可充分满足电厂、变电站实现并网自动化的要求，是与综合自动化配套的理想产品。

二、主要功能

1.准确测量并显示待并双方的电压和频率；

2.在压差和频差不合格的情况下,能够发出长短不同的调节脉冲，使得待并双方的电压和频率快速逼近。

调频和调压功能的投入与否由硬件设定；

3.在频差和压差合格时能够不断检测相位差，提前一恒定导前时间发出合闸脉冲，在频差和压差不合格时能够对合闸回路进行闭锁；

4.能够自动破坏同频不同相的现象，加快同期并列过程；

5.能够自动检测并显示断路器的合闸时间，并可根据需要进行修改或保存；

6.具有固定偏转角修正功能；

7.能够实现同频返网；

8.装置本身提供工频信号源，供模拟调试和试验用，其电压、频率可根据需要进行调整；

9.同期并列允许的压差、频差及调压、调频宽度参数可由键盘设定并保存；

10.具有PT断线和过压报警功能；

11.具有与上位机通讯的功能；

12.装置的软硬件均具有完善的自检措施，软硬件的任何故障都会使装置进入闭锁状态。

故障部位及性质可以在面板上显示；

三.主要技术参数

3.1主要技术数据

3.1.1输入额定电压

a）运行系统电压100V或57.7V，50Hz

b）待并系统电压100V或57.7V，50Hz

3.1.2开关量输入

a）同期请求信号空接点输入

b）断路器辅助接点输入空接点输入

3.1.3输出接点类型及容量

所有输出接点均为空接点输出

a）装置掉电DC24V,3A

b）装置故障DC24V,3A

c）升、降压调节接点AC250V,5A

d）增、减速调节接点AC250V,5A

e）合闸信号接点DC24V,3A

f）合闸输出接点DC220V

3.1.4脉动电压输出

脉动电压输出峰峰值最大为20V,成交替变化.

3.1.5直流电源

a）直流电压输入220V，110V

b）允许偏差-20%～10%

c）纹波系数不大于5%；

3.1.6功率消耗

a）交流电压回路工作于额定电压时，每相PT不大于1.0VA

b）直流电源回路正常工作时，不大于15W；

发调节命令及合闸脉冲时,不大于20W。

3.1.7过载能力

a）交流电压回路1.2倍额定电压连续工作；

b）直流电源回路80%～110%额定电压,连续工作。

3.2大气条件

3.2.1正常工作大气条件

a）环境温度-5℃～+40℃；-10℃～+55℃；

b）相对湿度5%～95%；（产品内部既不应凝露，也不应结冰）

c）大气压力80kPa～110kPa。

3.2.2仲裁试验标准大气条件

a）环境温度20±2℃；

b）相对湿度60%～70%；

c）大气压力86kPa～106kPa。

3.2.3正常试验大气条件

a）环境温度+15℃～+35℃；

b）相对湿度45%～75%；

c）大气压力86kPa～106kPa。

3.3贮存运输的极限环境温度

装置的贮存、运输及安装允许的环境温度为-25℃～+70℃，在不施加任何激励量的条件下，不出现不可逆变化。

温度恢复后，装置性能符合3.6、3.7、3.8的规定。

3.4周围环境

装置的使用地点应无爆炸危险；无腐蚀性气体及导电尘埃、无严重霉菌、无剧烈振动源；不允许有超过发电厂、变电站范围内可能遇到到的电磁场存在，有防御雨、雪、风、沙、尘埃及防静电措施。

