MFC-2000型微机厂用电快切装置.ppt

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1、MFC-2000-2,微机厂用电快速切换装置,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

2、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

3、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,DL1,DL2,VD 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 UMKU,为保证电动机安全自起动

4、, 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： KU 1.1 UDe （3） U（）1.1 / K （4）,设K0.67，则U（）1.64。图中，以A为圆心，以1.64为半径绘出弧线AA，则AA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K0.95，则U（）1.15，图中BB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AB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B

5、C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

6、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）

7、；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2040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INTEL 80C196 KC CPU，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

8、装置硬件介绍： 大面板 内部插件 背板端子,2.1.1大面板,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,CPUB 辅CPU插件，主要完成液晶显

9、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

10、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

11、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。,,Company Logo,2.1.3背板端子,2.1.3.1背板端子图,2.1.3.2 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

12、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。,916,9，10：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。,1722,17，18：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

13、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。,2338,23，24：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

14、，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。,4150,41，42：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。 4

15、7，48：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。,5160,51，52：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。

16、空接点方式输出，保持至复归。,6162,61，62：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,6364,63，64：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“出口闭锁”信号自动将解除，同时装置可以进行切换操作，即装置“出口闭锁”可往复投退而不必复归。 装置输入量“出口闭锁”

17、设定在闭锁（接点闭合） 装置内方式设置“出口闭锁投退”设定为退出 切换功能之快速切换、越前相角、越前时间切换、残压切换均被设定为退出,6568,65，66：PT断线信号。装置检测到厂用母线PT一相或两相发生断线时，将自行闭锁并发出此信号。空接点方式输出，保持至故障解除并复归。 67，68：后备失电信号。厂用母线由工作电源供电时，备用电源即为后备电源，而厂用母线由备用电源供电时工作电源即为后备电源。当后备电源电压低于整定值时装置将自行闭锁并发出此信号。空接点方式输出，保持至情况解除并复归。 提示：在备用PT检修时，可通过“方式设置”菜单，暂时将“后备失电闭锁”功能退出，此时装置仍能进行切换，但切

18、换方式与正常方式有所不同：在后备不失电情况下，装置仍然可以进行正常切换，而在后备失电情况下，只能实现残压切换。,6970,69，70：开关位置异常信号。以下情况下装置将自行闭锁并发此信号，空接点方式输出，保持至情况解除并复归： 上电或复位、复归后发现工作、备用两开关均合上或均断开，装置无法确定切换方向。 工作开关合着，即厂用电由工作电源供电，此时运行人员未通过装置又将备用进线开关合上，造成两电源并联运行。 备用开关合着，即厂用电由备用电源供电，如开机时情况，此时若运行人员未通过本装置而合上了工作进线开关，造成两电源并联运行。 备用开关合着，即厂用电由备用电源供电，此时若因故障或其它原因造成备用

19、电源开关跳开，装置不能起动切换，但将发出此信号。 厂用母线PT隔离开关未合上。,7176,71，72：投入后加速保护：装置起动切换的同时，将闭合该接点以起动分支保护的后加速保护功能。闭合时间以备用开关合上起计时约1.5秒。即总的闭合时间为1.5秒加上从装置起动切换到备用开关合上的时间。 73，74：装置异常信号。装置若自检发现异常，将自行闭锁并发出此信号。在故障报告中可详细检查出错情况。空接点方式输出，保持至故障解除并复归。 75，76：装置失电信号。开关电源输出电压监视回路常闭接点，+5、+15、-15、+24V四路输出接点并接。,7784,77，78：予留开出1。 79，80：予留开出2。

