TPM300-2無擾動穩(wěn)定控制裝置技術(shù)

TPM300-2系列

微機無擾動穩(wěn)定控制裝置

技術(shù)說明書

合富共展機電科技有限公司

二0一二年六月目錄TOC\o"1-5"\h\z1．用途12．主要功能13．技術(shù)參數(shù)24．硬件說明45．切換功能66．母線保護功能107．閉鎖及報警功能108．測量顯示、事故記錄、錄波、通信119．切換（合閘）原理1310．開孔尺寸1711.附圖18TPM300-2型微機無擾動穩(wěn)定控制裝置技術(shù)說明書TPM300-2型微機無擾動穩(wěn)定控制裝置技術(shù)說明書#裝置失電裝置開關電源輸出的+5V,±15V,+24V任一路失電都將引起工作異常，特設電壓監(jiān)視回路，一旦失電立即報警，該功能采用繼電器實現(xiàn)，不依賴CPU工作。8.測量顯示、事故記錄、錄波、打印、通信測量顯示■液晶顯示母線I段電壓U1AB,U1BC,U1CA,Ila,lib,lie■液晶顯示母線II段電壓U2AB,U2BC,U2CA,I2a,I2b,I2e液晶顯示進線一電源電壓UklAC（或UklBC、UkiCA）液晶顯示進線二電源電壓Uk2AC（或Uk2BC、Uk2CA）液晶顯示母聯(lián)電流Ima,Imb,Ime面板燈指示進線一、進線二、母聯(lián)開關的常開、常閉接點狀態(tài)當裝置檢測到有閉鎖或故障情況時,液晶屏上將自動推出“異常報告”畫面,顯示閉鎖或故障原因。如果是裝置內(nèi)部故障,面板“裝置故障”燈將點亮。也可通過液晶菜單上的“異常報告”子菜單查看閉鎖及故障情況。事故記錄裝置只要起動切換（包括人工切換）,裝置將記錄動作時間、起動原因、切換方式、切換邏輯以及各個動作時刻的進線電壓、進線電流、頻差、相差等相關信息。所有事件信息都將進行記錄保存,而且并不因掉電或復歸而丟失。同時記錄事件信息和發(fā)生時間。錄波及輸出裝置起動切換后,對起動前5個周波,起動后5秒對頻差、相差、母線電壓、進線一電流、進線二電流進行錄波。將數(shù)據(jù)通過USB下載到計算機中進行顯示或打印電流電壓錄波曲線，并作分析。通信裝置通過通訊管理模塊，可同時提供兩種通信：雙路RS485、一路為CAN現(xiàn)場總線，可以實現(xiàn)與電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)通信，或者用于接入DCS系統(tǒng)，默認規(guī)約為MODBUS；同時支持以太網(wǎng)通訊，支持IEC61850。。GPS對時裝置不僅自身帶時鐘，還可通過通信進行對時，支持IRIG-BTTL電平或RS485對時，與GPS進行精確對時，誤差＜2mso9.切換（合閘）原理圖3母線殘壓特性示意圖和可能的切換位置供電系統(tǒng)雙進線的配置方式時：雙進線之一向母線供電，兩斷路器中一臺合閘，另一臺分閘，鑒于短路電流的原因，經(jīng)常不允許兩條線路同時合閘，兩進線解列運行，此時，母聯(lián)開關為合位或者雙進線加母聯(lián)的配置方式時：鑒于冗余的原因，電力負荷被分配在兩段母線中，母聯(lián)斷路器正常情況下處于分閘狀態(tài)。在故障時為斷電時間最短，快速切換是最優(yōu)的切換方式。如果電網(wǎng)的狀態(tài)不允許這種切換方式，則選擇其它速度稍慢的切換方式。圖3所示為一典型的母線電壓衰減特性和可能的切換位置?？焖偾袚Q在切換起動瞬間，如工作電源和備用電源的參數(shù)在定值范圍以內(nèi)則可進行快速切換，即工作電源和備用電源間的相角差、頻差在定值范圍之內(nèi)。試驗表明，母線電壓和頻率衰減的時間、速度，主要取決于該段母線的負載。負載越多，電壓、頻率、下降得越慢。而相同負載容量下，負荷電流越大，則電壓、頻率下降得越快。實際普遍采用快速開關切換，快速切換在頻差范圍內(nèi)，通常由相角來界定，如55。，如果開關的固有合閘時間為100ms,則合閘命令發(fā)出時的角度約需提前35。，即可以實現(xiàn)備用電源電壓與母線殘壓向量夾角20。以內(nèi)快速切換，同時對于設備是安全的。這種情形下的無電流的切換時間只取決于斷路器分合閘的時間差。對現(xiàn)代斷路器而言，這一時間差通常在數(shù)毫秒內(nèi)，因此可認為切換是在不斷電的情況下實現(xiàn)的。圖4為一典型快速切換示波圖，其觸發(fā)時間間隔取決于切換采用同時、串聯(lián)方式。圖4快速切換的波形圖圖5同相切換的相量圖1母線電壓U備用電源電壓2工作電源電流byU母線電壓3備用電源電流屮母線電壓與備用電源電壓角差4觸發(fā)時間間隔d屮/dt母線電壓與備用電源電壓角速度5無電流時間大觸發(fā)時間間隔取決于同時、串聯(lián)等方式大連接窗口取決于合閘時間和d屮/dt

