第三章单元的结构及工作原理

1、3第三章 单元的结构及工作原理第三章单元的结构及工作原理3.1 单元的结构edcs-6300电力系统综合自动化装置的电气原理框图如图【3-1】所示，整个单元由电源模块、输入模块、输出模块，主模块及管理模块构成。管理模块经串行通讯与主模块相联，其余四个模块经基板相联而构成一个完整的专用控制装置。【3-1】 edcs-6000系列单元的电气结构原理框图主模块 键 盘管理模块 lcd 通 信dc5v 0v04v模拟信号状态信号电压方波分、合闸控制dc24vdc5v ±12v输入模块dc±12v电流模拟量电压模拟量电压方波测量电流 保护电流线路电压零序电压备用交流信号控制输出录波启

2、动模拟地开关量输入直流模拟量电源模块dc5vdc-12vdc+12vdc24v-dc24v+屏蔽接地工作电源ac/dc220v24v-24v+基板输出模块电压模拟量状态信号电压方波分、合闸控制dc24vdc ±12v控制电源正控制电源负合闸驱动分闸驱动母线电压合闸控制分闸控制通讯信号3.1.1 电源模块电源模块是一个宽稳压、高抗干扰的模块式稳压电源，外加工作电源（220v交流或直流）经电源模块变换成5v，±12v，24v低压直流电源，为单元内单片机系统及接口电路提供工作电源。电源模块额定参数：a输入电压：ac220v+10、-20；dc220v+10、-20b输出电压及负载

3、电流： 输出电压等级5v+12v-12v24v 额定负载电流1.5a04a02a03a3.1.2 输入模块输入模块上安装交流电流、电压信号变换器，将发电机来的额定值为5a的交流电流信号、额定值为100v的零序电压及检同期的系统交流电压信号隔离并变换成04v的低电压信号后供a/d采样。3.1.3 输出模块输出模块电路原理如图【3-2】所示，由驱动主电路，分合闸控制电路，分、 合闸回路监视电路，防跳回路，控制电源监视电路等部分组成。除输出电路外，本模块还装有3个将额定值57.7v交流电压信号变换成低电压的相电压变换器。kckcqfkccr1b1ktktqftqfk1wc+kdx24v-wc-【3-

4、2】 输出模块原理图hl24v-r2r3控制电源指示分、合闸回路指示主回路fk2kchzk24vfk2kttzk控制回路fk1防跳分闸合闸合闸分、合闸回路检测分闸防跳控制电源 监视3.1.4 主模块主模块是整个单元的核心部分，其结构原理框图如图【3-3】所示。该模块由单片机系统，模拟量输入电路，开关量输入电路，控制输出电路及通讯接口等部分组成。模块的核心器件选用16位嵌入式单片机87c196cb，做到总线不出芯片，全部外设采用口操作方式。【3-3】 主模块电气原理框图 87c196 cbtxdrxd去管理模块时钟电路eepr0m复位电路can通讯接口canhcanl多路a/d接口电路光电隔离器

5、di1di16滤 波 电 路ai1（ac04v）ai15逻辑组合电路驱 动 电 路k1k1v2k2k6tgnd电压方波3.1.5 管理模块【3-4】 管理模块电气原理框图89c51rd+ 键 盘rxdtxd接87c196cb 复 位 电 路 指 示 灯 lcd管理模块的核心器件是一片嵌入式单片机89c51rd+，以i/0方式接收鍵盘命令、驱动lcd显示及指示灯，实现人机对话；以串行通讯方式与主单片机87c196cb交换信息。管理模块实质上是一个智能人机接口，其原理框图如图【3-4】所示。3.2 单元的工作原理edcs-6300系列中、小型发电站综合自动化装置的每一个单元均是一个能独立完成某一功

6、能的微机自动控制装置。3.2.1 信号采样模拟信号采样§ 由系统tv、ta送来的额定值为057.7（100）v和05a的交流电压、电流信号，经输入模块上的电压、电流变换器隔离并变换成低电压信号后，送到多路a/d转换器的各输入端。主单片机87c196cb在采样程序控制下启动a/d转换，将各模拟通道a/d转换结果读入单片机系统。开关量信号采样§ 各开关状态信号经主模块上的接口电路和光电隔离后，由单片机高速读入。频率信号采样§ 母线电压和线路电压经电压变换器变换成低电压信号后，再由过零比较器变换成方波信号，这两个方波信号由单片机的高速计时入口读入，计下方波两相邻上升沿间

7、的时间即为电压的周期，母线电压方波与系统电压方波上升沿间的时间即为两电压的相位差。3.2.2 信号处理交流电流电压信号处理§ 经a/d转换得到的电流、电压采样值，经付氏变换后，可得到相应电流、电压的有效值及相位差。保护电流和电压供保护程序判别保护动作使用。电压及测量电流值，经角度补偿后，可求出有功功率p、无功功率q、功率因数cos。将p、q对时间积分可求出有功、无功电度。开关状态信号处理§ 经高速读入的开关状态信号，经软件滤波后获得各开关状态及变位时间等信息。频率信号处理§ 采样得到的各时间信号，经运算可得频率及相位差信号。3.2.3 保护原理发电机故障保护发电机

8、故障保护§ 根据发电机机端电压、零序电压、电流，中性点电流及转子漏电流等的有效值及相位关系，判别发电机是否发生相间及匝间短路，定子及转子一点接地等故障，如发生则瞬时或延时发保护动作命令，将发电机由系统切除并根据需要分灭磁开关及停机。励磁故障保护§ 根据发电机机端测量阻抗、机端电压、系统电压、励磁电压、励磁电流等参数，判别发电机是否发生过电压、失磁或励磁异常等故障，如发生则延时发动作命令，将发电机由系统切除，并分灭磁开关或设置停机。发变组及升压变保护短路故障保护§ 根据升压变高压侧电压、电流、低压侧（或发电机中性点）电流的有效值及相位关系，判别升压变或发变组是否发生

9、相间或匝间短路故障。如发生，则发动作命令，将升压变或发变组由系统切除。如系发变组，还需停机及分灭磁开关。瓦斯温度保护§ 根据瓦斯继电器、温度继电器状态及油温，判别是否有重瓦斯、轻瓦斯及温度过高或温度升高等信号。如有，则发信号或发命令将升压变（或发变组）由系统切除。如温度升高，则启动风扇。系统故障保护§ 根据机端电压、电流的有效值，负序分量及相位关系等参数，判别系统是否发生相间或接地故障，使发电机过流及负序过流，如发生则延时将发电机切除。如系统负荷过重，造成发电机过负荷，则发信号并可延时分闸切除发电机。3.2.4 发电机自动控制原理同期并网§ 当收到同期并网命令后，edcs-6330或6370单元的控制软件将检压差及频差。如压差及频差不符合同期并网条件，则发命令增减励磁（升、降机端电压）及升降转速（增减机端电压频率），使系统电压与机端电压的压差及频差满足同期合闸要求，