WXZ196系列微机消谐装置说明书

目录1概述12型号说明13使用条件24技术参数25装置特点36工作原理46.1ＰＴ产生铁磁谐振的原因46.2铁磁谐振产生的条件46.3铁磁谐振消除原理46.4动作判据57使用说明77.1修改时钟87.2系统配置87.2.1蜂鸣器开关87.2.2打印机开关87.2.3装置通讯地址97.2.4通讯波特率97.3系统自检97.3.1指示灯检查97.3.2打印机检查97.3.3继电器检查97.3.4查看采样值107.4故障报告107.4.1查看故障报告107.4.2清除故障报告118打印机使用说明119通讯规约12WXZ196系列微机消谐装置说明书19.1通讯接口129.2通讯方式129.3报文格式129.4报文类型129.4.1监控向装置下发查询报文129.4.2监控向装置下发远方复归报文139.4.3装置向监控上传复归应答报文139.4.4装置向监控上传无故障报文139.4.5装置向监控上传故障报文1410调试大纲和模拟试验1510.1装置校准1510.1.1液晶显示检查1510.1.2通道校准1510.1.3通道精度检查1510.2功能测试1510.2.1校时1510.2.2系统配置1510.2.3系统自检1510.2.4清除故障报告1510.3模拟试验1510.3.1接地1510.3.2过压1510.3.4谐振1611维护事宜1712订货须知1713附图18WXZ196系列微机消谐装置说明书11概述WXZ196系列微机消谐装置是我公司针对电力部门和用户由于铁磁谐振而时常发生的电压互感器（PT）烧毁甚至爆炸的恶性事故，在广泛征求用户意见的基础上，新近研制生产的一种智能消谐装置。它以美国Atmel公司的精简指令集(RISC)单片微控制器ATmega128为采样运算、逻辑判断和控制中心（CPU），经大功率、无触点消谐元件为出口，以点阵液晶显示器（LCD）、信号指示灯、触摸按键和微型打印机及RS485现场通讯总线为人机接口，配以智能化的软件，组成了技术和原理先进、使用简单方便的“傻瓜型”诊断、消谐、记录装置。该装置实时显示系统时钟及PT开口三角电压17HZ、25HZ、50HZ、150HZ四种频率的电压分量，可以区分过电压、铁磁谐振及单相接地，并配置通信接口把各种故障信息传送至有关部门，适用于无人值守变电站。2型号说明WXZ196设计序号合创公司微机产品代码装置消谐微机型表2-1设计序号配置外型尺寸宽×高×深(mm)开孔尺寸宽×高(mm)打印机串行通讯1有无278×185×130228×1792有有278×185×130228×1793无无162×182×160128×1794无有162×182×160128×179注：对于WXZ196-1和WXZ196-3型装置，由于不配备串行通讯口，故无下述说明中与通讯有关的项目。对于WXZ196-3和WXZ196-4型装置，由于不配备打印机，故无下述说明中与打印有关的项目。WXZ196系列微机消谐装置说明书23使用条件3.1户内使用，并且室内通风良好。3.2海拔高度≤2Km。3.3环境温度-10～50℃3.4相对湿度≤90%3.5大气压力80～110Kpa。3.6周围介质无导电尘埃与导致金属或绝缘损坏的腐蚀性气体、霉菌等。4技术参数4.1工作电源DC/AC220V(100-260V)4.2功耗4.2.1电源回路DC220V≤30W或AC220V≤30W4.2.2交流电压回路≤1VA4.3交流额定电压100V4.4可以根据用户要求特制。WXZ196系列微机消谐装置说明书35装置特点5.1CPU采用美国Atmel公司精简指令集(RISC)单片微控制器ATmega128，数据采集、运算、逻辑判断、控制输出等速度快，精度高，自带“看门狗”(Watchdog)电路，抗干扰、自检及自恢复等能力强。5.2采用128×64点阵液晶显示器(LCD)，全中文化，显示信息丰富。5.3智能化软件技术，原理先进，性能稳定，安全可靠。