FWK-F型失步振荡解列装置原理及使用说明书.doc

北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 目目录录 第一部分第一部分 FWK F 失步解列柜失步解列柜 一 概述一 概述 二二 用途与功能用途与功能 1UFV 2F 型装置主要功能型装置主要功能 2其他功能其他功能 三 装置输入的模拟量及电气量测量方法三 装置输入的模拟量及电气量测量方法 1装置输入的模拟量装置输入的模拟量 2电气量测量方法电气量测量方法 四 主要技术参数四 主要技术参数 1额定参数额定参数 2过载能力过载能力 3整屏功率消耗整屏功率消耗 4整定范围整定范围 5动作时间动作时间 6返回系数返回系数 7测量精度测量精度 8事件记录及数据记录事件记录及数据记录 9装置输入量装置输入量 10装置输出量装置输出量 11介质强度和绝缘电阻介质强度和绝缘电阻 12抗干扰性能抗干扰性能 13使用环境条件使用环境条件 第二部分第二部分 UFV 2F 型失步振荡解列装置型失步振荡解列装置 一 用途及主要功能一 用途及主要功能 二 失步解列的判别方法 工作原理 二 失步解列的判别方法 工作原理 1概述概述 2系统失步振荡过程中相位角的变化规律系统失步振荡过程中相位角的变化规律 3相位角失步振荡判据相位角失步振荡判据 4保护区范围内的判断及选择性配合保护区范围内的判断及选择性配合 5装置启动判据 装置启动判据 相相位角启动或功率突变量启动位角启动或功率突变量启动 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 6闭闭锁锁判判据据 7事事故故前前潮潮流流方方向向判判据据 8相位角判据的优点相位角判据的优点 9失步解列判别框图失步解列判别框图 三 装置的硬件配置三 装置的硬件配置 1装置的硬件框图装置的硬件框图 2装置的结构及正面布置装置的结构及正面布置 3输出中间板 输出中间板 SZ 4出口继电器板 出口继电器板 CKZ 5打印接口板 打印接口板 DYK 6装置的背板配线图装置的背板配线图 四 装置的显示菜单四 装置的显示菜单 1装置的软件结构装置的软件结构 2主菜单主菜单 3当前状态显示菜单当前状态显示菜单 4定值设置菜单定值设置菜单 5事事件件记记录录显显示示 6数数据据记记录录显显示示 7装置动作后的显示 事故屏幕 装置动作后的显示 事故屏幕 8打印选择菜单 召唤打印 打印选择菜单 召唤打印 9时钟设置菜单时钟设置菜单 10装置的整组试验菜单装置的整组试验菜单 11 关于本装置关于本装置 菜单菜单 五 防止误动作的闭锁措施 装置的回路自检 五 防止误动作的闭锁措施 装置的回路自检 第三部分第三部分 现场安装调试 运行与维护现场安装调试 运行与维护 一 现场安装调试一 现场安装调试 二 现场运行与维护二 现场运行与维护 第四部分第四部分 附图 接线原理图附图 接线原理图 ERROR BOOKMARK NOT DEFINED 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 第一部分第一部分FWK F 失步解列柜失步解列柜 一 概述一 概述 线路 母联 母 母 主变 旁路 主变 该装置所适用的厂站系统接线图该装置所适用的厂站系统接线图 当变电站 电厂与主系统失去同步 发生失步振荡时 系统在失步过程中某些地区 尤其是振荡中心附近的电压 频率将大幅度变化 对用电负荷的安全威胁很大 甚至引起 大面积停电事故 因此应安装一面 FWK F 失步解列柜 要求系统发生振荡事故时解列线 路 旁代运行时解列旁路 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 二 用途与功能二 用途与功能 1 1UFV 2FUFV 2F 型装置主要功能型装置主要功能 装置的单元处理机 1DCJ 2DCJ 分别测量线路 旁路的三相电压 三相电流 有功功 率和相位角 正常情况下 用线路电气量判失步 投上旁代压板时 装置自动转用旁路电 气量判失步 当系统失去同步 发生振荡时 若振荡中心落在预定的动作范围内 装置根 据相位角振荡判据 振荡周期次数 有选择地切除联络线本侧或旁路开关 并另输出接点 闭锁重合闸 另外预留六对备用出口 2 2其他功能其他功能 2 1 UFV 2F 装置能自动记录两次事故过程中电压 电流 功率 相位角的变化 事故记录 和数据记录 便于事故分析和掌握事故时的动态过程 记录内容在断电后不会消失 2 2 屏上配一个带汉字库的打印机 事故后自动打印出事故记录和数据记录 2 3 UFV 2F 装置带有 RS 485 串行通讯口 可将有关信息上送监控系统 2 4 UFV 2F 装置具有 GPS 脉冲自动对时功能 可保证时钟回路计时准确 避免累计误差 2 5 采用 3U0 3I0 失压等多种闭锁措施 以防止由于短路故障 PT 断线 CT 断线或电 压异常情况可能引起的误动作 并发中央告警信号 2 6 具有完善的自检措施及整组自试功能 使现场运行维护更为简单 方便 正常运行自 检发现异常后会闭锁出口并发中央告警信号 保证了装置的安全性 2 7 主机板上具有滤除高次谐波的二阶带通滤波器 可有效防止冲击负荷 电气化铁路等 谐波源的影响 2 8 装置的电压电流定值 