新WYP-1系列说明书.doc

WYP-1系列产品 技术说明书一、WYP-1型系列产品分类根据电力系统对安全稳定自动控制装置的要求，我公司已开发了一个系列十几个产品。WYP-1是基本型专用于低频低压自动减载与解列，其余型号的产品除具有低频低压减载的基本功能外还兼有以下独立的功能。WYP-1 基本型，低频低压减载装置，测量两段母线电压或两个不同电压等级的电压，自动进行母线切换，四轮低频低压、一轮低频长延时轮，切除线路30回，具有事件记录、事故记录、数据打印，GPS对时和事件记录自动上传等功能；WYP-1/ 具有过频、过压、低频、低压控制功能，主要用于过频率切机、过频或过压解列，低频自启动水轮发电机组，低频、低压减载或解列。总共5轮、20回出口。适用于发电厂、水电站或区域电网。各型号的轮次配置如下：WYP-1/电压频率控制装置：四轮低频低压、一轮高频；WYP-1/电压频率控制装置：三轮低频低压、两轮高频；WYP-1/电压频率控制装置：四轮高频、一轮低频；以上三种型号装置的轮次是确定的，高频或低频的出口回路数可由用户选择设定，最多可达20回。WYP-1/A 装置具有过频过压切机功能，测量两段母线电压或两个不同电压等级的电压，自动进行母线切换，三轮过频过压，切除6台机组，具有事件记录、事故记录、数据打印、GPS对时和事件记录自动上传等功能；WYP-1/B 监控一条母线的电压、电流、频率和功率，具有过频率、过负荷切机功能。主要用于发电厂和网络联结点。以装置为主控元件组成的屏、柜，型号为PWYP-100系列，带打印机及相关辅件。二、WYP-1基本型及 WYP-1/1、概述WYP-1型微机电压频率控制装置适用于500kV及以下电压等级的变电所、发电厂或其他负荷控制中心,通过测量系统频率和电压自动分级投切负荷或解列机组以保证电力系统的功率缺额在最小程度,而不至于出现系统崩溃事故,维护系统的稳定性,可靠性和安全性。2、 WYP-1基本型的主要功能2.1 测量装置安装处母线的电压、频率及它们的变化率。2.2 电力系统由于有功缺额引起系统频率下降时,装置自动按频率降低值切除部分负荷,使系统趋向平衡。本装置设有四个独立的基本轮、一个特殊轮，可以切除30回线路；2.3当系统有功功率缺额较大时,为了防止出现频率崩溃事故,装置具有按df/dt加速切除负荷的功能,在切除第一轮的同时,可加速切第二轮或第二、三轮,尽早制止频率下降。2.4 电力系统由于无功不足引起系统电压下降时,装置自动按电压下降值切除部分负荷,使系统电压恢复正常。本装置设有四个独立的基本轮、一个特殊轮，可以切除30回线路；2.5当电压下降较快时,装置具有按du/dt加速切负荷功能, 在切除第一轮的同时,可加速切第二轮或第二、三轮,尽早制止电压下降,防止发生电压崩溃事故。2.6装置具有滑差闭锁功能,防止短路事故、负荷反馈及电网异常等情况下引起的误动作。具有PT断线闭锁功能；2.7装置能够记录和保存两个事件记录、两个事故记录；所有记录均可掉电保持。装置动作返回后，自动上传最新的事件记录；2.8装置具有独特的短路故障判断自适应功能；装置的整定时间不需要与保护动作时间相配合，保证系统低电压时快速动作，短路故障时闭锁；当短路故障切除后，电压恢复不到正常值，在正常值以下振荡一定的时间后，装置能自动解除闭锁，切除部分负荷，使电压恢复到正常值。2.9装置具有低频解列、低压解列的功能。2.10装置液晶显示，信息详细直观；操作、调试方便；电压、频率、时间整定值均连续可调。 2.11装置可以进行实时打印；可打印定值表、事件记录、事故记录、实时值。2.12装置可以监测两段母线的电压、频率，可以自动进行母线切换。2.12低电压减载功能和低频减载功能可以同时投入，也可以单独投入，当同时投入时，先满足谁的动作条件谁就先动作。它们的动作轮次时相同的。