5.4实时显示系统日历、时钟、PT开口三角电压4种频率：3分频(17Hz)、2分频(25Hz)、工频(50Hz)、3倍频(150Hz)的电压分量。5.5可以判别过电压、铁磁谐振及单相接地，并对铁磁谐振迅速消除。5.6对各种故障均可给出告警信号并显示、打印和保存有关信息。5.7微型打印机可以及时打印输出故障报告(故障类型、故障时间及PT开口三角电压4种频率的电压分量)。5.8有记忆功能，可存储10次最近发生的故障信息，掉电后不丢失。5.9消谐元件出口功率大、无触点。5.10通过菜单提示和面板按键整定，调试和维护简单、方便。5.11接线简单，安装方便。5.12硬件、软件冗余设计，抗干扰能力强。5.13适用于各种电压等级的PT。5.14配置通信接口把各种故障信息传送至有关部门，适用于无人值守变电站。5.15配置有压敏元件，可对铁磁谐振进行实时在线消除。5.16使用了最优决策算法，寻找合理的消除点，使消谐操作更趋合理。WXZ196系列微机消谐装置说明书46工作原理6.1PT产生铁磁谐振的原因电力系统中有大量的储能元件，如电压互感器、变压器、电抗器等电感元件，电容器、线路对地电容、断路器的断口电容等电容元件。这些元件组成了许多串联或并联振荡回路。在正常的稳定状态下运行时，不可能产生严重的振荡。但当系统发生故障或由于某种原因电网参数发生了变化，就很可能发生谐振。譬如在中性点非有效接地系统中：一相断线接地，受电变压器和相间电容；电压互感器和线路对地电容；空载变压器和空载长架空线电容所形成的振荡回路，都有可能发生谐振。谐振常常引起持续时间很长的过电压。电压互感器一类的电感元件在正常工作电压下，通常铁心磁通密度不高，铁心并不饱和，如在过电压下铁心饱和了，电感会迅速降低，从而与电容产生谐振，这时的谐振称作铁磁谐振。铁磁谐振不仅可在基频下发生，也可在高频和低频下发生。正常运行时，电压互感器开口三角的电压(3U0)理论上是0V，在实际中一般也不超过10V。系统发生单相接地故障时，3U0将迅速升高到30V，有时更高，达到120V，形成过电压。当系统上电时，由于三相不同期等原因（存在有如瞬时接地故障等的现象，）会在电压互感器中产生很大的谐波电流，导致互感器内部铁芯饱和，使二次侧的波形发生畸变，当畸变足够大时，就形成了铁磁谐振。另外也有因磁滞损耗和涡流损耗而形成谐振的情况。在形成的谐波含量中，16.667Hz，25Hz，150Hz三种成分比重较大，其他的分量相对很小，一般忽略。6.2铁磁谐振产生的条件6.2.1中性点非有效接地系统；6.2.2非线性电感元件和电容元件组成的振荡回路。回路线性状态时的自振频率小于某次低频谐振频率，当铁芯饱和而电感减小时，回路自振频率增加到恰好等于某次低频的谐振频率；6.2.3振荡回路中的损耗足够小，所以谐振实际上发生在系统空载或轻载时；6.2.4电感的非线性要相当大；6.2.5有激发作用，即系统有某种电压、电流的冲击扰动，如跳、合闸，瞬间短路等。6.3铁磁谐振消除原理装置实时监测PT开口三角电压，运用DFT算法计算出零序电压四种频率的电压分量。本装置较目前市场上同类设备增加了压敏元件，该元件的电抗随谐波电压而变化，从而破坏PT铁磁谐振的产生条件。达到了实时在线消除运行过程中瞬态谐振的目的，极大地降低了谐振产生的可能性。如压敏元件未能完全消除PT产生的铁磁谐振，则瞬间启动大功率消谐元件予以消除。WXZ196系列微机消谐装置说明书5在消谐过程中，使用了最优决策算法，即寻找合理的消除点。我们知道，谐波电压中16.667Hz(≈17Hz)，25Hz，150Hz谐波分量叠加在50Hz的基波上，将使基波波形发生严重畸变，在消谐元件出口消谐时，如不区分具体的消除点，就很容易造成PT运行的不安全，并且出口在谐波的过零点时就没有意义。所以根据最优决策理论，应该寻找那些基波过零点与谐波峰值之间的黄金分割点(0.618)进行消除，这样既可以消除谐振又能保证基波不受或少受影响(图6—1)。