最新7厂用快切装置.docx

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最新7厂用快切装置

7-厂用快切装置

7.PZH－1A微机厂用电源快切装置

以往发电厂的厂用电源自动投入装置都为慢速切换。

随着大机组的迅速开展，高压电动机的容量增大很多，大容量的电动机在断电后电压衰减较慢，剩余电压的幅值很大，给厂用电源的自动切换带来很多问题。

如残压较大时重新接电源，电动机将受到冲击而损坏，对机炉运行热工参数影响也很大，可能造成机炉运行不稳定。

为此，需在大容量机组厂用电源上采用快速切换方式。

蒲电二期工程6kV单元母线每段配置两套PZH－1A微机厂用电源快速切换装置，分别用于工作电源和两路备用电源之间的切换。

下面，从技术方面和使用方面对PZH－1A作详细介绍。

7.1PZH-1A装置技术说明

7.1.1用途

PZH—1A型微机厂用电快切装置，适用于发电厂的厂用电源的快速切换。

装置具有正常情况下，备用电源与工作电源之间双向切换；事故或不正常情况下，工作电源向备用电源单向切换的功能，采用该装置能提高厂用电切换的成功率，防止非同期切换对厂用设备的冲击损坏，简化切换操作并减少误操作，提高机组的平安运行和自动控制水平。

7.1.2特点

PZH—1A型微机厂用电快速切换装置是PZH－1型的改良型，其主要特点如下：

A双CPU结构：

模拟量信号的测量运算与开关量信号的判断分析各由一块CPU同时进行，并通过双口RAM交换信息，提高了数据处理速度。

在同期条件满足的情况下，并联切换响应时间为3ms，串联切换为6ms。

B快速切换：

当频差和相差均小于设定值时，装置可随时进行快速切换。

C同期捕捉：

实时依据母线电压相位变化速率及合闸回路固有时间常数，推算出合闸时刻，使合闸完成时的相位差接近于零度。

D慢速切换：

母线残压切换，作为快速切换和同期捕捉的后备切换。

E预置初始相位：

如工作和备用电源电压信号与母线电压信号所取相序不一致，而产生的固定相位差，可通过预置初始相位予以消除。

F人机对话：

薄膜键盘、液晶显示屏〔8×16带背光〕及中文菜单，使参数设置和数据显示便捷、直观。

G打印切换记录：

切换前后装置的工作状态和切换过程中的有关数据均可打印输出。

H数字录波：

记录切换过程中母线电压、频差和相差值，并可打印输出。

I自检：

自动检测装置内部跳合闸出口、RAM、EPROM和CPU的运行情况，发现异常自动报警，并可显示或打印故障原因。

J抗干扰能力强：

输入、输出回路与装置内部电路完全隔离；硬件和软件都具有多重抗干扰和容错纠错能力。

K掉电保护：

所设参数及切换过程数据可在失电状态下长期保存。

L通讯：

具备RS232C和RS422／485接口，分别用于连接打印机和与上位机通讯。

M平安管理：

可设置软件密码，防止误修改己设置的参数。

N双路输出：

每一跳合闸出口都有两副快速继电器接点输出，以满足不同备用方式〔热备或冷备〕的切换要求。

7.1.3功能

采用快速切换就是在母线残压还没有下降之前，投上备用电源。

为了防止母线电压与备用电压相位差过大时进行切换的危险，装置具有在切换过程中非同期闭锁的功能，当不满足同期时，闭锁快速切换，转而进行同期捕捉，即在母线电压还未大幅下跌之前，通过对母线相位的实时计算分析，并根据合闸所需时间，捕捉合闸时机，使得合闸完成时备用电源电压与母线电压的相位差接近零度，这样既减小了对厂用设备的冲击电流，又利于设备的自起动。