3 主要技术指标3.1 装置的额定参数a) 交流电压：100V；b) 直流电压：220V或110V；c) 频 率：50Hz。3.2 输入信号的允许变化范围a) 电压：20%UN120%UN；b) 频率：45Hz55Hz。3.3 装置功耗a) 交流电压回路：每相不大于1VA；b) 直流电源回路：正常工作时，不大于10W;出口动作时，不大于40W。3.4 测量精度a) 频率测量误差不超过0.01Hz(45Hz55Hz范围内)；b) 电压测量误差不超过1.5V；c) du/dt测量误差不超过5V/s；d) df/dt测量误差不超过10%整定值；e) 延时整定值在1s99.99s之间误差不超过1%整定值，在0.2s1s之间误差不超过50ms。3.5 返回系数a) 低频返回系数不大于1.002（即返回值比动作值高0.05 Hz）； b) 低电压返回系数不大于1.05；c) 高频返回系数不小于0.98（即返回值比动作值低0.05 Hz）。d) 过电压返回系数不小于0.95；3.6 定值的整定范围a) 时间：0.01s99.99s；b) 电压：25%UN120%UN；c) 频率：45Hz55Hz。3.7 环境条件 a) 工作温度范围: -25+55；b) 相对湿度: 095%。3.8 抗干扰性能 a)能够承受残酷等级为级的脉冲干扰检验；b)能够承受残酷等级为级的快速瞬变干扰检验；c)能够承受残酷等级为级的静电放电干扰检验；d)能够承受残酷等级为级的辐射电磁场干扰检验。3.9 绝缘性能a) 绝缘电阻：所有电路与外壳之间的绝缘电阻在标准实验条件下不小于100M；b) 介质强度：输入、输出端子对地应能承受交流2kV（有效值）、50Hz历时1min的检验而无绝缘击穿或闪络现象；与外部设备联系的其它输入、输出回路对地应能承受1.5kV、50Hz历时1min的检验而无绝缘击穿或闪络现象。4 装置的输入量与输出量4.1 装置的输入量 a)模拟量26个 母线的线电压Uab、Ubc、双母线或两段母线时,分别输入每段母线Uab、Ubc；b)开关量四个DIN0用于远方复归，DIN1DIN3为备用。只需提供一对空触点，即可利用DIN0进行远方复归。4.2 装置的输出量a)出口继电器及触点 出口继电器530个,每个出口继电器用作一回线路的跳闸,每个出口继电器可以接在任意轮上,出口继电器的数量按需要选用。每个出口继电器输出两对触点,触点容量为30W，每个出口继电器都是带电保持的；b)中央信号输出 输出两对动作信号、两对电压异常信号、两对频率异常信号和一对直流电源消失信号。动作信号是掉电保持的，必须手动或远方复归,才能返回。异常信号在异常状态消除后自动复归。4.3 通信接口a) RS232或RS485串口；b) 打印并口。5 装置原理5.1 电压、频率的测量方法装置的微机部分以1.666ms的周期对输入的交流电压Uab、Ubc瞬时值进行采样,再以下面公式计算出电压有效值、频率值：12 K=1 Uabk = 1/12 U2abk kV12 K=1 Ubck = 1/12 U2bck kV Uk = 0.5(Uabk + Ubck) kV du/dt 10(Uk U(k - 0.1) ) UN%/s fabk = 1/Tabk Hz fbck = 1/Tbck Hz fk = 0.5(fabk + fbck) Hz df/dt 10(fk f(k - 0.1) ) Hz/s 5.2 低电压事故的判别方法及动作特性5.2.1 电压缓慢下降时的判别式 UUqs t tuqs低电压启动； UUs1 t tus1低电压第一轮动作； UUs2 t tus2低电压第二轮动作； UUs3 t tus3低电压第三轮动作； UUs4 t tus4低电压第四轮动作； UUs5 t tus5低电压第五轮动作。 以上前四轮按顺序依次动作（即要使后面的轮次动作，其前面的轮次均应动作）,第五轮为长延时特殊轮。