场地安全要求应符合GB2887-89中4.6的规定。

3.5技术要求

3.5.1测量元件的准确度

a）电压0.5V

b）频率0.005Hz

c）相位0.2°

d）导前时间2ms

e）合闸相位准确度2°

3.5.2调节脉冲的准确度

a）调频脉冲2ms

b）调压脉冲间隔2ms

c）调压脉冲2ms

d）调压脉冲间隔2ms

e）调节脉冲的分辨率1ms

3.5.3允许发出合闸脉冲的电压差

装置检测运行系统和待并系统之间的电压差,允许发出合闸脉冲的电压差整定范围为0.1V10.0V。

当判断电压差不满足条件时，装置内应有可靠闭锁输出的措施。

3.5.4允许发出合闸脉冲的频率差（简称频差）

装置检测运行系统和待并系统之间的频率差,允许发出合闸脉冲的频率差整定范围为0.01Hz1.00Hz。

当判断频率差不满足条件时，装置内应有可靠闭锁输出的措施。

3.5.5调频脉冲

装置可发出的调频脉冲宽度，整定范围为0.00120s。

每一个脉宽周期发出一个调频脉冲。

3.5.6调频脉冲间隔

装置每隔一个脉冲间隔发出一个调频脉冲，调频脉冲间隔整定范围为0.120s。

3.5.7调压频脉冲

装置可发出的调压脉冲宽度，其整定范围为0.001--20s。

每一个脉宽周期发出一个调压脉冲。

3.5.8调压脉冲间隔

装置每隔一个脉冲间隔发出一个调压脉冲，调压脉冲间隔整定范围为0.120s。

3.5.9固有相角

固有相角是指运行系统电压和待并系统电压在并列后同期母线实际存在的相位差，其整定范围为0360°。

3.5.10导前时间

导前时间整定范围为0.0012S。

3.5.11导前相角

本装置是以导前时间来确定合闸时刻，导前相角最大为60度,不可整定。

3.5.12同期时间

同期时间是指从同期装置接受到同期请求信号到断路器完全合上所经历的时间。

执行同期程序的时间如果超过该时间，则同期装置退出同期程序。

同期时间最长整定为5000S。

3.5.13通道相位

通道相位指运行系统和待并系统电压接同一个电压时，同期装置自身测量的存在于运行系统和待并系统电压之间的相位差。

通道相位可以测量，也可以进行修改。

范围为0360°。

3.5.14自动修改导前时间标志

自动修改导前时间标志可以设置为YES或NO。

若选择YES，每一次测量导前时间后将自动进行修改并保存；若选择为NO，每一次测量导前时间后将不自动进行保存，用户可根据需要选择保存或放弃。

四、原理简介

SDQ200微机自动准同期装置，采用双通道技术和在线动态相位跟踪技术，保证可靠、准确、快速地测量发电机（系统）和运行系统的电压、频率、相位，准确确定断路器合闸时刻，以达到无冲击并网。

SDQ200包括下列插件，PR1插件、PR2插件、CPU插件、IO插件、RECF插件、SIGL插件、PT插件、MR插件、FB插件，下面对它们进行介绍。

4.1CPU插件

CPU插件包括单片微计算机、数据存储器、参数存储器、模数转换器、地址译码器以及并行输入输出控制接口、防止数据误读写电路以及看门狗电路。

其中单片微计算机为本装置的核心部分，它完成程序的执行、输入输出状态的控制及必要的参数设置工作。

CPU插件预留RS-232、RS422/485通讯接口，可与中控室进行通讯，也可以在现场扩充此装置。

4.2IO插件

IO插件完成对开关量输入信号的输入、隔离，以及开关量输出的隔离、驱动等功能，输入、输出与CPU插件的接口设计也在此插件完成。

该插件采用了在线可编程CPLD技术，将大量的逻辑电路集中在一个芯片内，电路设计简单、可靠，修改逻辑容易，调试方便。

4.3PT插件

本插件将发电机（系统）电压和运行系统电压转换成CPU插件可以处理的信号量。

为了保证测量电压的可靠性，采用了两个互感器。

这样，即使其中的一个PT出现故障，本装置都将正确作出预报并禁止合闸。

互感器的输入可以是100V，也可以是57.7V，通过印制版上的跳线器，即可方便选择。

互感器的输出调整为3.0V。

4.4RECF插件

信号调理插件的功能就是将PT插件转换后的交流信号处理成计算机可以接收的直流量。

一方面，将各路交流电压经滤波后转换成直流电压；另一方面，将滤波后的电压经电压比较、整形后转换成方波送入计算机，以便计算机准确测量发电机和系统的频率及相位差。

具体框图如图4-1所示：

图4.1信号调理模块原理框图

需要说明的是,与PT插件相似,PT转换后的每一路电压都采用图4.1所示的电路进行处理.

