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GORIDevicePZH-1型微机厂用电快速切换装置用户手册1第一章装置概述微机厂用快速切换装置是实现发电厂厂用母线电源快速切换的关键控制设备。PZH-1型微机厂用电快速切换装置，是本公司在消化国际同类设备基础上结合我国电厂运行经验研制的新一代厂用快速切换装置。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。采用该装置能够提高厂用电切换的成功率，避免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，提高机组的安全运行和自动控制水平。每套装置可以对一段厂用母线的工作电源与备用电源进行切换控制，并提供装置面板、控制台和上位机三种控制操作方式。一、装置特点双CPU+CPLD结构CPU1是装置的主要核心，监测模拟量信号和开关量信号，在切换过程中记录切换数据，其高速输入HSI的分辨率为1.33S，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。CPLD模块完成切换逻辑功能，切换时CPU1提供切换同期切换允许信号。CPU2完成人机对话处理及显示功能，CPU1和CPU2之间通过I2C总线方式联络，CPU1在空闲时向CPU2传送显示数据。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。各主要模块功能专一，相互关系简单可靠，由于各模块并行协同工作，装置工作效率高。在同期条件满足的情况下，保护切换跳工作响应时间小于3mS，合备用切换响应时间小于10mS。快速切换当频差和相差均小于快速条件设定值时，装置可随时进行快速切换。同期捕捉实时依据母线电压相位变化速率及已知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。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。预置初始相位在装置中固定母线的AB相参与相位比较，如工作和备用电源电压信号与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，使用中建议备用和工作电压采用AB相参与比相。人机对话键盘、液晶显示屏（24×16，带背光）及中文菜单，使参数设置和数据显示便捷、直观。在人机对话过程中不闭锁装置切换功能。GORIDevicePZH-1型微机厂用电快速切换装置用户手册2打印切换记录切换过程中装置的有关数据均可打印输出。数字录波记录切换前1秒和切换过程及切换完成后200毫秒内母线电压、频差和相差值，并可打印输出。自检自动检测装置内部跳合闸出口、RAM、CPLD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。抗干扰能力强输入、输出回路与装置内部电路完全隔离；CPU相关硬件电路简单，无数据总线扩展应用方式。硬件和软件都具有多重抗干扰容错纠错能力。掉电保护装置参数采用超低工作电压E2ROM芯片保存，切换过程数据采用非易失性RAM存储，失电状态下数据长期保存。专门设计电路在装置电源开关过程中保证数据不会丢失。通讯具备RS485接口，用于连接打印机和与上位机通讯。安全管理装置中设置了修改密码，修改参数和时间需要密码确认，参数修改时必须将装置后部修改开关置于修改位置，正常运行时修改开关置于运行位置。双路输出合备用闸出口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。试验装置运行状态下可随时对装置目标切换方向功能试验，试验时间小于10ms。试验范围包括外部动作断路器线圈在内所有切换线路。用户通过在运行规程中每天安排装置试验，保证装置安全运行。二、装置技术参数1．直流电源：DC220V±20％或DC110V±20％2．输入工频电压信号：AC57V或AC100V3．输入工频电流信号：CT二次5A4．输入接点信号容量：不小于DC24V、10mA5．跳合闸出口接点容量：DC220V、3A或者DC110V、5A6．跳合闸出口接点动作闭合时间：0.5s7．其他输出信号接点容量：DC220V、1A8．事故最快切换时间：并联方式——10ms＋用户设置延时＋备用电源合闸时间串联方式——10ms＋工作电源跳闸时间＋备用电源合闸时间9．工作正常：0~100V，步长0.1V10．备用正常：0~100V，步长0.1VGORIDevicePZH-1型微机厂用电快速切换装置用户手册311．频差：0~1.0Hz，步长0.1Hz12．相差：0~60°，步长1°13．残压：20~50V，步长0.1V14．母线低压动作值：20~80V，步长0.1V15．母线低压延时：0~10S，步长10ms16．外部闭锁快速切换延时：0~500ms，步长1ms17．并联切换合备用电源延时：0~150ms，步长1ms18．低压减载二路延时：0~10s，步长10ms19．预置初始相位：0~+359°，步长1°20．合闸回路时间常数：0~300ms，步长1ms21．后加速延时：0~10s，步长10ms22．母线允许电压：20~80V，步长0.1V23．长延时时间：0~10s，步长10ms24．测量精度：电压1级；电流1级；相位＜0.5º；频率＜0.1Hz25．整机功耗：静态功耗＜30W；动态功耗＜40W26．工作环境：温度－10~+50℃；相对湿度≤85％27．