MFC-2000型微机厂用电快切装置

概述MFC2000型微机厂用电快切装置，适用于发电厂厂用电切换，或其它工业部门，如化工、煤炭和冶金等有较多高压电动机负荷的场合的电源切换。这些场合对电源切换要求较高，在电源切换时不能造成运行中断或设备冲击损坏。1.厂用电切换方式1.1按开关动作顺序分类(动作顺序以工作电源切向备用电源为例）并联切换串联切换同时切换并联切换。先合上备用电源，两电源短时并联，再跳开工作电源。这种方式多用于正常切换，如起、停机。串联切换。先跳开工作电源，在确认工作开关跳开后，再合上备用电源。母线断电时间至少为备用开关合闸时间。此种方式多用于事故切换。同时切换。这种方式介于并联切换和串联切换之间。合备用命令在跳工作命令发出之后、工作开关跳开之前发出。母线断电时间大于0ms而小于备用开关合闸时间，可设置延时来调整。这种方式既可用于正常切换，也可用于事故切换。1.2按起动原因分类正常手动切换。由运行人员手动操作起动，快切装置按事先设定的手动切换方式（并联、同时）进行分合闸操作。事故自动切换。由保护接点起动。发变组、厂变和其它保护出口跳工作电源开关的同时，起动快切装置进行切换，快切装置按事先设定的自动切换方式（串联、同时）进行分合闸操作。不正常情况自动切换。有两种不正常情况，一是母线失压。母线电压低于整定电压达整定延时后，装置自行起动，并按自动方式进行切换。二是工作电源开关误跳，由工作开关辅助接点起动装置，在切换条件满足时合上备用电源。1.3按切换速度分类快速切换短延时切换同期捕捉切换残压切换1.3.1快速切换来自高厂变A分支来自起备变A分支6KV5A段DL1DL20.4S0.7S0.1S0.5S0.9S0.6S0.2SVD为母线残压，VS为备用电源电压，△U为备用电源电压与母线残压间的差拍电压。合上备用电源后，电动机承受的电压UM为：UM=XM/(XS＋XM)△U母线残压特性示意图•式中，XM--母线上电动机组和低压负荷折算到高压厂用电压后的等值电抗.•XS--电源的等值电抗.•令K＝XM/（XS＋XM），则•UM＝K△U为保证电动机安全自起动,UM应小于电动机的允许起动电压,设为1.1倍额定电压UDe，则有：K△U＜1.1UDe（3）△U（％）＜1.1/K（4）设K＝0.67，则△U（％）＜1.64。图２中，以A为圆心，以1.64为半径绘出弧线A‘－A’‘，则A’－A‘’的右侧为备用电源允许合闸的安全区域，左侧则为不安全区域。若取K＝0.95，则△U（％）＜1.15，图２中B'－B''的左侧均为不安全区域。假定正常运行时工作电源与备用电源同相，其电压相量端点为A，则母线失电后残压相量端点将沿残压曲线由A向B方向移动，如能在A－B段内合上备用电源，则既能保证电动机安全，又不使电动机转速下降太多，这就是所谓的“快速切换”。1.3.2同期捕捉切换过B点后BC段为不安全区域，不允许切换。在C点后至CD段实现的切换以前通常称为“延时切换”或“短延时切换”。前面已分析过，用固定延时的方法并不可靠。最好的办法是实时跟踪残压的频差和角差变化，尽量做到在反馈电压与备用电源电压向量第一次相位重合时合闸，这就是所谓的“同期捕捉切换”。同期捕捉切换时间约为0.6S。需要说明的是，同期捕捉切换之“同期”与发电机同期并网之“同期”有很大不同，同期捕捉切换时，电动机相当于异步发电机，其定子绕组磁场已由同步磁场转为异步磁场，而转子不存在外加原动力和外加励磁电流。因此，备用电源合上时，若相角差不大，即使存在一些频差和压差，定子磁场也将很快恢复同步，电动机也很快恢复正常异步运行。所以，此处同期指在相角差零点附近一定范围内合闸在实现手段上，同期捕捉切换有两种基本方法：一种基于“恒定越前相角”原理，即根据正常厂用负荷下同期捕捉阶段相角变化的速度（取决于该时的频差）和合闸回路的总时间，计算并整定出合闸提前角，快切装置实时跟踪频差和相差，当相差达到整定值，且频差不超过整定范围时，即发合闸命令，当频差超范围时，放弃合闸，转入残压切换。