3DPR300AS系列数字式自动准同期装置说明书Word文件下载.docx
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这样的机械结构有以下优点:
●充分体现了强、弱电分开的设计原则,提高了装置的绝缘性能及抗干扰性能;
●“主板”是装置的最核心部分,实现了第二级电磁屏蔽,为装置的稳定工作提供了更加“干净”电磁环境;
●“AllInOne”结构避免了高速电路之间通过接插件连接,提高了装置工作的可靠性;
●装置的输入、输出接口是相对容易损坏的部分,保持标准插件的方式以便于现场维护。
以上的机械结构加上电路上其他抗干扰措施保证了装置的抗干扰性能达到了国内同类产品的最高水平,具有广泛的适用性。
1.2.3双CPU、双采样回路设计
CPU1采用高性能数字信号处理器(DSP),进行数据采集、计算、处理;
CPU2采用高性能32位单片微机,进行监控、通信处理以及数据处理;
两个CPU一起共同完成同期操作的功能。
所有模拟数据采集模件均双重化。
1.2.4强大的同期录波功能
●录波文件采用标准的COMTRADE格式,与录波器格式完全兼容;
●单份同期录波文件记录40周瞬时值,最多记录14份录波文件;
●录波文件记录丰富的数字通道,记录各个同期动作逻辑状态及开入量状态;
●丰富的数字通道的记录,使得同期过程“透明化”,方便同期过程的分析;
1.2.5便捷的遥控同期功能
由于装置在内部对4台发电机、12条线路的交流回路进行切换,同时每个同期点的同期操作回路全部独立,因此可以方便的通过通信方式进行遥控准同期。
1.2.6自动计算导前时间
最理想的合闸瞬间是同步点两侧电压向量重合的时刻,即
。
考虑合闸回路控制电器和断路器操作机构合闸的固有动作时间
,因此在两电压向量重合之前提前
发出合闸命令,即所谓的导前时间
本装置可以在线测试导前时间,确保在
时发电机并入系统。
1.2.7良好的调频、调压控制
本装置采用“自适应调节”的调节方式。
分别测试发电机在最小、最大、中间调节脉宽的情况下频率、电压变化程度。
拟合出发电机的调节特性,根据发电机与系统不同的频率、电压差,发出最合理宽度的调节脉冲,能够使得发电机的频率、电压能够迅速进入给定区域,快速完成发电机的同期并网操作。
1.2.8灵活的并网方式
装置提供“单向”、“双向”两种的并网方式,可适用于不同现场的需求。
1.2.9图形化的显示方式
装置采用320*240的图形化液晶,可以图形方式显示两种模式的数字式同期表,形象的反映同期过程。
2典型配置
2.1多同期点手动同期、自动同期及遥控同期配置
配置一套手动同期、一套自动同期装置,完成4台发电机以及12条线路的手动、自动及遥控同期操作。
2.2单台发电机组手动同期、自动同期及遥控同期配置
大型发电机组通常是一台发电机组配置一套同期装置,因此该配置为一台DPR302AS以及相关手动同期回路
2.3多同期点自动同期、遥控同期双重化配置
配置两套自动同期装置,实现同期装置双重化。
完成4台发电机以及12条线路的自动及遥控同期操作。
3技术参数
3.1机械及环境参数
3.1.1机箱结构尺寸
483mm(长)×
290mm(深)×
177mm(高)
3.1.2环境温度
●正常工作温度:
0℃~+40℃;
●极限工作温度:
-10℃~+55℃;
●贮存、运输极限环境温度:
-25℃~+70℃。
3.2额定电气参数
直流电源:
a)额定电压:
220V、110V(订货时应注明规格);
b)允许偏差:
-20%~+15%;
c)纹波系数:
不大于5%。
交流电压:
100V、100/
V;
功率消耗:
a)电压回路:
当额定电压时,每相不大于0.5VA。
b)直流电源回路:
不大于30W。
过载能力:
交流电压回路:
1.2倍额定电压连续工作;
1.4倍额定电压允许10S。
3.3主要技术参数
●同步点数4台机组+12条线路(DPR301AS)
1台机组(DPR302AS)
●合闸相角差差频并网时,