经残压检定的慢速切换作为快速切换和同期捕捉的后备切换，以提高切换的成功率。

装置主要具有以下功能：

a）检测、显示功能

·并联切换

控制台切换方式选择开关置于并联位置。

由反映工作电源故障的保护出口起动装置发出工作电源跳闸命令，如此时同期条件满足，装置同时发出备用电源合闸命令。

备用电源合闸命令也可经设置的延时后再发出，这样可以防止由于工作电源跳闸时间长于备用电源合闸时间，造成备用电源投在故障回路而跳闸，致使切换失败，事故范围扩大。

·同期捕捉及慢速切换

上述切换过程中，如不满足所设定的同期条件，而不能进行快速切换，但频差又小于7Hz时，装置自动转入同期捕捉状态，根据母线电压相位变化速率及断路器固有合闸时间，连续实时计算相位差，在频差允许范围内，捕捉合闸时机，使得合闸完成时相位差接近零度。

如果同期捕捉不成功，装置再自动转入慢速切换状态，待母线残压下降到设定值，最终合上备用电源。

同期捕捉功能可由用户设置为投入或退出。

如设置为退出，当同期条件不满足时，装置直接转入慢速切换状态。

本项功能同样适用于下述不正常切换。

3〕不正常切换

不正常切换是由母线非故障性低压引起的切换，它是单向的，只能由工作电源切换至备用电源。

不正常切换分为以下两种情况：

·母线三相电压持续低于设置值的时间超过所设定的延时，装置自动跳开工作电源，投入备用电源。

·由于工作电源断路器误跳，装置自动投入备用电源。

所谓“误跳〞是指在装置没有发跳闸命令的情况下，工作电源断路器跳开。

这有两种可能：

一种是工作电源断路器受控跳闸，另一种是真正意义的误动跳闸。

不正常切换也有串联和并联两种方式，它们的选择方法及切换过程和事故切换相同。

c）低压减载功能

当母线三相电压持续低于设定值时，为利于重要辅机自起动、装置分三个出口发出跳次要辅机命令，每个出口的延时值可分别设置。

此功能可以由用户自行投入或退出。

d）闭锁报警、故障处理及自检功能

l〕保护闭锁

为防止备用电源投入故障母线，可以将反映这一故障的保护〔如母线差动保护、分支过流保护〕出口，引入装置的“保护闭锁〞入口。

当这些保护动作时，装置就会立即关闭所有跳合闸出口，同时发出“保护闭锁〞灯光信号和“闭锁报警〞接点信号。

2〕闭锁快速切换

快速切换的闭锁方法有两种，一种是同期条件不满足时装置自动闭锁；另一种是从外部引入信号，经设置的延时后闭锁。

快速切换被闭锁时，同期捕捉和慢速切换仍有效。

3〕去耦合及耦合闭锁

并联自动切换时，如果由于某种原因使应跳开的断路器未跳开，就可能造成两路电源长时间并列运行。

当两电源并列时间超过100ms，装置自动跳开后合上的电源，这一过程叫做去耦合；然后关闭所有跳合闸出口，并发出“耦合闭锁〞灯光信号和“闭锁报警〞接点信号，这一过程称为耦合闭锁。