20、 81，82：485通信接口。 83，84：GPS对时接口。,2.1.4硬件系统构成,硬件系统构成示意图,取自PT二次侧的电压和CT二次侧的电流经装置内小PT和小CT隔离变换后经调理整形，一部分进入12位高速A/D转换器测量幅值，另一部分经再经整形后进入主CPU的高速输入口HIS测量频率和相位。,2.2软件介绍,MFC2000-2型快切装置采用双CPU系统，其软件有两大部分，分别由主CPU和从CPU完成。 主CPU的软件包括开关量输入检测、电流电压计算、切换动作、试验、信号、自检等模块，及包含采样、频率相角计算的中断服务程序。 从CPU软件包括液晶显示、打印、通信、GPS对时等模块。,3.功能

21、简介,3.1监测、显示功能 液晶显示屏显示以下运行参数或状态： 厂用母线三相电压Ua、Ub、Uc或Uab，Ubc，Uca。 工作电源（厂变分支或发电机端）电压Ugz（任一相电压或任一线电压）。 备用电源（备变高压侧或低压侧）电压Uby（任一相电压或任一线电压）。,厂用母线Ua（或Uab）及后备电源电压（Ugz或Uby）的频率。 厂用母线Ua（或Uab）与后备电源电压（Ugz或Uby）间的频率差。 厂用母线Ua（或Uab）及后备电源电压（Ugz或Uby）间的相位差。 备用分支三相电流Ia，Ib，Ic。 工作、备用开关及厂用母线PT隔离开关分合闸状态。 所有整定参数。 所有外部投退或内部软压板投退

22、状态。,3.2切换功能,3.2.1正常切换 正常切换由手动起动，在控制台、DCS系统或装置面板上均可进行。正常切换是双向的，可以由工作电源切向备用电源，也可以由备用电源切向工作电源。正常切换有以下几种方式：,3.2.1.1并联切换 并联自动：手动起动，若并联切换条件满足，装置将先合备用（工作）开关，经一定延时后再自动跳开工作（备用）开关，如在这段延时内，刚合上的备用（工作）开关被跳开，则装置不再自动跳工作（备用）。若起动后并联切换条件不满足，装置将闭锁发信，并进入等待复归状态。,并联半自动：手动起动，若并联切换条件满足，合上备用（工作）开关，而跳开工作（备用）开关的操作由人工完成，若在规定的时

23、间内，操作人员仍未跳开工作（备用），装置将发出告警信号。若起动后并联切换条件不满足，装置将闭锁发信，并进入等待复归状态。,3.2.1.2正常同时切换 手动起动，先发跳工作（备用）开关命令，在切换条件满足时，发合备用（工作）开关命令。若要保证先分后合，可在合闸命令前加一定延时。 正常同时切换可有三种切换条件，快速、同期捕捉、残压，快切不成功时自动转入同期捕捉或残压。,我厂采用正常同时切换方式,3.2.2事故切换,事故切换由保护出口起动，单向，只能由工作电源切向备用电源。事故切换有两种方式。,3.2.2.1事故串联切换。保护起动，先跳工作电源开关，在确认工作开关已跳开且切换条件满足时，合上备用电源

24、。串联切换有三种切换条件：快速、同期捕捉、残压。 3.2.2.2事故同时切换。保护起动，先发跳工作电源开关命令，在切换条件满足时即（或经用户延时）发合备用电源开关命令。事故同时切换也有三种切换条件：快速、同期捕捉、残压。,我 厂采用事故串联切换,3.2.3不正常情况切换 不正常情况切换由装置检测到不正常情况后自行起动，单向，只能由工作电源切向备用电源。不正常情况指以下两种情况。,3.2.3.1厂用母线失电。当厂用母线三相电压均低于整定值，时间超过整定延时，则装置根据选择方式进行串联或同时切换。切换条件：快速、同期捕捉、残压。 3.2.3.2工作电源开关误跳。因各种原因（包括人为误操作）造成工作