5.2.2 电压下降较快时的判别式 UUqs t tuqs低电压启动； UUs1 t tus1第一轮动作； (du/dt)s1 du/dt (du/dt)s2加速切第二轮；(du/dt)s2 du/dt (du/dt)s3加速切第二、三轮。第一轮没有加速功能，第二、三轮加速动作时，还应满足其加速动作延时，如果不需要加速功能，可把该延时值整定为30秒。5.2.3 低电压闭锁值 当系统电压小于0.2UN 时，装置闭锁出口。5.2.4 系统发生短路或电压突变时装置闭锁 du/dt (du/dt)s3 du/dt闭锁后,如果电压继续下跌，du/dt(du/dt)s3时装置自动解除闭锁；如果电压上升，电压恢复到K值以上，启动值以下时自动解除闭锁。5.2.5 系统发生短路故障时,装置闭锁、保护动作切除故障元件后,装置安装处的母线电压如果恢复不到规定数值,则装置可快速切除相应数量负荷,使电压恢复,而且本装置不需要与保护二、三段的动作时间相配合。当把K1设为解除装置闭锁的参数时，当K1的值小于电压动作值，且系统电压在恢复的过程中出现振荡，装置也会切负荷。5.2.6 装置检测到只有一相电压或两相电压差超过10V或电压低于0.2UN时，延时5s告警, 并在液晶屏上的第一行显示异常的内容。装置接有两段母线时，当检测到第一段母线异常时，装置发异常信号告警，并指出异常原因；延时5s后异常现象仍未消除，装置自动切换到第二段母线上。如果第二段母线正常，则异常信号自动消失，返回实时显示菜单。如果第二段母线也异常，则装置异常信号不消失，并保持在第二段母线上。重新上电复位，装置自动回到第一段母线。WYP-1型微机电压频率控制装置电压动作过程如图1所示，该图为过程示意图，仅供参考图1 微机电压频率控制装置电压动作过程图5.3 频率下降事故的判别方法及动作特性5.3.1 频率缓慢变化时的判别式 fflqs t tfqs低频启动； ffs1 t tfs1第一轮动作； ffs2 t tfs2第二轮动作；ffs3 t tfs3第三轮动作；ffs4 t tfs4第四轮动作；ffs5 ttfs5时第五轮动作。前四轮为基本动作轮,按顺序依次动作（即要使后面的轮次动作，其前面的轮次均应动作）,第五轮为特殊长延时轮。5.3.2 频率快速变化时,加速切负荷判别式 f fqs t tfqs低频启动； f fs1 t tfs1第一轮动作； (df/dt)s2df/dt(df/dt)s1加速切第二轮；(df/dt)s3 df/dt (df/dt)s2加速切第二、三轮。第一轮没有加速功能，第二、三轮加速动作时，还应满足其加速动作延时，如果不需要加速功能，可把该延时值整定为30秒。5.3.3 为防止系统负荷反馈,电网频率异常引起装置误动作而设置了闭锁环节 a) df/dt闭锁 df/dt(df/dt)s3 df/dt闭锁后，如果频率还继续往下跌或悬浮不变，则只要df/dt(df/dt)s3装置就自动解除闭锁，如果频率在上升，则要直到频率恢复到启动频率值以上时才自动解除闭锁； b) 频率异常闭锁 f45Hz或 f 55Hz装置检测到系统频率异常时,延时5s告警,并在液晶屏上的第一行显示异常的内容。如果装置运行在第一段母线上，此时自动切换到第二段母线，如果第二段母线正常，则自动复归异常信号，检测第二段母线的电压、频率，并以此进行电压频率控制。如果第二段母线也异常，则装置一直发异常信号。5.4 装置的硬件5.4.1 装置的硬件框图装置的硬件框图如图2所示,以高档的十六位微机（80C196KC）为核心,装置的软件存放在EPROM中,E2PROM存放定值,RAM是数据存储器,带掉电保护,存放运行数据、事件记录等。由外部电路对晶振频率进行分频，产生一个1.666ms外部中断源，用于测量和计算电压和频率值。直流电源采用高频开关电源，可以交、直流通用，且带有电源消失信号输出触点。