功率定值及时间定值均连续可调 此外 定值显示及设定修改 方便 准确 直观 定值存放在 E2PROM 内 断电后定值不会消失 面板上设有定值允许 设置开关 只有该开关拨在 允许 位置时才能写进新的定值 定值设置开关在 允许 位置时 装置不进行事故判断 定值修改完毕后必须及时将该开关拨回 禁止 位置 并 且仅在设置开关拨回 禁止 位置时方可返回主菜单 2 9 装置面板上的信号灯可准确反映出装置的运行 启动 动作 异常等情况 2 10 通过装置面板上的 9 个按键 可以选择各种显示菜单 修改整定值 设定日期时间 召唤打印 结束打印 进行整组检查试验及动作信号的复归 2 11通过装置面板上的液晶显示屏以菜单方式显示时间 正常运行测量值 整定值 事 件记录及数据记录等 自检发现异常或装置动作后 均会立即发出中央告警信号 并在当 前显示菜单屏幕上显示异常的内容 或自动停止显示当前菜单 改为显示动作的内容 UFV 2F 装置采用汉字显示方式 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 三 装置输入的模拟量及电气量测量方法三 装置输入的模拟量及电气量测量方法 1装置输入的模拟量装置输入的模拟量 UFV 2F 型装置测量线路的三相电压 UA UB UC UN 三相电流 IA IB IC IN 旁路的三相电压 PUA PUB PUC PUN 三相电流 PIA PIB PIC PIN 有功功率和相位角 直流电源通过屏后抗干扰端子后 再引入装置 抗干扰端子内部装有一个电容 C 0 1 f 耐压 3kV 用以滤去高频干扰 防止电压 电流回路的干扰电压侵入微机装 置内部 交直流电压通过空气开关 1ZK 3ZK 再和装置相连 ZK 是具有高分断能力的空气开 关 具有过流反时限脱扣性能和短路瞬时脱扣性能 用以防止短路事故损坏装置 外部 PT 或直流电源设备 2电气量测量方法电气量测量方法 2 1 电压 电流 功率的测量方法电压 电流 功率的测量方法 装置的微机部分对输入的交流电压 UA UB UC及交流电流 IA IB IC的瞬时值进行 采样 采样周期为 1 667ms 20ms 采样 12 点 然后按以下算法计算出电压 电流有效值 有功功率值 UAK kV 12 1 2 12 1 u k AK 3U0 kV 12 1k 2 12 1 uuu CKBK AK 相当 3U0 UA UB UC IAK A 12 1 2 12 1 i k AK 3I0 A 12 1k 2 12 1 iii CKBKAK 相当 3I0 IA IB IC P MW 12 1 K iuiuiu 12 1 CCBBAA k 三相对称时 P 3UAKIAKCos 2 2 相位角相位角 的测量方法的测量方法 2F 装置相位角的测量方法 先计算出有功功率 P 及无功 Q 再用以下公式求出 这一测量方法具有良好的连续性及抗扰动性 相位角 tg Q P 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 四 主要技术参数四 主要技术参数 1额定参数额定参数 a 交流电流 5A 1A CT 变比在定值设置时 只需将 CT 一次侧额定电流值 IN输入即可 b 交流电压 相电压 100 V PT 变比在定值设置时 只需将 PT 一次侧额定相电压值3 UN输入即可 变比正确设定后 装置显示的电压 电流 功率值为实际系统的一次值 c 频率 50Hz d 直流电源电压 220V 110V 2过载能力过载能力 a 交流电流回路 2 倍额定电流 连续工作 10 倍额定电流 允许 10 秒 40 倍额定电流 允许 1 秒 b 交流电压回路 1 2 倍额定电压 连续工作 c 直流电源回路 80 120 额定电压 连续工作 3整屏功率消耗整屏功率消耗 a 交流电流回路 额定电流时 每相不大于 1VA b 交流电压回路 额定相电压时 每相不大于 1VA c 直流电源回路 正常工作时 不大于 30W 出口动作时 不大于 50W 4整定范围整定范围 a 电压整定范围 20 100 UN b 电流整定范围 20 120 IN c 功率定值整定范围 5 100 PN 5动作时间动作时间 失步振荡判出时间 相位角原理判据一般需 0 66 0 7 个振荡周期 解列出口的延时 以振荡周期次数 N 进行整定 一般整定 Ns 3 4 失步解列出口接点在振荡平息后 即解 列后 延时 6 秒返回 6返回系数返回系数 a 电压返回系数 不大于 1 05 b 电流返回系数 不小于 0 89 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 7测量精度测量精度 a 电压有效值测量相对误差小于 1 电压 20 120 UN 频率 49 51 Hz b 电流有效值测量相对误差小于 2 电流 0 2 1 2 IN 频率 49 51 Hz c 有功功率测量相对误差小于 2 电压 20 120 UN 电流 0 2 1 2 IN 频率 49 51 Hz d 相位角测量误差小于 2 度 e 动作延时时间误差小于 0 02 秒 0 1 99 9 秒范围内 8事件记录及数据记录事件记录及数据记录 装置具有事件记录和数据记录功能 可存贮两次记录内容 该记录内容在断电后不丢 