当谐振发生时，每隔一微小时间段启动一次大功率消谐元件，启动3次算作一段，如果在第一段消谐过程中未能完全消除，隔一定时间启动第二段，若仍未能完全消除，则隔一定时间启动第三段。之后如谐振故障依然存在，则为了PT安全的考虑，不再启动大功率消谐元件，只用压敏元件予以实时在线消除。直到谐振完全消除。6.4动作判据6.4.1谐振判据：17Hz谐波电压≥17V，25Hz谐波电压≥25V，150Hz谐波电压≥33V。6.4.2接地判据：基波电压≥30V。6.4.3过压判据：基波电压≥120V。6.4.4返回系数：93.75%。WXZ196系列微机消谐装置说明书6tttV000aba=0.618×b图6—1消谐选点示意图合成波形基波波形谐波波形WXZ196系列微机消谐装置说明书77使用说明装置加电自检后进入运行状态，绿色“运行”指示灯闪烁，液晶显示器(LCD)实时显示PT开口三角17Hz、25Hz、50Hz和150Hz四种频率的电压分量(图7—1)。在运行状态下按或键可以切换显示界面为日历时钟状态(图7—2)，或由显示日历时钟状态切换回显示谐波电压状态(图7—1)。在运行状态下，若系统发生接地、过电压故障或PT产生铁磁谐振，装置判断出故障类型，点亮面板相应指示灯，通过装置端子发出相应的告警信号，同时在液晶上交替显示故障类型、时间(图7—3)和谐波数据(图7—4)，并根据用户整定情况触发蜂鸣器或打印故障报告(图7—5)。同时与后台监控装置实时通讯，上传当前运行状况，详细通讯规约见第10节“通讯规约”。如故障类型为PT铁磁谐振，则瞬时启动消谐元件予以消除。在运行状态下按键进入调试状态，此时显示调试主菜单(图7—5)。如为WXZ196-3型装置，调试主菜单如7—6。光条位于第一项，按或键可移动光条，按键进入光条所在项的子菜单。7.1修改时钟(图7—7)17Hz：000V25Hz：000V50Hz：000V150Hz：000V图7—103年08月08日13时48分53秒图7—2接地故障03年08月08日13时48分53秒图7—3谐17Hz：000V波25Hz：000V数50Hz：032V值150Hz：000V图7—4回车退回图7—5修改时钟系统配置系统自检故障报告图7—6修改时钟蜂鸣器开关系统自检故障报告WXZ196系列微机消谐装置说明书8按或键可移动光标，按或键修改时间数值，修改完毕后按键确认，按键取消修改，并返回主菜单。修改数值时，按或键不放，可连续增减数值，以便快速整定。7.2系统配置(图7—8)按或键可移动光条，按键进入光条所在项的子菜单。需注意的是，整定完毕后必须按键返回上级菜单。7.2.1蜂鸣器开关(图7—8)此时光标位于当前整定状态，可按或键移动光标修改整定值，修改完毕后按键确认，按键取消修改，并返回上一级菜单。7.2.2打印机开关(图7—9)此时光标位于当前整定状态，可按或键移动光标修改整定值，修改完毕后按键确认，按键取消修改，并返回上一级菜单。7.2.3装置通讯地址(图7—10)此时显示当前装置通讯地址，按或键修改数值，修改完毕后按键确认，按03年08月08日13时48分53秒图7—71.蜂鸣器开关2.打印机开关3.装置通讯地址4.通讯波特率图7—81.蜂鸣器开关打开关闭图7—82.打印机开关打开关闭图7—9回车退回回车退回回车退回回车退回回车退回WXZ196系列微机消谐装置说明书9键取消修改，并返回上一级菜单。修改数值时，按或键不放，可连续增减数值，以便快速整定。地址范围为1～99。7.2.4通讯波特率(图7—11)此时光标位于当前整定状态，可按或键移动光标修改整定值，修改完毕后按键确认，按键取消修改，并返回上一级菜单。波特率可在2400、4800、9600三种之中选择。7.3系统自检(图7—12)按或键可移动光条，按键执行光条所在项的功能。7.3.1指示灯检查(图7—13)此时面板接地、过压、谐振、异常红色指示灯闪烁。按键返回上一级菜单。7.3.2打印机检查此时打印机打印测试信息(图7—14)7.3.3继