同相切換圖5為同相切換的向量圖。母線電壓相量繞備用電源電壓相量旋轉(zhuǎn)，在首次最小差壓時，即相角差為零，實現(xiàn)切換。連接窗口取決于備用電源開關合閘時間和djdt。圖6為同相切換波形圖。首先，有故障的進線應立即分閘，與其相連的用電設備上的電壓按其固定的特性曲線衰減。其次，存在一系列可能滿足同相切換判據(jù)的合閘時刻點。如能較精確地實現(xiàn)過零點合閘，母線電壓衰減到65％－70％左右，設備出力下降不是很大，備用電源合上時沖擊最小，且對設備的自起動很有利。但是由于母線殘壓隨著頻率的下降，電壓幅值和相角的變化越來越快，線性模型和簡單的加速度模型已經(jīng)難以準確地表達電壓幅值和相角的變化oTPM300-2型微機無擾動穩(wěn)定控制裝置采用了頻率自動跟蹤技術(shù)和根據(jù)頻率的大小分段建立數(shù)學模型的方法，準確地表達了頻率、相角、幅值變化的規(guī)律。即完全根據(jù)實時的頻率、相角、幅值的變化規(guī)律，計算出在母線殘壓與備用電源電壓向量相位重合時的時間，當該時間接近合閘回路總時間時，發(fā)出合閘命令。實現(xiàn)精確地過零點即同相，且不受負荷變化影響，對設備的自起動很有利。圖6同相切換波形圖圖7反相時殘壓切換方式波形圖母線電壓備用電源和母線電壓間的差壓工作電源電流母線電壓備用電源和母線電壓間的差壓工作電源電流備用電源電流切換時間備用電源和母線電壓間的差壓工作電源電流備用電源電流切換時間同相切換如下情況作為快速切換的后備功能系統(tǒng)接線或運行方式造成初始角大，快速切換無法實現(xiàn)時；■系統(tǒng)接線或運行方式造成初始角大，快速切換無法實現(xiàn)時；■開關合閘時間長，快速切換無法實現(xiàn)時;某些故障情況下，工作電源斷開時，相位已不滿足快速切換條件時；工作電源和備用電源電源來自兩個獨立的系統(tǒng)，兩系統(tǒng)間不僅存在相位差，而且存在較大頻差時。殘壓切換指當殘壓衰減到20％－40％額定電壓后實現(xiàn)的切換。殘壓切換作為快速切換及同相切換的后備功能。起動和原有進線分閘的條件與同相切換方式相同，只是備用電源的合閘條件與同相切換方式有所不同。只有當母線電壓衰減到某個允許值時，才可合上備用電源。合閘時無須判據(jù)相角或頻率差，這是不同步的切換方式。圖7為殘壓為反相時的切換方式波形圖。殘壓切換雖能保證設備安全，但由于停電時間過長設備自起動成功與否、自起動時間等都將受到較大限制。9.4.快速切換補充說明如果開關的固有合閘時間比較長為150ms,則合閘命令發(fā)出時的角度需提前接近55。，即難以實現(xiàn)備用電源電壓與母線殘壓向量夾角以內(nèi)快速切換，同時對于設備也是不安全的。目前國產(chǎn)真空開關通常都能滿足。系統(tǒng)結(jié)線方式和運行方式?jīng)Q定了正常運行時母線電壓與備用電源電壓間的初始相角，若該初始相角較大，如大于20。（例如：工作電源和備用電源來自兩個獨立的系統(tǒng)），則不僅事故切換時難以保證快速切換成功，連正常并聯(lián)切換也將因環(huán)流太大而失敗或造成設備損壞事故。故障性質(zhì)則決定了從故障發(fā)生到工作電源跳開這一期間母線電壓和備用電源電壓的頻率、相角和幅值變化?？焖偾袚Q能否實現(xiàn)，不僅取決于開關條件，還取決于系統(tǒng)結(jié)線、運行方式和故障性質(zhì)。由于系統(tǒng)電源切換是一個復雜的動態(tài)過程，如：開關跳開時，開關滅弧造成的母線電壓波形畸變；開關量變位時的發(fā)生抖動；事故時發(fā)電機或主變出口先于工作