失 8 1 装置可连续记录两次事件 当前事件记录和上次事件记录 内容包括发生的动作事件 及发生时间 8 2 装置可连续记录两次事件的数据 当前数据记录和上次数据记录 记录时间长度为启 动前 0 2 秒至启动后 50 秒钟 数据记录在内存中步长为 0 02 秒一点 但在打印或阅读液 晶屏的数据记录时 可在定值菜单中 数据阅读间隔 一项选择所需的时间间隔变化倍数 共有 1 2 5 10 四档 即数据记录有 0 02 秒 0 04 秒 0 1 秒 0 2 秒四种间隔供选择 9装置输入量装置输入量 9 1 模拟量见附图 1 附图 2 及 三 装置输入的模拟量及电气量测量方法 的说明 9 2 输入开关量 见附图 3 开入 1 供接入自动对时 GPS 脉冲信号用 使用 DC24V 光隔端子 用以隔离装置内 部电源和外施 GPS 信号电源之间的联系 开入 2 屏面上失步解列功能投退压板 1SLP 使用失步解列功能时应投入压板 开入 3 信号复归开关量 即装于屏面上手动复归按钮的常开接点 用来复归装置内 部自保持信号继电器及动作后液晶屏所显示的动作内容 开入 4 屏面上旁代功能投退压板 2SLP 线路正常运行时 应退出压板 2SLP 当线 路由旁路代送时 应投上压板 2SLP 10 装置输出量装置输出量 10 1 中央信号输出接点 见附图 4 2F 装置输出动作信号 XJ2 PT 断线信号 PTJ2 异常信号 YJ2 直流电源消 失 DY 各一对接点 另外输出一对动作信号接点 XJ1 供遥信用 动作信号 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 XJ1 XJ2 由运行人员手动复归 其余信号在该状态消除后自动复归 功能输出 信号指示灯和出口继电器板的出口指示灯均为动作自保持指示灯 亦由运行人员手动复归 10 2 出口继电器及输出接点 见附图 5 UFV 2F 装置有 2 4 个出口继电器 本柜出厂时 将继电器 1CKJ 4CKJ 接于 轮 5CKJ 8CKJ 接于 轮 即装置判出线路失步动作出口时 装置输出 轮 1CKJ 4CKJ 动作闭合 判出旁路失步动作出口时 装置输出 轮 5CKJ 8CKJ 动作闭合 每个出口继电器输出两对接点 一对接点作用于线路的跳闸 另一对接点供该线路的 重合闸装置放电用 出口跳闸接点及重合闸放电接点均允许接通 5A 由于出口跳闸接点配置有电流自保 持继电器 所以出口跳闸接点可以经保护装置的操作箱回路作用于断路器跳闸线圈 也可 直接作用于断路器跳闸线圈 由于中央信号继电器输出接点断弧容量只有由于中央信号继电器输出接点断弧容量只有 10W 故要求现场中央信号灯应为节能光 故要求现场中央信号灯应为节能光 字牌 若为大功率白炽灯 需增加重动继电器扩大断弧容量 字牌 若为大功率白炽灯 需增加重动继电器扩大断弧容量 11 介质强度和绝缘电阻介质强度和绝缘电阻 屏的直流电源输入端子 交流电压 电流输入端子 输出接点端子之间 以及上述所 有端子与地 即对屏柜外壳 之间 应能承受 2000V 有效值 50Hz 的交流电压历时 1 分 钟试验并且无绝缘闪络或击穿现象 上述各部分之间用 1000V 兆欧表测量的绝缘电阻应不 小于 10M 试验时应将屏上抗干扰端子的接地线拆去 以使其内部的抗干扰电容和地端断开 另 外 开入 1 GPS 对时信号 及串行接口系弱电回路 耐压试验电压不应超过 500V 为防 止损坏装置的弱电部分 现场不需测试 12 抗干扰性能抗干扰性能 抗干扰性能符合 GB6162 静态继电器及保护装置的电气干扰试验 的有关要求 并 符合 IEC255 22 及国家标准的有关要求 13 使用环境条件使用环境条件 环境温度 10 50 相对湿度 95 大气压力80 110 kPa 海拔高度 2kM 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 第二部分第二部分UFV 2F 型失步振荡解列装置型失步振荡解列装置 一 用途及主要功能一 用途及主要功能 1 振荡解列功能 装置的单元处理机 1DCJ 2DCJ 分别测量线路及旁路的三相电压 三相电流 有功功 率和相位角 当系统失去同步发生振荡时 若振荡中心落在预定的动作范围内 装置将根 据相位角振荡判据 振荡周期次数 Ns 有选择地切除联络线本侧开关 使系统解列运 行 防止事故进一步扩大 2 装置具有振荡中心位置方向选择功能 正方向或无方向 3 装置具有判失步振荡事故前功率方向选择功能 例如 可选择有功功率从母线流向线 路为允许解列的方向 4 装置具有旁代功能 正常时 装置用线路电气量进行判别 失步振荡时 装置输出装置具有旁代功能 正常时 装置用线路电气量进行判别 失步振荡时 装置输出 1 1 当旁路替代线路运行时 应投上旁代压板 当旁路替代线路运行时 应投上旁代压板 2SLP2SLP 这时装置自动改用旁路电气量判别 这时装置自动改用旁路电气量判别 发生失步振荡时 装置输出发生失步振荡时 装置输出 2 2 5 采用原理先进 可靠的相位角失步振荡判据 其优点 1 不受运行方式的影响 该判据已考虑了各种运行情况 还考虑了振荡中心位置的改变 因此实际应用时一般就不必再去关心运行方式的变化 例如 不必关心潮流大小或方向的 改变 不必关心发电机组 