4.5SIGL插件

本插件提供两路模拟信号源，其中一路模拟发电机（系统）电压，可以调节电压、频率；另一路模拟运行系统电压,电压、频率不可调节.每一路信号源的逻辑图如图4-2所示：

图4.2模拟信号源原理框图

4.6MR插件

MR插件提供升压、降压、增速、减速、合闸接点输出以及供调试用的合闸信号（接点输出）。

4.7PR1、PR2插件

PR1、PR2提供装置正常工作用的工作电源，其中，PR1提供+5V，±15V电源，PR2提供24V电源。

4.8FB插件

该插件为人机接口插件。

一方面，该插件显示工作电源指示、工作方式指示、调节信号指示、合闸指示、同期故障指示等，同时提供与CPU插件的液晶显示器接口。

另一方面，该插件提供键盘与CPU插件的接口。

SDQ200微机自动准同期的所有人机接口功能都通过该板实现。

4.9同期原理和实现方法

机组同期时，必须考虑三个要素：

电压差、频率差、相位差。

其中电压差、频率差闭锁合闸出口很容易实现。

问题的关键是如何实现相位差准确闭锁合闸出口。

要实现相位差准确可靠闭锁合闸出口，首先就必须了解相位差的变化规律。

传统的同期装置，总是假定相位呈线性变化，即相位的变化满足如下规律：

式中

：

--预期相差；

--当前时刻相差

--当前时刻相位变化速率

--断路器合闸时间

上述情况假定了系统频率和机组频率是一成不变的，而实际情况是，系统频率和机组频率总在不停地变化，相位的变化也不是线性的，有一定的加速度，这一点，可从现场的同步表指针的变化就可以看出。

在现场，有时同步表指针逆时针慢慢地转动，直到停下，甚至顺时针反转，这就足以证明相位的变化是非线性的，至少具有加速度。

本装置进行同期时不仅考虑相位的线性变化，还考虑了由于运行系统频率和待并系统频率的突变从而引起的相位变化的加速度，其公式计算如下：

式中

：

--预期相差；

--当前时刻相差

--当前时刻相位变化速率

--当前时刻相位变化加速度

--断路器合闸时间

这个公式假定的相位的变化模型，比线性模型更接近于相位的实际变化，因此它能更准确地反映实际情况。

同期相位变化模型建立得正确与否，直接关系到同期的准确程度。

模型建立得正确与否，必须通过实际情况来检验。

模型与实际情况所产生的差异，必须通过一定的方法进行修正，使之更接近于真实情况。

现有的一些同期装置，在预测的时间内，发出合闸命令之后，往往是采用延时的办法来实现合闸接点的保持，这就是说，只要电压差、频率差在设定的范围之内，相位的变化在一定的范围之内是忽略不计的，这是不符合实际情况的。

如果设定的频率差越大，则合闸时的相位差越大，严重的情况下会出现非同期。

本装置抛弃了这种方法，提出了一种动态跟踪相位变化规律的方法，能够保证合闸在一定的角度范围之内合闸，有效地杜绝非同期。

在发出合闸命令之前，至设定的合闸时间内，利用如下的方法，进行相位跟踪监测，一旦超过一定的范围，则闭锁合闸脉冲。

而在超过设定的合闸时间之外，则采用检定角度的办法来闭锁合闸脉冲。

当

时

当

时，一旦

则闭锁合闸脉冲.

式中：

----预期相差；

----

时刻的相位差；

--

时刻相位变化速率；

--

时刻相位变化加速度；

--断路器合闸时间；

--一角度定值；

五.使用说明

5.1面板布置图

面板图如图5.1所示。

5.2菜单结构

SDQ200微机自动准同期装置配有大屏幕图形液晶显示器，傻瓜式键盘。

该装置人机接口简单，通过树状汉化菜单能够方便、灵活、直观地设置同期所要求的设置参数，现场工作人员不需要对装置原理有太深入的了解即可开展工作。

树状菜单如图5.2所示.