打印板是一个独立的单片机系统，采用ATMEL89C55高档单片机，该单片机系统的电源由主CPU控制，没有打印任务时，该系统是不工作的。 图2 装置硬件框图5.4.2 装置的输出回路原理图 装置的输出回路由出口继电器板和出口中间继电器板组成,出口继电器板原理图如附图1所示，出口中间继电器板如附图2所示。主板上CPU发出的动作信号经光电耦合器驱动相应的输出中间继电器。启动继电器(QJ)动作，其触点闭合, 允许各轮输出。启动继电器(QJ)动作及输出中间继电器(RL1RL5)动作，相应轮输出线为0V，使接在该输出线上的出口继电器动作，发出跳闸信号。本装置的出口继电器板根据需要可接14块，每块板上有五个出口继电器，每个继电器可通过数码开关D1D5(出口板上五个红色的数码开关) 跳接在五轮中任一轮的输出线上，即把出口继电器对应的数码开关相应的位拨到ON位置，则把该路出口接在相应的轮次上。同一个数码开关上不能同时把两位拨到ON位置上，否则这两轮会短路。输出中间继电器及出口继电器均在面板上接有动作指示信号灯。5.4.3 开关量输入和输出原理装置设有四路开关量输入，分别为DIN0DIN3，DIN0用于远方复归，其他三路为备用。需要远方复归时，在DIN0（端子排n1-20）和+24V（端子排n1-18）间接一个不带自锁的按钮开关或空触点，可以复归装置的动作信号和出口触点。装置的开关量输出有两对动作信号、两对异常信号、两对频率异常信号、两对电压异常信号和一对直流消失信号。动作信号需远方复归或就地手动复归，其他信号自动复归。5.4.4 装置的结构及正面布置装置采用整体面板、后总线和插件结构。由电源插件、五块出口继电器插件(CK1CK4，且可以互换)、输出中间继电器插件(SZ)、主板插件（CPU）、A/D采样插件、打印插件组成。装置的外形尺寸及屏面开孔图如图3所示。图3 装置的外形尺寸及屏面开孔图前面板上有液晶显示屏、定值设置允许开关、键盘、RS232串口和各种信号指示。装置的正面布置如图4所示，图4 装置正面布置图装置面板上的信号指示说明如下表所示区间名称或标示所表示的意义WORKING 主机运行绿色指示灯，闪烁表示主机运行正常从机运行绿色指示灯，亮表示从机运行正常DOING启动表示装置已解除闭锁，且已启动动作表示装置已动作异常指示装置异常或可指示系统异常，系统异常时伴有其他异常指示U异常表示系统电压异常f异常表示系统频率异常轮第一轮动作指示轮第二轮动作指示轮第三轮动作指示轮第四轮动作指示轮第五轮动作指示OUTPUTRELAYSC1指示装置的第二号板，其中K1K5分别表示该板上的五个出口继电器C2指示装置的第三号板，其中K1K5分别表示该板上的五个出口继电器C3指示装置的第四号板，其中K1K5分别表示该板上的五个出口继电器C4指示装置的第五号板，其中K1K5分别表示该板上的五个出口继电器5.4.5 装置的背面线端子图装置的端子图如图5所示。从第一块出口板的RL1开始至第四块出口板的RL6止，其出口编号依次是1CKJ至30CKJ。每个出口继电器输出两对常开触点。端子n1-18 、n1-20用于远方复归。装置输出两对出口动作中央信号，其端子号分别为n1-22、n1-23，n1-24、n1-25。装置输出两对异常中央信号，其端子号为n1-26、n1-27、n1-28、n1-29。装置输出两对电压异常中央信号，其端子号为n1-30、n1-31、n1-32、n1-33。装置输出两对频率异常中央信号，其端子号为n1-34、n1-35、n1-36、n1-37。装置输出一对直流消失中央信号，其端子号为 n1-38、n1-39。图 5 装置的背面端子排图6 软件及操作6.1 装置的软件结构框图装置软件结构分为主循环程序、外中断事故处理程序和高速输入口中断三大部分，外中断定时电路由外部晶振电路分频产生，每1.666ms进入一次中断。