另一种基于“恒定越前时间”原理，即完全根据实时的频差、相差，依据一定的变化规律模型，计算出离相角差过零点的时间，当该时间接近合闸回路总时间时，发出合闸命令。同期捕捉切换整定值也有两个。当采用恒定越前相角方式时，为频差和相角差（越前角）；当采用恒定越前时间方式时，为频差和越前时间（合闸回路总时间）。1.3.3残压切换当残压衰减到20％－40％额定电压后实现的切换通常称为“残压切换”。残压切换虽能保证电动机安全，但由于停电时间过长，电动机自起动成功与否、自起动时间等都将受到较大限制。如上图情况下，残压衰减到40％的时间约为1秒，衰减到20％的时间约为1.4秒。2.装置软硬件介绍2.1装置硬件介绍MFC2000-2型快切装置采用2片INTEL80C196KCCPU，主CPU完成测量、逻辑和切换等主要功能，从CPU完成显示、通信、打印等辅助功能，主从CPU间通过双口RAM进行数据交换。•MFC2000-2型微机厂用电快速切换装置硬件介绍：大面板内部插件背板端子2.1.1大面板MFC2000-2微机厂用电源快速切换装置南京东大金智电气自动化有限公司发电厂14号机A段快切df=0.01Hzdq=5.5DegU=100.0%f=50.00HzU=100.0%U=100.0%U=100.0%f=49.99HzIa=100.0%Ib=100.0%Ic=100.0%U=100.0%f=50.00Hz—复位＋取消确认运行工作动作就地备用闭锁通信1通信2WISCOMELECTRICALCO.,LTD指示灯•指示灯共有8个，分别为：运行：装置处于正常运行状态时，约每秒钟闪亮3次，当处于闭锁状态时，约每2秒钟闪亮1次。就地：亮时，表明手动切换操作只能在就地进行，否则，手动切换操作只能在远方进行。工作：工作电源开关合时亮。备用：备用电源开关合时亮。动作：表明装置刚进行过切换操作，复归后熄灭。闭锁：表明装置处于闭锁状态，含装置闭锁及出口闭锁。通信1：通信发送灯。用于装置与便携式电脑通信或与DCS通信。通信2：通信接收灯。用于装置与便携式电脑通信或与DCS通信。。2.1.2内部插件CPUBKINADFPTCTKOUT1OUT1OUT2TESTPWRCPUAKOUT2COKFACE•CPUB•辅CPU插件，主要完成液晶显示、键盘操作、通信、打印等功能。•CPUA•主CPU插件，主要完成模拟量及开关量测量、计算判断、出口动作等主要功能，主CPU与辅CPU间通过双口RAM进行数据交换。•KIN•开关量输入转换板。将来自控制台、保护回路和其它控制设备的开关量（空接点）经继电器和光电两级隔离后供CPU板测量判断。•ADF•模拟量调理板。将经PT/CT插件转换后的电压电流信号调理整形，一部分送AD作电压电流幅值采样计算，另一部分送HSI测量频率、相位等。•PT/CT•电压电流隔离转换板。将现场PT二次输出电压和CT二次输出电流隔离变换成小信号送ADF插件。PT、CT均为高精度电流输出型。•KOUT1、KOUT2•开关量输出插件。开关量以空接点方式输出，可接光字牌、DCS系统或其它设备。接点保持。•COK•出口转换插件。CPU发出的出口跳合闸指令由该插件逻辑组合并经光电隔离和中间继电器隔离放大后送至出口继电器插件。该插件的出口命令通常保持0.5秒左右。•OUT1、OUT2•出口继电器插件。将COK插件送出的出口命令转换成跳合闸信号，空接点形式输出，接点接通电流可达5A以上，并由接点回路电流自保持。•TEST•试验插件。内置模拟断路器、模拟断路器跳合按钮、试验回路接通/断开开关等。另外，装置的开关电源输出电压监视电路也在该插件上，开关电源输出的+5V，±15V和+24V任一路电压消失时将立即报警。•PWR•开关电源插件，将DC220V或DC110V电压转换成+5V，±15V和+24V电源，供装置内部使用。