4〕断线报警

母线电压互感器低压侧一相或两相电压低于10％Un〔额定值〕时，装置判定为母线电压回路断线，发出“断线报警〞接点信号。

当工作电源电压或备用电源电压低于设定的正常值时，〔可能是一次电压低，也可能是断线〕，装置也发出“断线报警〞接点信号。

母线断线报警信号存在时，装置不会自行起动切换。

5〕故障报警

当装置中的CPU1、CPU2、EPROM、RAM、直流电源、装置跳合闸出口以及断路器位置异常时，装置都将发出故障报警信号，具体故障原因可通过屏幕显示或打印输出。

断路器位置异常是指没有发生切换，而工作电源和备用电源断路器辅助接点均处于闭合状态，或切换方向为备用至工作，而工作电源和备用电源断路器辅助接点均处于断开状态。

6〕装置自检

装置自动巡检内部电路、所设参数和跳合闸继电器出口，发现故障立即报警，并可显示或打印故障原因。

7〕复位

装置采用手动方式复位。

每次切换完毕或装置出现故障，都发出“等待复位〞信号，提醒运行人员及时检查、复位，以备下一次切换。

e）打印、录波、通讯功能

1〕打印功能：

切换完毕后，通过打印切换记录，可以知道以下内容：

·本次切换中所有参数设置值；

·起动原因〔保护、手动、低电压起动或开关误跳〕；

·切换前状态以及当前状态〔包括：

切换方向、工作和备用断路器状态、串联或并联方式、自动或半自动方式、有无快切闭锁和保护闭锁〕；

·装置发出了哪些跳合闸命令；

·本次最终实现的切换〔快速、同期捕捉或慢速〕：

·故障情况；

·装置的起动时间及工作电压、备用电压、母线三相电压、相差和频差；

·装置发出跳闸〔合闸〕命令的时间及工作电压、备用电压、母线三相电压、相差和频差；

·跳闸〔合闸〕完成的时间及工作电压、备用电压、母线三相电压、相差和频差；

·切换完毕时的时间及工作电压、备用电压、母线三相电压、相差和频差。

2〕录波功能；从起动切换开始至切换完毕，每10ms采样一次，最长可连续采样4.2s，对切换过程中母线的电压、频差和相差进行数字录波，并可打印输出，以便分析切换过程中母线残压的变化情况。