变压器的停投 2 输出线路短路时 相位角判据不会误检测 3 整定简单 且运行中不需要改变 该判据使用的定值主要是判保护区范围的低电压定 值 ULS及振荡周期次数定值 Ns 这些定值对于具体系统来说是很容易给定的 不必进行复 杂的整定计算 只需进行类似低电压保护的计算 投运前一次整定后运行中一般是不需要 改变的 故运行维护简单 4 用相位角判断失步振荡具有方向性 利用其方向性可以获得良好的选择性 有利于保 护范围整定计算的配合 6 装置具有完善的自检措施及整组自试功能 使现场运行维护更为简单 方便 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 二 失步解列的判别方法 工作原理 二 失步解列的判别方法 工作原理 1概述概述 同步运行的电力系统如果稳定裕度不够 在受到扰动后系统的某一部分将可能与主系 统失去同步 发生失步振荡 系统在失步过程中某些地区 尤其时振荡中心附近的电压 频率将大幅度变化 对用电负荷及发电机组的安全威胁很大 甚至引起大面积停电事故 为了防止系统稳定破坏 除在运行方式上进行合理安排以外 还应采取稳定控制措施 使 系统在受到扰动时不失去同步 当系统一旦失步后 一般采取尽快在事先安排的解列点上 将电网解列为两个部分 防止事故进一步扩大 考虑到一些电网在失步后通过在送端切机 受端切负荷的措施 系统能够再次拉入同步 因此失步解列又分为快速解列和延时解列两 种 如果系统内多处安装有失步振荡解列装置 则解列装置之间还应有一个选择和配合的 问题 一定要避免多处同时解列 2F 型装置采用原理先进 有多年成功运行经验的相位角失步振荡判据 不受电网运行 方式的影响 不需要进行复杂的整定计算 各解列点之间配合方便 运行维护简单 尤其 对环网结构或多回平行线 2F 装置具有其它原理的解列装置无法相比的优越性 2系统失步振荡过程中相位角的变化规律系统失步振荡过程中相位角的变化规律 对于图 2 1 所示的两机等值系统 E1 E2 为两侧等值电源的电势 f1 f2 为等值电源 的频率 M 点为失步解列装置的安装点 当 f1 f2 时 A 侧为送端 反之 f1 f2 时 A 侧 为受端 当 E1 E2 时 无功从 A 流向 B 反之 E1 E2 时 无功从 B 流向 A 2F 装置定 义潮流正方向从 M 流向 B 从母线流向线路 振荡中心在 AB 两点之间 定义振荡中心 在 MB 之间时处于装置检测的正方向 振荡中心在 AM 之间时处于装置检测的反方向 E E1 1 f f1 1 U U A A A A M M U U M M i i U U B B B B E E2 2 f f2 2 图 2 1两机等值系统图 经过仿真分析计算 可以得到以下各种工况时电压 UM与电流 I 之间相位角 的变化 规律 2 2 振荡中心在装置安装处的正方向 即 MB 之间 M 点处于送端 f1 f2 1 初始无功为送出方向时 M 点相位角的变化如图 2 2 a 所示 0 180 相位角 每个周期在 0 180 内从小往大变 达到最高点后迅速降到最低点 E1E2E1E2 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 2 当初始无功为零时 M 点相位角的变化如图 2 2 b 所示 0 180 每个周期从 0 变到 180 相位角 在达到 180 后突变到 0 3 当初始无功为受进时 M 点相位角的变化如图 2 2 c 所示 0 360 每个周期 从 0 变到 360 相位角 在 180 360 之间的变化时间很短暂 以上三种情况下相位角变化的共同点是每个周期都经过 0 180 图 2 2振荡中心在 MB 之间 M 点处于送端 f1 f2 2 2 振荡中心在 MB 之间 M 点处于受端 f1 f2 M 点初始无功 Q 0 Q 0 Q 0 三种工况下相位角的变化分别如图 2 3 中 a b c 所示 三种工况的共同点是相位角 每个周期都经过 180 0 a E1 E2 c E1 E2 b E1 E2 180 0 360 180 180 180 360 180 270 180 360 90 90 90 0 0 360 a E1 E2 180 180 360 90 0 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 图 2 3振荡中心在 MB 之间 M 点处于受端 f1 f2 2 3 振荡中心在 AM 之间 M 点处于送端 f1 f2 M 点初始无功 Q 0 Q 0 Q 0 三种工况下相位角的变化分别如图 2 4 中 a b c 所示 三种工况的共同点是相位角 每个周期都经过 360 180 b E1 E2 180 180 90 0 360 180 180 0 360 360 270 90 c E1 E2 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 图 2 4 振荡中心在 AM 之间 M 点处于送端 f1 f2 2 4 振荡中心在 AM 之间 M 点处于受端 f1 f2 M 点初始无功 Q 0 Q 0 Q 0 三种工况下相位角的变化分别如图 2 5 中 a b c 所示 三种工况的共同点是相位角 每个周期都经过 180 360 