外中断主要完成电压的采样、计算，启动判断、电压事故判断、电压异常、频率异常判断和母线切换，并输出控制及中央信号等。高速输入口中断主要完成周期的测量、频率计算和频率事故判断等；主循环主要完成实时显示、定值修改、回路自检、信号复归、通信及打印输出等功能。软件结构流程框图如图5： 中断（1.666ms）U采样及U、F计算模块上电或复位初始化dU/dt、df/dt计算模块开中断电压、频率异常判断模块显示模块启动判断模块定值修改模块打印、通信模块频率事故判断处理模块回路自检模块电压事故判断处理模块信号复归事故记录与数据记录整组试验模块Watch Dog图5 软件结构流程框图6.2 人机对话操作说明置上电复位后自动进入实时显示菜单，显示两段母线的两线电压值和频率值。同时按住“确认”，进入主菜单，主菜单显示如下：1 设置密码2 设置定值3 查看报告4 设置时钟5 设置参数6 打印退出确认按动光标键“ ”或“ ”可进行子菜单选择，选定子菜单后按“ ”键则进入已选定的子菜单。在各子菜单显示状态下，按住“ ”返回主菜单。6.2.1 实时显示菜单 (DISPLAY) 显示内容和格式如下： 母| Uab = xxx.xx kV | Ubc = xxx.xx kV| f1 = xx.x xx Hz 母| Uab = xxx.xx kV | Ubc = xxx.xx kV| f2 = xx.xx Hz 实时显示菜单所显示的电压是相对于UN的比例值，当UN整定为PT二次电压100V时，把此处的“kV”中的“K”忽略。按下“确认 ”键，可以进入主菜单。6.2.2 定值设置与显示 退出 在主菜单下，按下 键进入“设置定值”菜单。内容显示如下： 1UN xxx.x kV 一段母线一次系统额定电压值(10kV500kV等或PT二次电压100V) 2UN xxx.x kV 二段母线一次系统额定电压值(10kV500kV等或PT二次电压100V)freq step set 频率轮控制方式字 f1 f2 f3 f4 f5 1 1 1 1 0 0表示该轮不使用，1表示该轮使用 Voltage step set 电压轮控制方式字 U1 U2 U3 U4 U51 1 0 1 0 0表示该轮不使用，1表示该轮使用flqs xx.xx Hz 低频启动定值fhqs xx.xx Hz 高频启动定值 fs1 xx.xx Hz 频率第一轮动作定值 fs2 xx.xx Hz 频率第二轮动作定值 fs3 xx.xx Hz 频率第三轮动作定值 fs4 xx.xx Hz 频率第四轮动作定值 fs5 xx.xx Hz 频率第五轮动作定值 (df/dt)s1 x.x Hz/s 频率变化率定值1(建议值 1Hz/s2 Hz/s) (df/dt)s2 x.x Hz/s 频率变化率定值2(建议值 2Hz/s4 Hz/s) (df/dt)s3 x.x Hz/s 频率变化率定值3(建议值 5Hz/s6 Hz/s)Tlfqs xx.xx s 低频启动延时定值Thfqs xx.xx s 高频启动延时定值 Tfs1 xx.xx s 频率第一轮延时定值 Tfs2 xx.xx s 频率第二轮延时定值 Tfs3 xx.xx s 频率第三轮延时定值 Tfs4 xx.xx s 频率第四轮延时定值 Tfs5 xx.xx s 频率第五轮延时定值 Tfd1 xx.xx s (df/dt)1延时定值 Tfd2 xx.xx s (df/dt)2延时定值 Uqs* xxxUN 电压启动百分数定值 Us1* xxxUN 电压第一轮动作百分数定值 Us2* xxxUN 电压第二轮动作百分数定值 Us3* xxxUN 电压第三轮动作百分数定值 Us4* xxxUN 电压第四轮动作百分数定值 Us5* xxxUN 电压第五轮动作百分数定值 (du/dt)s1 xxx/s 电压变化率定值1(建议值30/s40/s) (du/dt)s2 xxx/s 