复位后，切换过程数据仍然保存在RAM中，以备打印分析，只有在下一次切换时才被刷新。

3〕通讯功能：

装置具有RS232C和RS422/485通讯接口，可与上位机进行通讯。

可以利用人机对话窗口设置所有参数，了解切换信息；通过上位机控制装置进行正常切换。

7.1.4技术参数

·直流电源：

DC220V±20％或DC110V±20％

·输入工频电压信号：

AC57V或AC100V

·输入接点信号容量：

不小于DC24V、10mA

·跳合闸出口接点容量：

DC220V、3A或者DC110V、5A

·跳合闸出口接点动作闭合时间：

0.5S

·其他输出信号接点容量；DC220V、1A

·事故最快切换时间：

并联方式3ms+用户设置延时+备用电源合闸时间

串联方式6ms+工作电源跳闸时间+备用电源合闸时间

·工作正常：

80％～100％Un步长l％

·备用正常：

80％～100％Un步长1％

·频差：

9.95Hz步长0.05Hz

·相差：

0～60°步长1°

·残压：

20％～50％Un步长1％

·母线低压动作值：

20％～80％Un步长1％

·母线低压延时：

0～10S步长10ms

·外部闭锁快速切换延时：

0～500mS步长1ms

·并联切换合备用电源延时：

0～l50ms步长lms

·低压减载三路延时：

0～10S步长100ms

·预置初始相位：

0～+359°步长1°

·合闸回路时间常数：

0～300mS步长lms

·测量误差：

时间＜lms

电压＜1％

相位＜0.5°

频率＜0.02Hz

·整机功耗：

静态功耗＜30W

动态功耗＜40W

·工作环境：

温度-10～+60°C

相对湿度≤85％

·抗干扰性能符合国标：

GB6162

·绝缘耐压满足部标：

DL478

·外形尺寸：

装置尺寸482.6〔宽〕×177〔高〕×300〔深〕，为国际标准19英寸机箱，可直接上19英寸标准机柜。

机柜尺寸800〔宽〕×2260〔高〕×600〔深〕，颜色可由用户指定。

·净重：

装置10kg

机柜95kg

7.1.5接口

装置通过反面的端子与外部联系。

各端子具体连线说明如下：

X1：

机箱外壳接地端。

X2：

空端子。

X3、X4：

接母线三相电压互感器隔离开关常开辅助接点，闭合表示母线PT投入。

X5、X6：

保护起动信号入口。

接反映工作电源故障的保护，或是需要跳开工作电源断路器的其它保护。

这些保护的总出口作为保护起动信号。

保护起动接点信号的闭合时间应长于50mS。

X7、X8：

保护闭锁信号人口。

接能反映厂用母线故障的保护，如厂用母差、分支过流等。

信号接点闭合时，装置被闭锁并自保持；接点断开后，须由手动复位解除闭锁。

X9、X10：

外部闭锁快速切换的信号入口。

X11、X12：

接工作电源断路器常开辅助接点，闭合表示工作电源投入。

X13、X14：

接备用电源断路器常开辅助接点，闭合表示备用电源投入。

X15、X16：

接控制台复位开关。

此开关应能自动返回，闭合时有效。

X17、X18：

接控制台手动起动切换开关。

此开关应能自动返回，闭合时有效。

X19、X20：

接控制台切换方式选择开关，通为并联方式，断为串联方式。

X21、X22：

接控制台关闭装置切换出口的开关。

通时装置出口被关闭，断时出口被翻开。

以上输入信号都是接点信号，因此，X4、X6、X8、X10、X12、X14、X16、X18、X20和X22端子已在装置内部连在一起作为公共端。

如果输入的信号是有方向的接点，那么接点的负端应连于公共端上。

X23、X24：

接工作电源AN或AB相，也可接其它相，用来与母线电压比同期。

X25：

接母线电压A相。

X26：

接母线电压B相。

X27：

接母线电压C相。

X28：

接母线电压中性点N。

X29、X30：

接备用电源AN或AB相，也可接其它相，用来与母线电压比同期。

以上电压都来自相应的电压互感器。

如工作和备用电源电压信号为相电压〔57V〕或线电压〔100〕，那么装置内与工作或备用电源比同期的母线电压相序固定为AN或AB相。

这样，所取工作电源和备用电源的电压信号应与之同相位，如相位不同，可通过预置初始相位消除相位差。

X31、X32：

合工作电源出口1，快速继电器接点信号，无方向。

X33、X34：

合工作电源出口2，快速继电器接点信号，无方向。

X35、X36：

跳工作电源出口l，快速继电器接点信号，无方向。

X37、X38：

跳工作电源出口2，快速继电器接点信号，无方向。

X39、X40：

合备用电源出口1，快速继电器接点信号，无方向。

X41、X42：

合备用电源出口2，快速继电器接点信号，无方向。

X43、X44：

跳备用电源出口1，快速继电器接点信号，无方向。

X45、X46：

跳备用电源出口2，快速继电器接点信号，无方向。

如需要同时合高压侧和低压侧断路器，可将出口1接高压侧断路器，出口2接低压侧断路器，因为出口2可以设置0～60mS延时输出。

X47、X48：

跳辅机出口1，可设置延时0～10s。

经中间继电器跳一局部辅助电机。

X49、X50：

跳辅机出口2，可设置延时0～10s。

经中间继电器跳一局部辅助电机。

X51、X52：

跳辅机出口3，可设置延时0～10s。

经中间继电器跳一局部辅助电机。

X53、X54：

切换完毕信号出口。

此信号出现，说明装置完成了一次切换控制任务。

X55、X56：

闭锁报警信号出口。

此信号出现，表示装置正处于保护闭锁或耦合闭锁状态。

X57、X58：