360 180 90 0 270 360 180 a E1 E2 180 270 360 180 360 b E1 E2 180 180 270 360 360 c E1 E2 360 180 180 270 360 90 0 a E1 E2 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 图 2 5 振荡中心在 AM 之间 M 点处于受端 f1 f2 2 5 振荡中心在 M 点 M 点处于送端 f1 f2 不论初始无功的方向如何 变化轨迹基本是方波形状 在 0 与 180 两个状态之 间来回翻转 见图 2 6 中 a 表示 2 6 振荡中心在 M 点 M 点处于受端 f1 f2 不论初始无功的方向如何 变化轨迹基本是方波形状 在 180 与 0 两个状态之 间来回翻转 见图 2 6 中 b 表示 图 2 6 M 点处于振荡中心时相位角的变化 180 180 180 180 90 90 360 360 0 0 a M 点处于送端 f1 f2 b M 点处于受端 f1 f2 180 360 180 270 360 180 180 360 360 270 b E1 E2 c E1 E2 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 2 7 结论 失步振荡时相位角的变化规律 1 振荡中心在装置安装处的正方向 当 M 点处于送端时 从 0 到 180 周期变化 当 M 点处于受端时 从 180 到 0 周期变化 2 振荡中心在装置安装处的反方向 当 M 点处于送端时 从 360 到 180 周期变化 当 M 点处于受端时 从 180 到 360 周期变化 3 装置安装点恰好在振荡中心附近时 在 0 与 180 两个状态之间来回翻转 注 相位角 在 0 360 范围内变化的情况出现在图 2 2 c 图 2 3 c 图 2 4 a 图 2 5 a 中 其中图 2 2 c 的 M 点处于有功为送出而无功为受进 而图 2 5 a 的 M 点处于 有功为受进而无功为送出 这二种工况一般不会出现 更为重要的是不符上述规律出现的 时间很短暂 因此可利用规律 1 3 作为经历了一个振荡周期及振荡中心位置方向的判据 4 在 E1 和 E2 摆开 180 即功角 180 时 振荡电流I 最大 且相位角 穿越 90 或 270 可利用此特点作为相位角起动判据 3相位角失步振荡判据相位角失步振荡判据 首先把四个象限的角度划分六个区 1 2 为 区 2 90 为 区 90 3 为 区 3 4 为 区 4 270 为 区 270 1 为 区 系统正 常情况下一般运行在 区或 区 根据上述失步振荡过程中在各种工况下相位角的变化 规律 把 作为正方向判断区 见图 2 7 a 把 作为反方 向判断区 见图 2 7 b 把 作为振荡中心附近判断区 见图 2 7 c 图 2 7 相位角判断区划分 a a 正方向判断区 正方向判断区 b b 反方向判断区 反方向判断区 c c 振荡中心判断区 振荡中心判断区 C AE F D B 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 相位角失步振荡判据 相位角 变化区间振荡中心 位 置M 点为送端 f1 f2 M 点为受端 f1 f2 在 MB 之间 正方向 A 0 90 180 B 180 90 0 在 AM 之间 反方向 C 360 270 180 D 180 270 360 M 点 E 0 180 0 F 180 0 180 图 2 8相位角失步振荡判据 1 判断振荡中心在正方向 A 正常运行在 区时 送端 从 区开始按顺序经过 区 区 区 则判断振荡中 心在正方向并认为经历了一个振荡周期 B 正常运行在 区时 受端 从 区开始按顺序经过 区 区 区 则判断振荡中 心在正方向并认为经历了一个振荡周期 2 判断振荡中心在反方向 C 正常运行在 区时 送端 从 区开始按顺序经过 区 区 区 则判断振荡中 心在反方向并认为经历了一个振荡周期 D 正常运行在 区时 受端 从 区开始按顺序经过 区 区 区 则判断振荡中 心在反方向并认为经历了一个振荡周期 3 判断振荡中心就在安装处附近 振荡中心相位角变化规律如图 2 6 所示 此时将可能检测不到 穿过 或 两个区 判据改为 E 正常运行在 区时 从 区开始突变到 区再突变回到 区 作为一个失步振荡周期 F 正常运行在 区时 从 区开始突变到 区再突变回到 区 作为一个失步振荡周期 G 为了判断装置安装地点是否处在振荡中心附近 再采用低电压辅助判据 当电压 UM 的电压包络线的最小值 UML 有效值 20 UN时 则认为 M 点处在振荡中心附近 图 2 9 b 该判据固化在程序中 不必整定 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 图 2 9振荡中心处振荡电压波形 同时满足 E G 或 F G 时 判为失步振荡 且振荡中心就在安装处附近 4保护区范围内的判断及选择性配合保护区范围内的判断及选择性配合 对于失步振荡解列装置来说其保护区是指系统发生失步振荡时 振荡中心落在该区范 围内 装置应能动作 换言之 振荡中心不在预定的保护范围内装置应不动作 