插件内特制的电压延时电路能保证在装置上下电过程中不会引起误动作或误发信。开关电源为交/直流两用。端子接线简介•1，2：直流电源，1为-，2为+。•3：装置内开关电源输出的24V地，该端子不外接，主要为调试方便而设。•4：装置内开关电源输出的+24V，作为开关量输入的公共端，为所有输入开关量提供+24V电源。因此，外部开关量应输入无源接点。•5，6：保护起动。接发电机、变压器或发-变组保护出口接点。应将所有需要进行厂用电切换的出口接点并接。接通方式为闭合短脉冲。•7，8：保护闭锁：接6KV母线保护（若有的话）、工作电源分支保护、高厂变后备保护等保护的出口接点，在这些保护动作时，应闭锁快切装置。接通方式为闭合短脉冲。9－16•9，10：厂高变分支电源开关（工作电源开关）辅助常开接点。•11，12：备用分支电源开关（备用电源开关）辅助常开接点。•13，14：厂用母线PT隔离开关辅助常开接点（或抽屉式开关插头）•15，16：手动切换起动接点，接通方式为不小于50ms闭合短脉冲。只有当装置控制方式设定为“远方”时，该信号才有效。17－22•17，18：手动切换方式并联/同时选择接点。接通方式为长期保持，断开为并联方式，接通为同时方式。只有当装置控制方式设定为“远方”时，该信号才有效。•19，20：人工投入闭锁装置接点。接通方式为长期保持，断开为投入，接通为闭锁。当为闭锁状态时，装置将发出相应的“出口闭锁”信号（63，64接点闭合）以警示运行人员。•21，22：复归信号接点。接通方式为不小于50ms闭合短脉冲。在装置切换动作后或装置检测到故障、异常情况自行闭锁后，应先排除故障或异常情况，然后按复归解除闭锁并清信号。23－3823，24：予留开入1。•25，26：予留开入2。•27，28：工作电源电压（厂用分支或发电机端PT电压）。可取线电压或相电压。•29，30，31，32：厂用母线电压，可输入Ua，Ub，Uc或Ua，Ub，Uc，Un。•33，34：备用电源电压（备用段、备用分支或备变高压侧PT电压）。可取线电压或相电压。但该电压必须与工作电源电压（27，28端子）在6KV侧同相位。•35，36，37，38：备用分支三相电流（备用分支CT二次电流）。该电流只起录波作用，不接或只接一相或两相电流均不影响装置工作。41－50•41，42：跳工作电源开关出口接点。41接+KM。该接点为电流自保持型，接通0.5秒后且跳闸回路由工作电源开关辅助接点断开后自动释放。•43，44：合工作电源开关出口接点。43接+KM。接通方式同上。•45，46：跳备用电源开关出口接点。45接+KM。接通方式同上。•47，48：合备用电源开关出口接点。47接+KM。接通方式同上。•49，50：予留合备用变高压侧开关或低压侧另一开关出口接点。49接+KM。接通方式同上。51－60•51，52：予留出口1。当需要低压切辅机功能时，可作为第一段切辅机出口。•53，54：予留出口2。当需要低压切辅机功能时，可作为第二段切辅机出口。•55，56：予留出口3。•57，58：切换完毕信号。当该跳开的开关已跳开、该合上的开关已合上后，装置即发出此信号。空接点方式输出，保持至复归。•59，60：切换失败信号。切换过程中该跳开的开关未跳开或该合上的开关未合上或起动切换后设定时间（如5秒）内仍无法满足切换条件，装置将发出此信号。空接点方式输出，保持至复归。61－62•61，62：装置闭锁信号。当装置出现以下任意一种情况时，装置将自行闭锁，并发出此信号。空接点方式输出，保持至闭锁情况排除并复归后该信号方可解除。–出现PT断线、后备电源失电、开关位置异常、装置内部故障、外部保护闭锁之一–装置进行了一次动作后63－64•63，64：出口闭锁信号。当装置出现以下任意一种情况时，装置将发出此信号，同时，装置不能进行切换操作。空接点方式输出。“出口闭锁”时，装置不发“装置闭锁”中控信号，一旦下列条件均不满足，装置“