断线报警信号出口。

此信号出现，表示母线、工作电源或备用电源有断线。

X59、X60：

故障报警出口。

此信号出现，表示装置内部发生故障、直流电源中断或断路器位置异常。

具体故障原因可通过屏幕显示或打印输出。

X61、X62：

直流电源，X61为正端。

X63、X64：

等待复位信号，提醒运行人员〔排除故障后〕及时进行复位操作，以备下次切换。

X66～X68：

RS232C通讯接口，接串行口打印机，X66为信号地，X67为TXD，X68为RXD信号。

X69～X71；RS232C通讯接口，用于连接上位机。

X69为信号地，X70为TXD，X71为RXD信号。

X72～X75：

RS422/485接口，用于连接上位机。

其中X72为TX＋，X73为TX－，X74为RX＋，X75为RX－信号。

RS232C接口和RS422/485接口均为通讯接口，用户可根据需要选择其一。

X76～X80：

备用端子。

7.1.6功能选择与参数设置

a）功能选择

·并联或串联切换方式

由控制台切换方式选择开关确定，通位为并联，断位为串联。

切换方式应在切换前确定。

·正常并联切换时自动与半自动选择

将装置面板上的选择开关拨至“自动〞位置，在正常并联切换时，手动起动后，装置自动完成切换全过程。

开关在“半自动〞位置时，手动起动后，只合上工作〔备用〕电源，跳开各用〔工作〕电源的工作由人工来完成。

此功能在其它情况下无效。

·低压减载功能

通过液晶显示屏和薄膜键盘设置，“l〞表示投入，“0〞表示退出。

·再同期捕捉功能

通过液晶显示屏和薄膜键盘设置，“1〞表示投入，“0〞表示退出。

·关闭出口

将装置面板上的选择开关拨至“关闭出口〞位置或控制台关闭出口控制开关闭合时，所有跳合闸出口均被关闭。

b）参数设置

工作正常、备用正常、允许最大频差、允许最大相差等所有参数都可通过液晶显示屏和薄膜键盘设置。

具体设置方法请见7.2节PZH－1A型微机厂用电快速切换装置使用说明。

7.1.7软件、硬件框图

a）硬件局部原理框图〔下页〕

硬件框图说明：

装置采用双CPU〔80C196〕结构。

模拟量信号经过变压器隔离后，一局部经过零比拟器进入CPU1的高速输入口HSI，进行频差和相差测量，在12MHz主频下，HSI口的分辨率为l.33us，可高速高精度地跟踪测量相差和频差；另一局部进入CPU1的A/D转换器，完成对各种电压幅值的采样处理。

电压幅值与相差和频差的处理相对独立。

CPU2处理输入的开关量。

两个CPU分别同时处理各种数据，并通过双口RAM到达信息共享。

所有输入信号均采用光电隔离或变压器隔离，所有输出信号均为继电器接点方式，装置内电路与外部电气线路完全隔离。

B软件局部原理框图〔下页〕

软件框图说明：

相差、频差计算模块：

装置采用CPU的高速输入口HIS跟踪测量工作电源电压、备用电源电压及母线三相电压。

根据各路电源电压的过零时刻，实时准确高速地计算出相差与频差。

同期捕捉计算模块：

软件连续分析多点的相差、频差值，计算出相差与频差的变化率，同时依据合闸回路所需时间，推算出使工作或备用电源合闸完成时，相位差在零度附近的时刻。

电压检测模块：

利用CPU片内A/D转换器，对工作电源电压、备用电源电压及母线三相电压定时采样，与所设置值进行比拟，实现低压起动、残压允许、低压减载、断线报警等功能。

逻辑控制模块：

随时响应外部开关量信号，进行逻辑分析，完成相应的操作功能。

自检模块：

对设置的多数、断路器的开关状态、装置的跳合闸出口、CPU1、CPU2、RAM、EPROM等进行自检，发现故障立即报警，并可通过显示或打印指出具体故障原因。

信息打印模块：

所有设置参数、自检信息、切换方式及切换过程状态和录波数据全中文打印输出。

通讯模块：

提供RS232C和RS422/485的通讯协议及软件接口。

图三CPU2程序主循环框图

7.2PZH-1A装置使用说明

7.2.1简介

本装置选用INTEL96系列16位CPU芯片，为提高信号处理能力和实现全面功能，采用了双CPU结构。

CPU1处理模拟信号，其高速输入HSI的分辨率为1.33us，数据处理能力强大，使相差、频差的跟踪计算快速准确，完全满足厂用电同期检定和快速切换的要求；开关量及逻辑功能由CPU2处理，双CPU同时工作，可以保证立即响应外部信号，可靠进行切换和故障处理，实现切换的零等待。

本装置是PZH－l型厂用电源快速切换装置的换代产品，通过微机化，得到全面更新，参数设置直观方便，切换更为可靠，且功能齐全，可提供装置面板、控制台和上位机三种控制操作方式，便于实现微机化管理。

7.2.2使用方法

7.2.2.l操作方式

a）利用装置面板上的按键、开关和液晶显示屏，可以设置参数、显示参数、选择切换方式〔自动/半自动、串联/并联〕、打印切换记录和起动正常切换；发光二极管显示信号输入情况，并自保持显示〔“复位〞前〕相应跳合闸出口命令。

b）通过控制台可以选择切换方式〔串联／并联〕和起动正常切换；关闭或开放出口及对装置进行复位。

c）通过上位机的计算机标准窗口界面设置参数、显示参数、实时监控、打印切换记录和起动正常切换。

7.2.2.2面板操作

a）功能选择

1〕并联或串联方式

端子X19、X20短接为并联，断开为串联。

正常切换前，先选择好所要的切换方式〔串联/并联〕。

切换完毕后再转到事故切换所需的切换方式，以备事故切换。

2〕正常并联切换时全自动与半自动选择

“信号输出〞插件开关拨在“全自动〞位置，在正常并联切换时，手动起动后，装置自动完成切换全过程，开关拨在“半自动〞位置，装置起动后，只合上一个电源，跳开另外一个电源的工作由人工来完成。