确定保护 范围时 需要考虑的因素是 1 是否与同一系统内其他解列装置相配合 如有其他解列装置 应划分各装置的保护区 范围 2 一般应考虑保护本线路全长并包括正 反方向相邻线路的一部分 4 1 判失步低电压定值 ULS 振荡中心处电压包络线的最低电压值为零 离振荡中心越远 电压包络线的最低电压 值 UL 有效值 就越高 对于一个具体的系统来说 振荡中心确定了 系统各点的 UL值 是可以计算出来的 因此设定振荡中心落在保护区的边界上 可以求出解列装置安装点 M 点 处的 UML值 考虑一定的可靠系数 K 就可确定 判失步低电压定值 ULS KUML 式中可靠系数 K 1 系考虑运行方式的某些可能变化 电压包络线最低电压出现在 1 2 振荡周期时刻 E1 和 E2 反相 功角 180 时 00 tt UM UM UML 20 UN t t 0 0 a a 振荡中心振荡中心 b b 振荡中心附近振荡中心附近 uMt uMt 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 这个电压的检测在先 失步振荡周期的判断在后 相位角原理的判据一般需 2 3 个振荡周 期 因此对 N 1 的快速解列而言 检测电压包络线最低电压的时间不会延缓对失步振荡 周期的判断 4 2 振荡中心位置方向选择功能 振荡中心方向 N Y 只允许正方向 N 无方向 当选择 Y 时 振荡中心在安装 点背后时 2F 装置就不能动作 因此 2F 装置可根据检查电压有效值的最低值及相位角 判据的方向性来确定保护区的范围 这样将有利于保护范围的选择性配合 由于运行方式改变 网络结构变化 振荡中心位置总有些移动 所以 2F 装置另外又 规定 当检测到电压包络线最低电压值小于 20 UN时 装置判为振荡中心落在安装点附 近 此时没有方向性 即此时不受振荡中心方向选择功能的控制 即使其设置为 Y 振荡 中心落在安装点背后附近 失步解列仍能出口动作 4 3 振荡周期次数 Ns 的选定 振荡周期次数 Ns 是本判据的又一个重要参数 当经过 Ns 个振荡周期时就发出解列命 令 系统内几套解列装置保护区有重叠时 可用 Ns 值的不同来配合以保证选择性 希望 慢动的装置取较大的 Ns 值 一般取 Ns 3 4 或更大 需快速解列时 Ns 选为 1 2 不 推荐 Ns 1 如果希望失步振荡后 通过采取措施 如送端切机 受端切负荷 使失步的 系统再拉入同步 只有经过规定的振荡周期次数以后仍拉入不了同步时才进行解列 这种 情况下 Ns 可取 5 10 注 1 失步振荡判出时间 相位角原理的判据一般需 2 3 个振荡周期 解列出口的延 时是以振荡周期次数 Ns 进行整定的 最短 Ns 1 解列出口的时间为 0 6 0 7 个振荡周 期 例如 f1 50HZ f2 48HZ Ns 1 时 振荡周期 1 50 48 0 5 秒 SB 出口时 间 0 6 0 7 0 5 0 3 0 35 秒 相同的 NS 时 快速振荡 f1 和 f2 相差大时 出口 快 慢速振荡 f1 和 f2 相差很小 出口慢 解列出口接点在振荡平息后 即解列后 延时 6 秒返回 注 2 快速解列判据 2F5 型 某些电网希望在判出失步时尽快将电网解列 此时可 采用 快速解列判据 只要判出相位角按顺序穿到第三区时 对应功角 摆过 180 就发出解列命令 为了保证动作的安全性 一般不推荐使用此判据 若特别需要时订货时 应注明 才提供此功能 5装置启动判据 相位角启动或功率突变量装置启动判据 相位角启动或功率突变量 dP 启动启动 满足二个启动判据之一时 装置就判为允许启动 启动灯点亮 启动回路在振荡平息 后 即解列后 延时 6 秒返回 1 相位角启动判据 相位角 穿过90 或 270 且此时三相电流均大于35 额定电流 越过 90 或 270 时 Cos 正负变号 有功功率由正变负或由负变正 故又可称 为 功率变号 启动 由于 穿越 90 或 270 发生在功角 180 E1 与 E2 反相时 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 此时振荡电流 I 最大 可保证三相电流均大于 35 额定电流 穿越 0 360 时 亦会穿越 90 或 270 此时电流 I 最小 故 穿越 0 时 不能启动失步解列 相位 角启动判据已固化在程序中 无需进行设定 功率突变量启动判据 Pt Pt 5S dPs 且 5 秒前的功率 P 5S P0s 功率突变 量启动前 5 秒时刻的初始功率必须大于定值 P0s 装置一直在检测功率 Pt 值 功率突变量启动要求相差 5 秒的二个时刻内的功率差 dP dPs 即要求 5 秒内功角 摆开一定角度 亦即要求相位角差 d 足够大 P 与 Cos 成正比 对于 f1 f2 差值较大的快速振荡而言 功率突变量判据先启动 对于小扰动 引起的失步振荡 f1 f2 差值很小 dP 不能启动 则只能等到 E1 与 E2 反相时由相位 角启动判据来启动 短路故障或 PT 断线时 dP 亦会启动 所以试验时常能看到启动灯点 亮 定值 P0s 为允许功率突变量启动的事故前功率定值 一般取为 0 1 倍额定功率值 用 以防止联络线轻功率时误解列联络线 定值 P0s 不控制相位角启动判据 