抗干扰性能：能承受GB/T14598.9-2002辐射电磁场干扰试验III级能承受GB/T14598.10-1996快速瞬变干扰试验IV级能承受GB/T14598.13-1998脉冲群干扰试验III级能承受GB/T14598.14-1998静电放电干扰试验IV级28．机械性能：能承受GB/T11287-2000idcIEC255-21-1规定的严酷等级为一级的振动耐久试验29．绝缘耐压满足部标：能承受GB/T7261-2000规定的各回路对地耐压2000伏，历时1分钟及5KV冲击电压试验30．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。31．净重：装置10kg；机柜95kgGORIDevicePZH-1型微机厂用电快速切换装置用户手册4第二章装置功能说明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。为了避免母线电压与备用电源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，当不满足同期条件时，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，通过对母线相位变化的实时计算分析，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，长延时切换是残压切换后备方式，以提高切换的成功率。以下介绍装置的主要功能。一、检测显示功能1．面板信号灯指示、工作、备用电源断路器分合闸位置和装置工作状态。2．自检结果可以打印和面板液晶查阅，自检异常时发出灯光和接点信号。3．装置状态可以打印和面板液晶查阅。4．通过液晶查阅断路器最近一次切换数据。5．在正常运行中，装置实时检测和显示厂用母线三相电压、工作和备用电源电压的有效值，母线电压与工作或备用电源电压的频差和相差值、工作分支电流及备用分支电流。6．中文显示所有实时数据和设置参数。二、切换功能1．正常切换正常切换是指正常情况下进行的厂用电源切换。通过控制台开关手动起动装置，完成从工作电源到备用电源，或由备用电源到工作电源的双向切换。正常切换分为串联切换和并联切换两种方式。（1）串联切换控制台切换方式选择开关置于串联位置。手动起动装置，先跳开工作（备用）电源，如果同期条件满足，则合上备用（工作）电源。（2）并联切换控制台切换方式选择开关置于并联位置。并联切换又分为自动和半自动两种情况。自动将选择开关置于“自动”位置。手动起动装置，经同期检定后，先合上备用（工作）电GORIDevicePZH-1型微机厂用电快速切换装置用户手册5源，确认合闸成功后，再自动跳开工作（备用）电源。半自动将选择开关置于“半自动”位置。手动起动装置，经同期检定后，只合上备用（工作）电源，而跳开工作（备用）电源要由人工操作集控室断路器来完成。2．事故切换事故切换是指由于工作电源故障而引起的切换。它是单向的，只能由工作电源切至备用电源。事故切换也分为串联切换和并联切换两种方式。（1）串联切换控制台切换方式选择开关置于串联位置。由反映工作电源故障的保护出口起动装置，先跳开工作电源，如此时同期条件满足并确认工作电源已跳开，然后合上备用电源。（2）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，这样可以避免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。（3）同期捕捉及慢速切换和长延时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6Hz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，合上备用电源。在某些情况下母线上残压可能不容易衰减，或残压切换参数设置不合理，可能会推迟或不再进行合闸操作。装置中的长延时切换是其它切换方式的后备补充。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。长延时切换功能可由用户设置为投入或退出。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：（1）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。（2）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。GORIDevicePZH-1型微机厂用电快速切换装置用户手册6三、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，装置分两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。四、闭锁报警、故障处理及自检功能1．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“装置闭锁”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．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“装置闭锁”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其它相30%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，当电压恢复正常时报警信号消失。5．故障报警当装置中的CPLD、RAM、直流电源、装置跳合闸出口以及断路器位置异常时，装置都将发出对应的报警信号和