ssc510安全稳定紧急控制装置

334453556原理说 装置测量原 装置启动原 故障判别原 定值整定及说 5.115.226背板端子布置 基本交流模件电原理 电压切换模件电原理 电源模件电原理 出口模件电原理 装置简SSC510站的就地控制也可以该装置为基础构成区域稳定紧急控制系统以解决某个区域的安全稳定问题该装置结构紧凑采用模块化设计通用性强可以适用于电网暂态稳定控制电压频率紧急控制系统解列切机切负荷等需要紧急控制的场合测量厂站的出线潮流机组出力主变潮流及线路发电机变压器等断路器开关位置母线电压及频率等判断厂站进出线母线 主变的故障状态自动判别其故障类当系统发生故障时按照事故前运行方式故障类型依据预定的控制策略表判别系统是否稳定及应采取的控制措施发出切机切负荷解列或快关汽门等控制命令当收到远方的故障信息或控制命令时查找本地策略表或经本地判别后发出相应的采用基于稳定及灵敏度的策略表类型及多种改进的策略表方法不但降低了策除了实现以上功能该装置还有如下特点装置采用大屏幕全汉化液晶显示器可显示158个汉 显示信息可独立整定多套定值供改变运行方式时切换使用大资源设计决策分配模件主CPU及稳控功能模件从CPU的为32位微处理器配以大容量的RAM和FlashRAM使得本装置具有极强的数据处理能力和能力可记录的录8501000FLASHRAM中装置掉电后A/D14A/D使本装置具有极高的测量精度采用CAN网及SPI网作为内部通讯网络 传输消除了稳控装置中的通信瓶颈问题装置采用背插式机箱结构和特殊的措施能通过级瞬变干扰 扰试验装置整体具备高可靠性组屏可不加模件通口方式选择灵活与变电站自动化系统配合可实现远方定值修改和切换事件记录及录波数据上传压板投退和遥测遥信跳合闸细微的软件自动调整完善的自检功能装置中无可调节组件无需在现场调整采样精 同时可提高装置运行的稳Psmate测试设备的研制本装置设有两个通 口可根据需要构成以下几种配置方 另一路用于通信打 技术参额定直流电 220V或110V订货注明3相电 100 33线路抽取电压100V或100 3交流电 5A或1A订货注明额定频 直流回 交流电压回路0.5VA/交流电流回路0.5VA/各CPU及通口模件的输入状态量电 24V18V30Vb)GPS18Vc)各CPU输出状态量光耦输出允许电18V电 电 采样回路精确工作范围10误差电 0.2 电 0.04In 信号回路接点载流容 信号回路接点断弧容 电 电 功率频 整组动作时间一般500V的兆欧表测量其绝缘电阻 正常试验大气条件 各等级的各回路绝缘电阻不小100M50Hz电压2000V1试验而无击穿闪络及组件损坏现象试验过程中任一被试回路施加电压时其余回路等电在正常试验大气条件下装置的电源输入回路交流输入回路输出触点回路对地 能承受1.2/50µs的标准雷电波的短时冲击电压试验开路试验电压5kV装置应能承受GB/T2423.9规定的恒定湿热试验试验温度为+40 2相对湿度(933)试验时间为48h在试验结束前2h内根据技术条件的要求测量各导电电路对外露导电金属部分及外壳之间电气上不联系的各回路之间的绝缘电阻应不小于1.5M介质耐压强度不低于规定的介质强度试验电压幅值的75GB/T14598100kHz1MHz试验电压2500V1000VGB/T14598的表所列临界条件叠加干扰试验电压装置不误动不拒动GB/T14598.10-1996IV4kV偏差为10的快速瞬变干扰试验试验期间装置应无误动或拒动现象GB/T14598.14-1998IV8kV允许偏差为15空气放电试验电压为15kV允许偏差为15的静电放电干扰试验GB/T1453719934.2.2I硬件说本装置外形为19英寸4U标准机 采用整面 背插式结整面板上包括大屏幕液晶显示 全屏幕操作键 