但相位角启动判 据中 三相电流均大于 0 35 倍额定电流 的要求 亦可防止误切 装置一直在检测功率 Pt 值 因此 P 5s 是一个动态值而非初始工况功率 事故后 E1 和 E2 不同步 功率 Pt 值不断变化 但功率突变量启动时刻可能大于 5 秒 这样可保证本 线路初始为轻负荷 在其它线路切除而功率转移到本线路时 装置仍能可靠起动 不会发 生拒动现象 6闭闭锁锁判判据据 1 当三相电压不平衡 PT 回路异常及不对称短路 出现3U0 3U0s 时 立即闭锁失步解列 2 当三相电流不平衡 CT 回路异常及不对称短路 出现 3I0 3I0s 时 立即闭锁失步解 列 定值 3I0s 整定时应躲开最大振荡电流下 CT 可能饱和产生的不平衡 3I0 值 由于 CT 断一相或断二相时 3I0s 等于相电流值 所以建议 3I0s 定值选取较大值 略小于最小负荷 电流值 注 出现异常时 会闭锁失步解列 所以 PT 回路断线引起异常时 应尽快查清断线 原因 使 PT 回路恢复正常 7事事故故前前潮潮流流方方向向判判据据 根据系统需要 还可以选择装置启动前 5 秒时刻的潮流方向作为解列的条件 在装置 内部 功率突变启动及相位角启动的判别在潮流方向判别之前 并且一旦 dP 启动 装 置会自动记忆住 P 5S值 包括功率数值及功率的正负号 因此如果 dP 启动前 5 秒时刻 的潮流方向不满足允许解列的方向 则振荡过程中功率 Pt 值 包括功率方向 不断变化 装置亦不会误开放失步判断回路 判失步振荡的事故前功率方向选择判据为 P 0 Y P 0 N Y 该方向允许动作 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 N 该方向不允许动作 当 P 0 Y P 0 N 时 有功功率从母线流向线路允许解列 当 P 0 N P 0 Y 时 有功功率从线路流向母线允许解列 当 P 0 Y P 0 Y 时 无方向要求 当 P 0 N P 0 N 时 装置退出不能工作 等同退出振荡解列功能压板 等同退出振荡解列功能压板 8相位角判据的优点相位角判据的优点 1 不受运行方式的影响 该判据已考虑了各种运行情况 还考虑了振荡中心位置的改变 因此实际应用时一般就不必再去关心运行方式的变化 例如 不必关心潮流大小或方向的 改变 不必关心发电机组 变压器的停投 不必关心环网是开环还是闭环运行 2 输出线路短路时 相位角判据不会误检测 3 整定简单 且运行中不需要改变 该判据使用的定值主要是判保护区范围的低电压定 值 ULS及振荡周期次数定值 NS 这些定值对于具体系统来说是很容易给定的 不必进行复 杂的整定计算 只需进行类似低电压保护的计算 投运前一次整定后运行中一般是不需要 改变的 故运行维护简单 4 用相位角判断失步振荡具有方向性 利用其方向性可以获得良好的选择性 有利于保 护范围整定计算的配合 9失步解列判别框图失步解列判别框图 根据上述 装置同时满足下列条件时发出解列联络线或切机控制命令 1 启动前 5 秒时刻的潮流方向和设置的方向一致 2 装置处于启动状态 功率突变量启动或相位角启动 相位角启动 相位角穿过 90 或 270 且此时三相电流均大于 0 35 倍额定电流 功率突变量启动 Pt Pt 5S Ps 且 P 5S P0s 3 装置安装点处电压包络线的最低电压值 UML符合动作条件 振荡中心位置方向设置 N 时 出现低电压 UML ULS 判失步振荡保护范围 振荡中心位置方向设置 Y 时 当振荡中心在正方向 且 UML ULS 当振荡中心 在反方向 且 UML 20 UN 判振荡中心失步 4 振荡周期次数 N Ns 5 3U0 3U0s 3U0s 用来判 PT 回路异常及不对称短路 6 3I0 3I0s 3I0s 用来判 CT 回路异常及不对称短路 根据上列动作条件 可画出失步解列判别框图 2 10 或框图 2 11 两者画法不同 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 图 2 10UFV 2F 失步解列判别框图 一 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 图 2 11UFV 2F 失步解列判别框图 二 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 三 装置的硬件配置三 装置的硬件配置 1装置的硬件框图装置的硬件框图 装置的硬件框图见图 2 12 高性能十六位单片微机 CPU 是本装置的核心 装置的 软件存放在 EPROM 之内 定值存放在 E2PROM 之内 RAM 是数据存贮器 带掉电保护 存放运行数据 事件记录和数据记录等 串行通信口可以连接打印机或与其它微机通信 时钟芯片带有后备电池 供 CPU 读取日期 时间 电压交流信号和电流交流信号经交流变 换器 YLH 变换隔离后送至 DCJ 进行采样和计算 然后再将计算后的数据传输给 CPU 晶 振分频产生 600Hz 的信号 作为采样保持信号及 CPU 的中断源 并行 I O 扩展芯片的 C 口用于开关量输入 CPU 经过出口逻辑电路同时控制输出信号继电器和各轮中间继电器 各轮中间继电器再驱动相应的出口继电器 以空接点方式输出中央信号及进行出口控制 