4原理及功能说明
4.1同期过程
发电机和电网的同期并列操作是电气运行最复杂、最重要的一项操作。
国内外由于同期操作或同期装置、同期系统的问题发生非同期并列的事例屡见不鲜,其后果是严重损坏发电机的定子绕组,甚至造成大轴损坏。
发电机和电网同期的过程必须满足下列四个条件:
1)发电机和电网的相序必须相同
2)发电机和电网的电压接近相等
3)发电机和电网的频率接近相等
4)发电机电压和电网电压的相位接近相等
实际上,条件1)在发电机同期并列前已经满足,所以同期装置主要是控制和监视后三个条件。
后三个条件中如有一个不能满足,都可能产生很大的冲击电流,并引起发电机强烈的振荡。
图4.1两电源系统同期示意图
在图4.1中,G、S为两个独立的电源系统,设其电压的表达式分别为
通过断路器QF使他们并列在一起运行,则QF的合闸时刻在理论上应具备下列条件才能使两电源系统受到的冲击最小。
1)
2)
,即
3)
上述三个条件称为同期过程的三要素。
捕捉满足同期三要素的时刻及QF合闸的过程即为同期过程,满足同期三要素的点也称为同期点。
在同期的三要素中,频率和相位差这两个要素是一对矛盾体。
若两系统的原有相位差
,而当满足频率相等要素,则
恒定,不可能有
只有
,亦即存在频率差时,
才有出现等于0的机会。
在实际应用中,电压、频率两个要素与相位差要素相比,对于系统和设备的影响要小得多;
同时,电压、频率较容易调至满足要求。
因此,可以简单的认为,同期过程实际上是捕捉
的过程,而电压和频率两要素仅作为同期时的限定条件,确保
和
在一定范围内即可。
4.2频率和电压调节
发电机长时间空载运行对机组有不良影响并且带来生产成本的增加,因此我们要快速将发电机的频率、电压调节进入给定区域,短时间内完成发电机的并网操作。
装置提供“比例调节”和“自适应调节”两种调节方式。
“比例调节”是根据设定的调节系数线形调节,
调频脉宽=频率差*调频系数(ms)
调压脉宽=电压差*调压系数(ms)
“自适应调调节”
装置分别测试发电机在最小、最大、中间调节脉宽的情况下频率、电压变化的程度。
拟合出发电机的调节特性,如图4.2所示。
根据发电机与系统不同的频率、电压差,发出最合理宽度的调节脉冲,能够使得发电机的频率、电压迅速进入给定区域,快速完成发电机的同期并网操作。
图4.2升压“自适应调节”示意图
注:
t1、t2、t3分别为最小、中间、最大调节脉宽。
4.3导前时间
用于并列的断路器从发出合闸脉冲起,由“分”位置运动到“合”位置需要经过一段时间,这段时间被称为断路器的合闸时间。
因断路器的构造原理等原因的不同,合闸时间的长短存在较大的差异。
由于合闸时间的存在,因此合闸命令发出的正确时刻应该在同期点出现之前,而提前的这段时间称为导前时间。
导前时间等于辅助元件动作时间及并列断路器的合闸时间。
图4.3为脉振电压
的波形图,其包络线为它们的滑差波形。
显然b点为同期点,若
为导前时间,则应该在a时刻发合闸命令,这样经历过导前时间
后,恰好在b时刻,断路器的主触点才真正合上。
图中,
称为滑差周期,其大小为
尽管被控制在一定范围内,但并非常数,因此
也是一个变数。
在b点,
、
的相位差为零,而a点处的相位差相应的也是一个变数,这就为a点的确定带来了困难。
而微机准同期装置能够正确方便的解决这个问题。
图4.3脉振电压示意图
根据当前滑差和相位差情况,计算出在临近a点时的角度,称之为合闸导前角。
式中:
为同期点两侧电压的角速度差
能准确的计算出
,提前该角度发合闸命令,则可实现无冲击同期合闸。
4.4并网方式
根据现场不同要求,对于发电机同期操作,装置提供“单向”、“双向”两种并网方式。
“单向”并网只有在发电机的电压、频率均略高于系统时才允许并网,这样发电机并网时不会从系统吸收功率出现逆功率。
“双向”并网只要发电机与系统电压、频率差在定值范围内就可以允许并网,并网时间更快。
4.5同期录波