信号指示灯2401281616815全屏幕操作键盘包括上下左右方向键加(+)减(-)键确认键(E)取消键(Q信号信号指示灯包括装置运行指示装置告警指示突变量起动指示装置动作出口指示以上四个信号位于液晶显示器下方1#线路(或机组)出口指示2#线路(或机组)出口指示3#线路(或机组)出口指示4#线路(或机组)出口指示5#线路(或机组)出口指示6#线路(或机组)出口指示7#线路(或机组)出口指示8#线路背插式结构即插件从装置的背后插拔各插座间的连线在整母板上母板位于机箱的前部该结构具有以下优点各插件自带可插拔端子母板上只有保护的5V和24V电压等级回路连线强弱电完全分开可大大减少外部电磁干扰在弱电侧的耦合增强装置的能力提高其可靠性和安全性可使母板连线按总线方式布置使装置在功能配置上具有很强的灵活性可以根据用户的需要更换或增加部分模件扩充或更改装置的功能本装置由以下模件构成交流变换模件AC综合切换模件(EXG)决策分配模件主CPU稳控功能模件从CPU通口模件COM电源模件POWER出口及信号模件OUTPUT人机模件MMI位于整面板后部及其它可选配模件主要模件及背板端子布置图见附图61交流变换模件交流变换模件AC有9个电流变换器和3个电压变换器用于将TA和TV的电流电压信号转换为弱电信号供模/数A/D转换用并起强弱电作用9个电流变换器TA分别变换三路全相电流(Ia,Ib,Ic)3个电压变换器TV分别变换一路全相电压(Ua,Ub,Uc)所采用的变换器都是精度高角差小的测量级变换器可以精确地测量线路变压器或母线的功率频率角度等量值交流变换模件电原理图见附图62稳控功能模 从稳控功能模件从CPU用于转换并处理来自于AC模件的交流输入量计算出功率有功及无功频率相角线路运行状况等量值若有突变量起动再根据计算特征量及开6CPU插件每个插件可以处理3条线路各CPU并行工作对各线路的处理相对独立提高装置的稳控功能模件从CPU由A/D转换状态量输入状态量输出用于跳合闸脉冲输出告警信号输出闭锁继电器的开放及其它信号输出微处理器CPURAMROMFLASHRAMEEPROM等构成高性能的微处理器CPU32位大容量的ROM256K字节RAM256K字节及FLASHRAM1M字节使得该CPU模件具有极强的数据处理及记录能力可以实现各种复杂的故障处理方案和记录大量的故障数据C的可靠性可移植性和可性各种与CPU有关的器件集中于一块插件上各输入输出状态量皆经光耦本模件当主处理器工作异常辅助处理器驱动上述闭锁继电器闭锁继电器的需掉电方能复归双处理器相互监 确保了装置工作的可靠信号告警输出31从CPU从CPU模件的端子主要用于接入该CPU所需的压板及输入输出信号位置信等模/数转换A/D采用14位高精 高稳定 高速 多信道并行转换器 精0.04In精确工作电压达0.2V提高测量精度及速度各模拟量经低通滤波可有效滤除高次谐波而对基波量的衰减不到1且各信道模拟量的衰减率及相移皆能达决策分配模 主该模件的硬件与上述从CPU模件相同只是取消其A/D转换部分其功能是接收预决策系统送来的策略表与各从CPU交换实时信息并依实时信息查找控制策略再下发给本MMICANCPUSPI通即内部采总线通信大大减少通信总线的压力提高了通信效率从而提高了整个人机模件MMI模人机模件MMI安装于装置整面板后该模件包括微处理器32位大容量ROM512K字节RAM1M字节FLASHRAM1M字节EEPROM状态量输入输出通信控制器件时钟大屏幕液晶显示器240128全屏幕操作键盘信号指示灯等本模件主要用于人机界面管理主要功能为键盘操作管理液晶显示打印信号灯指示与调试计算机变电站系统或安全稳定控制预决策系统通信GPS对时分/秒脉冲对时以及与各CPU主或从交换信息CPUCAN100kbps突破了装置内部通信的瓶颈提高装置对外通信有三个端口一个设置在面板上两个设置在通口模件的背板上在面板上的为RS232串口用于和PC机连接在通口模件的背板上的通信端口可根据需要当本装置构成区域安全稳定控制系统时可采用以太网接口与安全稳定预决策系统构成以太网络通信系统大大提高信息传输的实时性能当本装置接入变电站自动化系统时在通口模件的背板上的端口2可设置成RS422或485接口CAN网络接口LONWORK网络接口及光纤接口等可以满足不同的自动化系统需要背板上的端口1可设置成RS232接口用于驱动串行 或RS422/485接口用于与工程师站通信或集中打印通信规约采用IEC870 103规人机模件MMI电原理示意图见图3