5.3自检

SDQ200微机自动准同期装置具有完善的自检措施，上电或复位时完成下列自检程序。

●数据存储器

●参数存储器

●数模转换器

●同期请求信号

●电源

●面板发光二极管

●工作方式

在进行同期时，还进行如下自检程序

●电压一致性检测

●PT断线检测或过压报警检测

●频率一致性检测

●参数正确性检测

●同期超时检测

●同期结果检测

5.4工作方式介绍

在装置上电并自检正确无误后，进入等待工作方式。

处于等待工作方式时，装置可以进行捕捉同期、调节同期、无压合闸三种工作方式，参见图5.1。

为了对装置设计设计的五种工作方式有更进一步的了解，下面分别说明五种工作方式。

1.试验

在试验工作方式时，本装置内部提供两路电压信号，其中一路模拟系统电压信号，其电压、频率均不可调节；另一路模拟发电机电压信号，其电压、频率可由面板上的模拟调压、模拟调频电位器进行调节。

通过调节发电机模拟信号的电压、频率，可完全模拟真正的同期过程，只是本装置的出口回路断开，但是面板上的调频、调压、合闸指示灯仍然工作。

利用该工作方式，可检验装置工作的正确性。

2.测量导前时间

此种工作方式用来测量断路器的导前时间（必须保证断路器两端均不带压）。

装置测量从合闸命令发出到接收到断路器合闸返回信号所经过的时间，可根据需要，选择保存或放弃。

利用此方式可准确测量断路器的合闸时间。

3.无压合闸

此种工作方式保证断路器两侧不同时有压而进行合闸。

4.现地同期

此种工作方式不需要远方提供同期请求信号，而通过面板键盘将装置选择到同期方式，在外加发电机和系统电压时，通常选用此种工作方式。

5.远方同期

此种工作方式为等待同期方式。

当同期请求接点经历一次由开到合的过程，装置进入此种工作方式，装置运行时，运用此工作方式。

需要补充说明的是，无论是试验，现地同期还是远方同期，一旦进入同期方式，不可能通过键盘退出同期方式，除非同期过程完毕，否则只有通过复位键复位装置。

修改上述各项参数，必须保证正确无误，否则将影响到装置的正常运行，因此，必须慎之又慎。

5.5操作说明

装置对每一个同期点设计一组独立的同期参数，在设置同期参数前，必须选择恰当的同期对象（即同期点），然后才能进行参数设置。

在设置完成之后，只有正确输入密码，才能正确保存设置的参数。

对于单台机组使用的微机自动准同期装置，不需要选择同期点。

装置参数的设置与同期参数的设置方法类似。

装置上电后处于等待工作方式，如果需要重新设置参数、选择工作方式或进行装置调试时，请按取消键，然后按确认键，装置提示输入口令，只有在正确输入口令之后，才能进入图示的装置主菜单。

出厂时口令为0000，口令最长为4个字符。

口令可进行修改。

装置上电时显示：

装置正在等待

远方申请工作

按取消键后显示：

按确认键，重新设

置参数；按取消键

退出

按确认后显示：

请输入请输入

口令****口令****

!

#$%&+-/01234567!