电压变化率定值2(建议值40/s70/s) (du/dt)s3 xxx/s 电压变化率定值3(建议值70/s120/s) Tlvqs xx.xx s 电压启动轮延时定值 Tvs1 xx.xx s 电压第一轮动作延时定值 Tvs2 xx.xx s 电压第二轮动作延时定值 Tvs3 xx.xx s 电压第三轮动作延时定值 Tvs4 xx.xx s 电压第四轮动作延时定值 Tvs5 xx.xx s 电压第五轮动作延时定值 Tvs6 xx.xx s 电压第六轮动作延时定值Tvd1 xx.xx s (du/dt)1 延时定值 Tvd2 xx.xx s (du/dt)2 延时定值 K1 xxx 故障切除后电压恢复、装置解除闭锁定值 确认修改前请先将定值设定开关拨到“允许”位置。按“ ”、“ ”、“ ”、“ ”键将光标移到待修改的那一位数字上，按“加、减”键修改。修改完毕，按 进行修改，修改成功显示“修改成功”。6.2.3 查看报告 报告内容显示动作类型和动作时间Uab1 = xxx.xx kV Ubc1 = xxx.xx kVf1 = xx.x xx Hz Uab2 = xxx.xx kV Ubc2 = xxx.xx kVf2 = xx.xx Hz 在此菜单下，按 和 可进行上下翻屏以查看不同时间的事件报告。6.2.4修改时钟 修改时钟：xx-xx-xx 分别表示： 年、月日 xx：xx：xx 分别表示：时、分、秒 MONT（月） 12 MINU（分） 18 DATE（日） 18 SECO（秒） 08退出+确认按“ ”、“ ”、“ ”、“ ”键移动光标到需要设定的某位下，按“ ”键进行修改。全部修改完按“ ”键，新的时间被设定。同时按“ ”键可返回主菜单。6.2.5 参数设置 此菜单修改通讯参数，因是IEC60870-5-103规约，波特率定为9600。 6.2.6 打印此菜单下分别有六个子菜单为：1） 实测值2） 定值表3） 事件记录一4） 事件记录二5） 数据记录一6） 数据记录二6.2.7 动作后按“复归”键装置复归动作信号。 6.2.8 装置自检 装置的自检主要包括RAM自检、电压测量回路自检、频率测量回路自检、输入/输出回路自检等，发现异常后延时发出告警信号。 a) RAM自检：上电或复位时，CPU进行内存RAM检查 b)电压测量回路自检 U=UABUBC，|U|0.1UN,延时5秒告警， Uab、Ubc均低于0.2UN,延时5秒告警显示。 当UUqs时,du/dt(du/dt)s3，闭锁出口。c)频率测量回路自检 f45.5Hz，延时5秒告警； f55Hz，延时5秒告警； 当ffqs时，|df/dt|(df/dt)s3，闭锁出口。d)输入回路自检 当输入开关量是短暂闭合信号时，如果输入的该开关量信号持续5秒仍不消失，则认为该回路触点粘连，显示：输入开关量异常e)输出回路自检 当没有输出动作时，CPU查到有输出回读信号，或有输出动作，CPU查不到回读信号，均显示：数据错误！ 当自检出现异常时，除发出中央告警信号外，同时在液晶屏显示菜单的第一行显示上述相应的异常内容。6.2.9 装置的通讯装置通讯规约为IEC60870-5-103，通信信息点表见附录1。6.2.10 数据的现场打印在正常情况下，装置的打印板是不工作的，没有电源指示(因打印板的工作电源和主板的工作电源是隔离的)，只有当装置设置进入打印菜单后，CPU发出控制信号，给打印板上电复位才工作。具体打印操作方法如下：7 装置的安装与调试7.1装置安装应注意的问题装置的安装接线请参照装置的安装接线图进行，外接复位按钮时，该复位按钮触点不可带保持，应选用单位置按钮。装置应可靠接地。装置的第25号板为出口继电器板，分别对应于面板上的C1、C2、C3、C4，每块板上有五个出口继电器，分别对应于面板上的K1、K2、K3、K4、K5，每个继电器可挂在任意轮上。设定方法如下：把对