此功能在其它情况下无效。

3〕低压减载功能

通过液晶显示屏和薄膜键盘设置，允许低压减载设置为“l〞，禁止低压减载设置为“0〞。

4〕同期捕捉功能

通过液晶显示屏和薄膜键盘设置，允许同期捕捉设置为“l〞，禁止同期捕捉设置为“0〞。

5〕关闭出口

“信号输出〞插件上开关拨在“关闭出口〞位置，切换出口〔出口1和出口2〕被关闭。

短接端子X21、X22，切换出口〔出口1和出口2〕也被关闭。

b）自检

CHECK:

RAMOK

EPROMOK

CPU1OK

PARAMETEROK

UworkOK

UbackOK

CPU2ERROR

装置通电后，自动巡检内部电路、所设置参数和跳合闸出口继电器，出现异常立即报警，并可按“显示〞键显示或“打印〞键打印出故障具体原因，右图是液晶显示屏显示的自检信息。

故障原因有：

工作电压异常、备用电压异常、参数不对应、断路器位置异常、跳合闸回路异常、PT未投、CPU1、CPU2、EPROM1、EPROM2、RAM故障。

故障名称及原因见表7-2-1说明。

表7-2-1故障名称及原因

名称

故障原因

故障报警

等待复位

切换功能

RAM

3号插件芯片N7出错

√

√

禁止

EPROM

3号插件芯片N4出错

√

√

禁止

CPU1

3号插件芯片N3出错

√

√

禁止

PARAMETER

设定参数就丧失

×

√

禁止

Uwork

工作电压低于设定值

×

见注

禁止

Uback

备用电压低于设定值

×

见注

禁止

CPU2

3号插件芯片N1出错

√

√

禁止

3号插件芯片N6出错

√

√

禁止

断路器位置异常

√

√

禁止

PT未投

√

×

禁止

跳合闸回路异常

√

√

禁止

注：

在故障报警和等待复位栏中，“√〞表示有此信号输出，“×〞表示无此信号输出。

Uwork、Uback中，仅当此电源作为切换的目标电源，且电压低于设定值时，装置将发出“等待复位〞信号并禁止切换。

假设装置检测到某项故障，那么显示“ERROR〞，否那么显示“OK〞。

RUN:

99:

05:

21

Uwork=102v

Uback=103v

Ua=102v

Ub=102v

Uc=102v

△φ=1°

△f=0.02Hz

c）监控状态

自检后，进入监控状态。

通过液晶显示屏实时显示工作电源电压、备用电源电压、母线A、B、C三根电压、相差、频差六项参数，如右图所示。

在显示屏右上角用数字显示装置的内部时间，格式为：

年／月／日。

d）参数设置

在参数设置过程中，装置不响应切换命令，并发出“等待复位〞信号。

用户根据需要，可通过液晶显示屏和键盘设置参数。

装置处于监控状态时，按“设置〞按钮，输入用户密码“888〞后，再按“设置〞按钮，即可进入参数设置模块。

SETUP：

母线电压100V

工作电压100V

备用电压100V

利用“↑〞和“↓〞键选择参数值，选定后按“确认〞键保存。

参数顺序设定，并有汉字提示，简单直观，可防止错输漏输。

典型设置画面如右图。

具体步骤如下：

〔l〕在装置处于监控状态时，按“设置〞按钮，显示屏提示“password〞，请输入用户密码，通过“↑〞、“↓〞键选择密码“888〞，按“确认〞键完成密码输入。

〔2〕正确输入密码后，再按“设置〞按钮，即进行参数设置。

〔3〕用“↑〞、“↓〞键选择所需参数，当前被选参数名称反显，按“↑〞键选择上一个参数，按“↓〞键选择下一个参数。

每屏显示三种参数，程序自动翻屏。

选择所需参数后，可按“确认〞键修改参数值，按〔↑〕键使参数增加一个设定步长，按“↓〞键使参数值减小一个设定步长，选定参数值后按“确认〞键保存。

〔4〕重复