CPU控制等信号告警输出32MMI通口模件通口模件COM主要有两种功能本装置各CPU所需公共输入状态量包括GPS脉冲输入由此模件经光电转换后接入装置母板供各CPU模件共享另一主要功能为MMI模件上的通信功能经本模件接出或转换为相应物理接口输出用于变电站自动化系统通信及本模件通口可根据变电站通信系统的物理媒介选择以下接口方式 双以太网接 2RS232RS485/422和RS4853RS232RS485/422和CAN4RS232RS485/422和5光纤接口RS232/485电源模件POWER电源模件POWER用于将变电站内直流电源转换为保护装置工作所需电压本模件输出一路5V一路12V24V电压5V电源用于装置数字器件工作12V电源用于A/D24V24V3为增强电源模件的能力本模件的直流输入及引出端子的24V电源皆装设滤波器电源模件电原理图见附图64

图

出口及信号模件OUTPUT出口及信号模件OUTPUT主要由继电器构成包括出口继电器CKJ信号继电器XJ突变量启动继电器等可以为每条线路提供6组独立的控制接点输出及2组信号接50W可接入操作箱出口回路为提高可靠性,出口均设闭锁回路只在突变量启动继电器动作后才解除闭锁出口及信号模件原理图见附图 电压切换模件本模件为可配模件由一些切换继电器组成用来切换母线电压用于双母线切换或63本模件设音频或光纤通口音频插件或光纤插件可根据需要配3.2.11本装置设有一个备用插件位置当需扩充装置功能时可以安装相应模件备用模件中可以包括光纤接口扩展操作回路接点数的继电器模件等该模件也可根据用户特殊要求设计以上模件的原理图另行说明本装置在总体设计及各模件设计上充分考虑可靠性要求在采样数据传输程序执行信号指示通信等方面尤其注重经试验在本装置任何端子上实施4kV瞬变干扰脉冲15kV8kV传输错误未出现CPU复位未出现异常信号或异常液晶信息显示保护不拒动不误动远高于要求由于本装置在能力上有充分考虑故本装置组屏时不需要安装另外的交直流输 原理说安全稳定紧急控制系统是当电力系统由于扰动进入紧急状态或紧急状态,为防止系统稳定破坏运行参数严重超出规定范围 的控制目前 根据控制决策表形成方案的不同安全稳定紧急控制系统由以下两种方式实现其一是离线预决策实时匹配即控制策略表由离线计算形成并存放在紧急控制装置内若有事故发生 由紧急控制装置查找控制策略表而实施控制策略从而维持整个系统的安全稳定其二是 预决策实时匹配即控制策略是按当前的运行方式及给定的预想事故集计算出来 并传递给测量执行端的紧急控制装置实时刷新其控制策 紧急控制装置一旦检测到故障便快速地查找当时的控制策略表而实施控制策略从而保持系统稳定本装置既可作为离线方式下的决策出口装置又可作为方式下的 该装置的硬件配置已如上述它 在装置内的程序共同实现的功能如

略略

口图 1安全稳定紧急控制装置的基本构其基本工作过程为装置实时检测系统的状态量并计算出一些特征量如PQ IfIP等一方面供自己判断用另一方面可以通过数据信道传送给主站端或其它子站端决策判断用然后利用这些特征量或其它厂站送来的信息确定系统的运行方式及运行状态若有故障发生则根据故障类型故障对象及当时的运行方式查找控制策略 安全稳定紧急控制装置影响面大其动作行为甚至方式下控制策略表的确定都14位多信道带采样保持的高速并行A/D对相关电气量同时采样并保持每采样20点采样一次的时间只需3s,大大减少了因采样信道的延时带来的误差另外本装置还对前置变换器件的线性范围精度控制角度偏移提出了更高要求电压电流功率UIPQ测1u2kk电压有效值 1u2kk1i1ikk1

k

(uakiakubkibkuckick)uak等表示 或ub 的第k点采

120

i

20k

a(k5)

b(k5)

c(k5)

ak 本装置的频率是根据不同间电压取样的角度偏移采用快速算法用软件算出无需附加硬件在高速处理系统中用该法测出的频率精度高速度快简单可靠完全能够满足相角是依公式tg1P算出该 性能 每1ms都能得到一个新 Q42所示本装置设置的启动组件有电流突变量功率突变量过电流频率变化率频率高或低低电压等每个组件都可以用控制字或压板投入或退出以适应不同的安全稳定控制场合区域稳控系统电压稳定频率稳定等其中任一启动组件动作都使启动继电器动作 P|=|P0-P(0- P|=|P0-P(0- 1 I|=|ik-i(k- 高/ 高/ 1 装置既可自动识别和区分系统的故障类型包括线路的单相瞬时故障单相永久故障和相间短路故障母线故障和复杂故障等也可与保护跳闸信号配合进行故障判别P(0-0 &0 任两相 任两相 0一相 , 一相 , &

P(0-0 &0 任两相 任两相 至少一相至少一相 , t<trs有两相跳闸& 至少一相至少一相 ,且 11三相 ,三相&

1 1 & & 2个厂站构成的安全稳定紧急控制系统为区域安全稳定紧急控制系统其构成如图43所示一般由一个主站若干个子站和多个执行站组成各站之间用信道相连相互交换系统运行信息传送控制命令SSCSSCSSC图 3区域安全稳定紧急控制系统的构若控制策略表形成则主站内要设决策主机其作用是根据各子站及本站SSC510EMS控制策略形成控制策略表并下发给各子站的SSC510测量执行装置一旦有事故发生各装置迅速查找控制策略表确定并执行控制策略若控制策略表离线形成各厂站的SSC51