#$%&+-/01234567

89<=>@ABCDEFGHIJ89<=>@ABCDEFGHIJ

KLMNOPQRSTUVWXYZKLMNOPQRSTUVWXYZ

光标在口令区光标在字母选择区

通过、、、、、确认键在字母选择区选择口令中的字母，然后通过确认键将光标在口令区和字母选择区切换。

口令为4个字母或数字，只有完全正确输入后，口令才有效。

如果连续三次输入错误的口令，则装置拒绝任何响应，包括键盘、同期请求信号等。

正确输入口令之后，显示：

系统主菜单

▋选择工作方式

设置同期参数

设置装置参数

修改口令

装置调试

内的内容需要通过、键在显示器上滚动屏幕才可以看到，下同。

如果选择工作方式，屏幕显示如下：

工作方式

▋试验

测量导前时间

无压合闸

现地同期

远方同期

如果选择工作方式，屏幕显示如下：

设置同期参数设置同期参数

▋电压差003.0V电压差003.0V

频率差00.20Hz频率差00.20Hz

导前时间00200ms导前时间00200ms

调压脉宽00080ms调压脉宽00080ms

脉宽间隔05000ms脉宽间隔05000ms

调频脉宽00800ms调频脉宽00800ms

脉宽间隔05000ms脉宽间隔05000ms

固有相位00000de固有相位00000de

光标在菜单选择区光标在内容选择区

当光标在内容区时，移动光标至所需修改数字，通过+、-键增加减少数字，直到修改正确之后，按确认键，确认修改结果，

如果选择工作方式，屏幕显示如下：

设置装置参数设置装置参数

▋通道相位003.0V通道相位003.0V

同期时间0500ms同期时间0500ms

光标在菜单选择区光标在内容选择区

修改方法同修改同期参数类似。

按取消键,退出修改程序，显示

修改导前时间标志

YESNO

通过、键，选择YES或NO。

若选择YES，将自动保存每次测量的导前时间；选择NO，将不自动进行保存，但是可根据需要，进行保存或放弃。

按确认键，确认当前选择。

修改口令

修改口令之前，必须先输入原口令，然后才能输入新的口令。

输入新的口令必须输入一次，核对一次，核对正确之后，才能修改。

请输入请核对

口令****_口令****_

!

#$%&+-/01234567!

#$%&+-/01234567

89<=>@ABCDEFGHIJ89<=>@ABCDEFGHIJ

KLMNOPQRSTUVWXYZKLMNOPQRSTUVWXYZ

如果两次输入的口令完全不一致，则重新输入新口令；如果两次口令完全一致，则显示：

确认修改口令

按确认键，修改口令完毕

装置调试

进入装置调试，显示：

装置调试

▋试验信号

实际信号

开入测试

出口调试

无论选择试验信号，还是实际信号，进入装置调试时，则显示如下：

装置调试

▋测量电压

测量频率

相位测试

零点满度

如果选择的是试验信号，则没有阴影部分的提示。

测量电压（频率）时，显示待并双方的电压（频率），格式如下

Us=100.00Vfs=50.000Hz

Ug=100.00Vfg=50.000Hz

Us’=100.00Vfs’=50.000Hz

Ug’=100.00Vfg’=50.000Hz

电压显示格式频率显示格式

其中，Us、Ug表示运行系统、待并系统的电压（频率），Us’、Ug’表示运行系统、待并系统的电压（频率）。

通道相位是指运行系统和待并系统接入同一个电压时，测量的由于装置本身而引起的相位差，该值可以保存，修改。

零点满度是用来调试模数转换器的零点和满度的。

零点通常小于0.1V，满度在99.0±1V内。

开入调试

进入开入调试,显示如下：

开入测试

NO.1G12345678

STAS:

00000000

NO.2G12345678

STAS:

00000000

NO.3G1234

STAS:

0000

NO.1G的1—8分别对应于同期请求信号输入的1—8,NO.2G的1—8分别对应于同期请求信号输入的9--16,NO.3G的1—4分别对应于调节/捕捉、同期/无压、备用、断路器辅助接点输入，如果对应的接点闭合，则其对应的状态位为1，否则为0。

对于单机使用的同期装置，同期请求信号只有一个，2—16不接。

出口调试

进入出口调试,显示如下

出口调试

▋升压合

降压分

增速分

减速分

此功能用来调试出口继电器，如升压、降压，增速、减速，通过选择开、合，可以让上述继电器接点断开、闭合。

合闸继电器不在此调试，可通过测量导前时间来进行调试。

5.7同期时显示内容及意义如下：

1--同期点序号，对于单个机组使用的同期装置，此处不显示；

2--表示此屏显示的是同期过程中的相位；

3--表示左边是0度，上面一行角度为负值，下面一行为正值；

4--表示左边是180度，上面一行角度为负值，下面一行为正值；

5--表示此处显示的是导前时间；

6--实心部分椭圆的个数表示相位的大小（概况）；

7--虚心部分椭圆表示相位未到的区域（概况）；

8--表示从合闸脉冲发出至断路器合上为止所经历的时间，未合断路器时，指从合闸脉冲发出至反向15度为止；

9--表示实际