25、电源开关误跳开，装置将在切换条件满足时合上备用电源。切换条件：快速、同期捕捉、残压。,3.3低压减载功能,本装置低压减载只在装置进行切换时才会起作用。 切换过程中的短时断电将使厂用母线电压和电动机转速下降，备用电源合上后电动机成组自起动成功与否将主要取决于厂用母线电压。此时若切除某些不重要辅机，将有利于重要辅机的自起动，本装置可有二段低压减载出口，二段可分别设定延时，以备用电源合上为延时起始时间。,3.4闭锁报警、故障处理功能,中控信号中有关信号定义如下 ： 装置闭锁：闭锁A中有任意一条满足，或装置动作一次以后 出口闭锁：闭锁B中有任意一条满足 开位异常：位置闭锁的三个条件中有任意一条满足 装

26、置异常：同闭锁A中装置异常,闭锁结构图,而面板中“闭锁”灯在以下情况下将点亮： 装置动作一次以后 有闭锁A 有闭锁B,3.4.1开关位置异常（位置闭锁/去耦合） 装置起动切换的必要条件之一是工作、备用开关一个合着，另一个打开，同时PT隔离开关必须合上，若正常监测时发现这一条件不满足（工作开关误跳除外），将闭锁出口，发“装置闭锁”中控信号，并进入等待复归状态。,另外，切换过程中如发现一定时间内该跳的开关未跳开或该合的开关未合上，装置将根据不同的切换方式分别处理并给出位置异常闭锁信号。如：同时切换或并联切换中，若该跳开的开关未能跳开，将造成两电源并列，此时装置将执行去耦合功能，跳开刚合上的开关。,

27、3.4.2装置异常 装置投入后即始终对某些重要部件如CPU、RAM、EEPROM、AD等进行自检，一旦有故障将发“装置异常”中控信号，并进入等待复归状态。,3.4.3保护闭锁 保护闭锁为外接开入量。某些保护动作时（如分支过流、母差等），为防止备用电源误投入故障母线，可由这些保护给出的空接点将装置闭锁，装置将给出“保护闭锁”信号并进入等待复归状态。,3.4.4PT断线 厂用母线PT一相或二相断线时，装置将闭锁报警并进入等待复归状态。,3.4.5后备电源失电监测 若工作电源投入时备用电源失电或备用电源投入时工作电源失电，都将无法进行切换操作，装置将给出报警信号并进入等待复归状态。考虑备用段PT检修

28、的情况，可在“方式设置”菜单中选择此项功能的投退。“后备失电闭锁”功能退出后，在后备不失电情况下，装置仍然可以实现快速、同捕、残压切换，而在后备失电情况下，只能实现残压切换。,3.4.6装置闭锁（等待复归状态） 这是一个总的信号，在闭锁A条件满足或进行了一次切换后，装置将自行闭锁，进入等待复归状态，在此状态下，将不响应任何外部操作及起动信号，只能手动复归解除，如闭锁或故障仍存在，则复归后信号依旧。,3.4.7出口闭锁 当出现以下三种情况之一时： 装置方式设置菜单中的出口投退选择为“退出” 外接“出口闭锁”开入量有闭锁输入 装置快切、越前相角、越前时间、残压切换均整定为“退出”状态 装置将给出“

29、出口闭锁”中控信号以警示运行人员。出口闭锁可往复投退，不必经手动复归。出口闭锁时，装置不进入等待复归状态，一旦以上三种条件都不满足，装置自动投入运行。,3.4.8装置失电 装置开关电源输出的5V，15V，24V任一路失电都将引起工作异常，特设电压监视回路，一旦失电立即报警，该功能独立于CPU工作。,装置等待复归,装置等待复归 是一种运行状态，而不是中控信号，只要装置发出“装置闭锁”信号，则装置一定进入等待复归状态。在等待复归状态下，装置不能切换，必须经手动复归且不存在造成装置闭锁的条件后，装置才能进入运行态，可以进行下一次切换。,3.5事件追忆、录波、打印、通信、GPS对时功能,切换完成后，本装置提供完整的事件追忆和切换过程（残压曲线）录波功能,Thank You !,