同期时刻是否理想,同期过程是否正常也是同期操作的一个重要参数,因此同期装置应该具有同期录波功能,以便查看同期时刻波形,分析同期过程是否正常。
同期录波数据采用COMTRADE格式,既可通过通信接口上传到监控系统分析,也可通过专门配置的录波分析软件就地进行分析和计算,同期录波中记录的脉振电压以及断路器状态,可以查看同期合闸时刻是否理想,是否实现无冲击合闸。
4.6防止误操作功能
同期装置的安全性十分重要,我们在考虑到装置本身的可靠性之外还要避免因人为误操作而引起装置误出口情况的发生。
装置具备了一定的防止误操作的功能。
因为同一时刻操作的同期对象唯一,因此如果人为错误选择了多个同期对象,装置发出告警信息,同时闭锁同期操作。
装置需要完全复归后(撤销所有的对象选择以及同期启动,并且复归装置告警信号),才能进行下一次同期操作。
这样避免了因人为误操作引起误出口的情况。
为了防止同期点断路器机构故障引起延时合闸而造成的非同期并网,建议将同期点断路器的操作回路中合闸保持回路取消。
4.7遥控同期
厂站自动化水平的不断提高,提出了远方遥控发电机的同期并网操作。
因此装置本身应该具有遥控同期的功能,以满足日益提高的厂站自动化要求。
而目前国内外的主要生产厂家的同期装置均设计为多个同期点共用一套同期回路。
因此对不同的同期点进行同期操作时,需要人工进行回路切换,因此很难通过装置自身实现遥控同期的功能。
我们将各个同期点的输入及输出回路完全独立,使得装置本身具有遥控同期的功能,满足日益提高的厂站自动化要求。
同时装置能够将就地显示的所有信息量实时上传到后台监控,在后台监控上也可以实时查看同期表,方便远方查看同期过程信息。
4.8手动同期
目前国内同期设计的方案装通常是手动同期、自动同期并存。
而国内其它生产厂家的手动同期就是依靠设计人员在装置外部搭设手动同期回路,这种设计方案是的接线较多,不同工程配置不同,不利于用户现场运行及维护。
DPR301MS手动同期及辅助装置将手动同期的回路集中在装置内部,最大程度的减少了外部接线。
提高了同期的可靠性,方便了现场的运行和维护。
5装置整体说明
5.1机械结构
5.1.1面板布置图(以DPR301AS为例)
5.1.2背板布置图
5.1.3平面开孔尺寸图
5.2装置主要模块说明
装置硬件平台以TI公司高性能数字信号处理器(DSP)和MOTOROLA公司高性能32位单片机为核心,采用Σ-Δ过采样模数转换技术,内置抗混叠滤波器,开入、信号、出口均采用两级光电隔离,再加上继电器隔离,共三级隔离,大大提高了装置的抗干扰特性。
5.2.1CPU模块
装置的CPU模件有两套CPU系统:
一个是以TI公司高性能数字信号处理器(DSP)为核心的CPU系统;
另一个是以MOTOROLA公司高性能32位单片机为核心CPU系统。
两套CPU共同完成同期功能。
本模件CPU1系统由以下几个主要部分组成:
●高性能数字信号处理器(DSP)100MHz主频;
●512K字FlashROM存储器;
●256K字静态SRAM存储器;
●信号处理器电源电路(3.3V、1.8V);
●复杂可编程逻辑阵列及其编程接口;
●串行模数转换接口电路;
●35通道光隔开出接口(与CPU2系统共用);
●16通道光隔开入接口(与CPU2系统共用);
●32通道信号灯接口;
●主机(监控CPU)接口;
●看门狗及上电复位电路。
本模件CPU2系统由以下几个主要部分组成:
●高性能32位单片机20MHz主频;
●1024K字FlashROM存储器;
●512K字静态SRAM存储器;
●16K字节串行EEPROM存储器;
●实时日历时钟电路;
●工业级10M以太网电路;
●光隔RS485网络电路;
●光隔GPS对时网络电路;
●液晶显示面板接口;
●键盘(10个按钮)接口;
5.2.2采样模块
装置采样模件由下列几个部分:
●4通道交流低通滤波器;
●4通道交流信号调理电路;
●6通道Σ-Δ过采样原理的模数转换器;
●4路周期(频率)测量电路。
采样模件的主要特点、优点:
●交流信号调理电路采用差分输入,抗共模干扰能力强;