SZ CKZ CPU显示 键盘 1DCJ 同 步 启 动 线 数 据 总 线 交流变换回路 1YLH DYK打印机 SB出口 中央信号 动作 PT断线 异常 Ua Ub Uc Ia Ib Ic 2DCJ 同 步 启 动 线 数 据 总 线 交流变换回路 2YLH PUa PUb PUc PIa PIb PIc 图 2 12硬件示意图 2装置的结构及正面布置装置的结构及正面布置 装置的正面布置见组屏图 2F 装置由稳压电源插件 DY 交流变换插件 YLH 主机插件 CPU 单元处理机插件 1 2DCJ 输出中间继电器插件 SZ 出口继电器 插件 1 2CKZ 打印接口插件 DYK 组成 交流变换插件装有电压 电流变换器 将引人的电压 电流信号降低为 DCJ 可以采样 的信号 CPU 插件由主机板 液晶显示屏 定值设置允许开关 9 个按键等组成 2 1 键盘 主机板面板上有九个按键 其中 表示上移 表示下移 表示左移 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 表示右移 1 表示加 1 1 表示减 1 确认 表示对所选项进行确认 返回 键表示返回主菜单 红色的 复位 键表示复位 在 CPU 运行出现程序紊乱 死机时按 复位 键则重新初始化 通常情况下 请不要随意按红色的 复位 键 2 2 面板上指示信号灯 1 电源插件指示灯 5V 12V 24V 四个电源指示灯亮 分别表示四路电源电压正常 2 CPU 插件指示灯 四个指示灯分别表示装置运行 启动 动作 异常的状态 正常运 行时 运行 灯以 400 毫秒间隔闪烁 表示程序循环工作正常 当设置开关拨在 允许 档时 运行 灯熄灭 装置不进行事故判断 启动 动作及异常灯均不保持 该状态消 失 信号灯也熄灭 3 输出中间继电器插件指示灯 共 9 个指示灯 从上往下依次代表 启动 输出 I 线路 失步解列输出 旁路失步解列输出 输出 均为备用 动作 PT 断线 异 常 除动作信号灯和输出信号灯保持到手动复归时外 启动灯 PT 断线灯和异常灯均不保 持 该状态消失 信号灯也熄灭 4 出口继电器插件指示灯 共 4 个指示灯 从上往下依次表示本板出口 1 出口 2 出口 3 出口 4 出口 1 出口 4 指示灯均保持到手动复归为止 5 打印接口插件上指示灯 运行 接收 打印 运行 灯亮表示 CPU 工作正常 接 收 灯亮表示已连接打印机 且打印机处于接收状态 打印 灯闪亮表示正在接收主机 板送来的打印信息 3输出中间板 输出中间板 SZ 输出 I 输出 以下简称为 I 轮 V 轮 信号指示灯为自保持的输出中间板原理接线 如图 2 13 所示 主机板上 CPU 发出的输出命令经光电耦合器驱动输出中间继电器板 SZ 上相应的 中间继电器 启动继电器 QJ 动作后 其接点 QJ2 闭合 允许各轮输出 QJ 及 IJ VJ 动作 各相应轮输出线为 0VK 使接在各输出线上的出口继电器 CKJ 动作 该装置输出有二级 输出 1 2 所以 CPU 只驱动 IJ J QJ YJ PTJ 注意 注意 UFVUFV 系列装置规定系列装置规定 CPUCPU 开出低电平 开出低电平 0V0V 为驱动命令 为驱动命令 图 2 13 中 J J 为 轮的输出中间继电器 在事故消失时 J J 会自动复归 1BXJ 5BXJ 为磁自保持信号继电器 接点 1BXJ1 5BXJ1 闭合自保持后 轮信号 指示灯 1XD 5XD 将保持点亮状态 按下图中外接的手动复归按钮 FA 才可使其复归熄灭 图 2 13 中 XJ 为动作信号继电器 接点 1BXJ2 5BXJ2 中任何一个闭合自保持后 XJ 都将处于动作状态 因此动作信号接点 XJ1 XJ2 及动作信号灯 7XD 需按手动复归按钮才 能返回断开和熄灭 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 只有启动继电器 QJ 动作之后 其接点 QJ2 闭合后 才允许各轮输出 因此启动继电 器 QJ 能起到闭锁出口的作用 图 2 13I V 轮信号指示灯自保持的输出中间板 SZ 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 图 2 13 中 YJ 与 PTJ 分别为异常信号继电器与电压回路断线告警继电器 北京华瑞泰公司北京华瑞泰公司 245481a36579d4f0315f289acf28a461 pdf 第 页 4出口继电器板 出口继电器板 CKZ 带电流保持与出口指示灯保持的出口继电器 CKZ 板原理接线如图 2 14 所示 图 2 14带电流保持与出口指示灯保持的出口继电器 CKZ 板 每块出口继电器 CKZ 板上有四个继电器 每个继电器可经选择跳接器 W1 W4 跳接 到五轮中任一轮的输出线上 出厂时 将 1CKZ 板跳接到输出线 上 将 2CKZ 板跳接到 输出线 上 即将 1CKZ 板用于线路失步解列 轮 将 2CKZ 板用于旁路失步解列 轮 无电流保持功能的接点 J1 2 J4 2 用于重合闸放电 当需要某些出口继电器同时被两条以上功能输出线控制时 利用图中隔离二极管 D1 D20 来防止功能输出线相互被短接 图 2 14 中 1 4CKJ 的跳闸接点配置有电