●所有回路采样均双重化,提高了装置的可靠性;
●模数转换器采用Σ-Δ过采样技术,内置抗混叠滤波器;
●模数转换器具有高精度、高分辨率、高稳定性;
●模数转换器采用串行接口技术。
5.2.3通信模块
装置通信模件由下列几个部分组成:
●RS485接口电路(GPS对时网);
●两个以太网接口电路;
●直流隔离电源电路;
●抗干扰滤波器电路。
5.2.4开入模块
●36路开关量输入电路;
开关量输入电路共36路,主要由限流电阻、保护二极管、光电隔离耦合器等组成。
开关量输入辅助电源为外部提供提供的220V(或110V)直流电源(订货时说明)。
抗干扰滤波器电路由专用的滤波器组成,可以有效地抑制共模及串模干扰。
5.2.5监控模块
装置监控模件主要由以下几个组成部分:
●液晶显示接口
●键盘输入接口
●对比度调节电路
●背光控制电路
●面板信号驱动电路
液晶显示器采用320×
240点阵显示器。
液晶显示可以图形方式,字符方式及图形和字符合成方式进行显示。
面板操作键盘共设有10个按键,它们分别是加、减、上、下、左、右、确认、取消、复位、复归。
按键使用方法详见面板操作说明。
发光管指示灯共有8个,说明如下:
指示灯一(绿)电源指示信号,所有电源正常时亮,任一故障时灭。
指示灯二(绿)RS485指示信号,发送信息时亮,平时灭。
指示灯三(绿)LAN1指示信号,以太网1发送信息时亮,平时灭。
指示灯四(绿)LAN2指示信号,以太网2发送信息时亮,平时灭。
指示灯五(绿)工作指示信号,平时亮,装置复位时灭。
指示灯六(绿)远方指示信号,装置处于遥控同期时亮,处于就地自动同期时灭。
指示灯七(红)闭锁指示信号,处于手动同期,闭锁装置自动准同期时亮,平时灭。
指示灯八(红)告警指示信号,平时灭,装置故障时亮。
监控模件配有24个光字牌信号,用大功率发光管灯点亮,显示所选中需要同期的对象以及相关信息。
5.2.6电源模块
输入电压:
直流220V/110V
输出电压:
四组直流5V2.5A、5V0.5A、24V0.5A、24V0.5A
失电告警:
输入、四组输出及3.3V、1.8V任意一组失压时,告警接点闭合
说明:
5V2.5A用于CPU模件、采样模件及监控模件等数字电路,3.3V、1.8V由此再生;
5V0.5A用于采样模件的模拟电路;
24V0.5A用于开入、信号、出口等模件两级光电隔离间的中间电路;
24V0.5A用于信号、出口模件中的继电器工作电源;
开机时24V后于5V建立,关机时24V先于5V消失。
5.3装置接线图
5.3.1DPR301AS装置端子定义
5.3.2DPR302AS装置端子定义
5.3.3DPR301MS装置端子定义
6装置定值表
6.1DPR301AS自动准同期装置定值表
序号
对象名称
定值名称
整定范围
步长
01
同期参数
同期时间
1~60min
1min
02
对象1
自动准同期压板
“投入”或“退出”
遥控准同期压板
并网方式
“单向”或“双向”
调节方式
“先调电压”或“先调频率”或“交替调节”
导前时间
0~999ms
1ms
合闸允许压差
0.0~20.0V
0.1V
合闸允许频差
0.1~0.3Hz
0.01Hz
系统侧应转角
“-30°
”或“0°
”或“30°
”
系统侧电压补偿系数
0.500~2.000
0.010
调频方式
“比例调节”或“自适应调节”
调压方式
工作频率上限值
50.00~55.00Hz
工作频率下限值
45.00~50.00Hz
工作电压上限值
100.00V~130.00V
0.01V
工作电压下限值
40.00V~60.00V
同频调频脉宽
10~500ms
自动调速压板
自动调压压板
调速周期
1000~30000ms
调压周期
调频系数
0~100
1
调压系数
03
对象2
04
对象3
05
对象4
06
对象5
无压合闸压板
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