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1、电站自动化同期接线新设计摘 要 发电厂和变电所断路器的同期操作是电站中频度最高且要求最严的操作，遗憾的是当前我国各类电站90%以上有同期问题的断路器本应实现同期操作自动化的，而至今还是手动同期，或是使用原理极为粗糙的所谓检同期。究其原因，首先是源于自动同期装置的功能缺陷，装置不具备自动识别差频并网和合环并网的功能。其次是各级调度部门忽视了在系统潮流计算的基础上，向各电站实时下达合环点允许合环操作的电气参数定值。此外，还有实现全部断路器的同期操作自动化将带来同期接线设计和布线的复杂化。为了彻底改变当前因同期操作阻滞电站自动化进程的局面，我们不仅设计能自动识别并网性质的各类微机自动同期装置，而且推
2、出了与之配套的同期装置自动选线器，从而大大简化了电站同期接线的设计、施工，并为实现发电厂和变电所全部断路器的操作自动化打下了基础。本文将着重介绍SID-2X型多同期点共用同期装置自动选线器的原理及使用，作为设计部门和运行单位改进同期接线设计的参考。关键词 选线 自动选线 多路开关 合环并网 SID-2X型选线器是为发电厂或变电站多个并列点断路器共用一台自动同期装置进行同期接线切换而设计的，选线器可接受上位计算机通过RS-485现场总线发送的选线控制命令实现并列点的切换，也可接受上位机一对一的点动开出量控制，完成并列点的切换。如果需要，还可通过一对一的同期开关实施选线控制。选线器的诞生，将大大简
3、化多并列点共用一台同期装置的同期接线设计，也减少了现场二次线的施工工作量。 SID-2X型选线器是为深圳市智能设备开发有限公司SID-2系列各类同期装置配套设计的，适用于新站设计或老站改造的发电厂或变电站。选线器不仅适用于原来按同期小母线集中同期方式设计的厂、站，也同样适用于新设计具有DCS的发电厂。实现DCS不主张多台发电机共用一台同期装置，但并不意味一台发电机的专用同期装置只服务于一个并列点，而是该台同期装置应囊括与该台发电机相关的所有并列点，例如: 机端断路器、发一变组高压断路器、高压厂用母线断路器及相关的起备变断路器等。因此，选线器对实现DCS的发电机也是必要的。由于大量同期装置只是为
4、差频并网设计的，例如由发电机端断路器或发变组高压侧断路器并网。但这些同期装置不能胜任同频并网的操作，而在电站内不少断路器都可能碰上合环并网的问题，例如发电厂厂用电系统中的很多操作都会遇到合环操作。过去在同期装置不能胜任的情况下只能请出备自投装置来完成厂用电的正常操作。而备自投装置则是用一个毫无道理可言的同期检查继电器来回避合环操作时所遇到的功角问题。是否可以进行合环操作的允许功角需要通过不同运行方式的计算来确定，而不是整定一个一成不变的角度来应付。合环点两侧的角度是正在运行的另外半环的功角，理论上可以在0o90o间，如果用备自投装置整定的固定角度来限制操作，则必定出现本可以合闸的线路而被闭锁掉
5、了，或者当时不能合闸的线路通过STK开关退出同期闭锁继电器TJJ强行合上后导致保护误动或失步而再次跳闸。为此，我们设计的各类同期装置都能自动识别它将要操作的断路器是处在差频并网还是合环并网状态。如是合环并网，它将依据装置内经过计算的允许功角定值来决定是否执行合闸操作，该定值应确保在实行合环操作后的潮流变化不致导致保护误动或失步。如是差频并网，它将捕捉第一次出现的零相差实施无冲击同期操作。这比备自投装置的操作要合理得多和快速得多。因此，我们力主备自投装置的任务是事故情况下实现备用电源的快速自动投入，而厂用电系统的正常操作应由具备自动识别并列点并网性质并有确切允许功角整定值的自动同期装置来完成。一
6、台同期装置供多台发电机共用对中、大型发电厂是不合理的，一台同期装置只管一台发电机的一个同期点也是不合理的，合理的设计是一台同期装置应统管与该发电机相关的全部同期点。而对于变电所，多条线路共用一台同期装置则在一些情况下是合理的，因线路的操作机会较少。同期选线器即是为这一目的服务的。一、 功能概述 主要功能1) SID-2X最多具有8个多路开关模块通道对8个并列点的同期信号进行切换;2) 接受由上位机经RS-485总线发来的选线指令，控制指定的多路开关进行选线操作;3） 接受由上位机发来的点动开关信号控制指定的多路开关进行选线操作;4） 在并网过程中，如遇到紧急事件，选线器可接受由上位机发来的紧急
7、中止同期命令执行紧急中止同期操作;5) 选线器具有自检功能，可提前预告多路开关通道故障状态;6) 在选线器上有8个指示灯指示被选中的多路开关通道号;7) 选线器具有闭锁重选功能，确保每次只选通一路多路开关;8) 选线器的CPU模块故障时，可在选线器面板上手动操作8个带“唯一性”闭锁钥匙的开关进行人工选线操作;9) 选线器可将切换后的同期电压作为手动同步的同期表使用，并有接口与手动的调压、调速和合闸按钮相连，以便在同期装置故障时实施手动同期操作;10) 具有RS-485接口，地址码可在199之间设置，通讯波特率可选300、600、1200、2400、4800、9600;11) 选线器采用了全封闭
8、和严密的电磁及光电隔离措施，能适应恶劣的工作环境;12) 选线器供电电源为交直流两用，能自动适应110V、220V交直流电源供电。2、技术指标1） 工作电源110220伏交直流电源均可，功耗不大于30伏安。2） 抗干扰性能: 符合IEC2553） 绝缘强度: 弱电回路对地: 500伏50赫1分钟强电回路对地: 1500伏50赫1分钟强弱电回路间: 1000伏50赫1分钟4）工作环境: 工作温度: -20oC50oC贮存温度: -10o60o相对湿度: 不大于80%二、 工作原理选线器由下列部件组成: 微控制器:其功能如下:1）接受由上位计算机经RS-485总线发来的选线指令，控制指定的多路开关
9、进行选线操作。2）接受由上位计算机发来的点动开关信号控制指定的多路开关进行选线操作。使用点动开关信号的原因是因同期过程所需时间是不可预计的，因此启动同期装置的命令不能设置一个固定时间，只能由选线器来保持点动信号，直至并网成功为止。3）在并网过程中，如发生紧急事件，上位计算机可发送一闭合的开关量给选线器，执行紧急中断同期过程。4）接受由现场一对一同期开关按钮发来的开关信号控制指定的多路开关进行选线操作。5）同期过程结束，选线器自动退出同期装置。6）闭锁重选确保先选有效，或撤除错选信号复位后再选。7）用8个指示灯指示选中的并列点。8）选线器在待命状态时，将定时进行各通道自检，若检测到有通道故障，选
10、线器将发报警信号，并在面板上由对应指示灯指示故障通道。2、 多路开关:其功能为接收微控制器发来的选线信号完成将指定并列点的全部同期信号转接到同期装置的输入端。同期信号包含以下内容:1）供检测同期条件的并列点断路器两侧PT二次电压单相信号。2）供监视并列点断路器两侧PT二次断线的三相PT二次电压信号及任一相空气开关或熔丝前的PT二次电压信号。对不需进行单侧无压合闸的并列点可不输入此组信号。对只可能发生在某一侧无压时才有单侧无压合闸需要的并列点，只输入该侧的三相PT二次电压及空开或熔丝前电压信号。3）供监视并列点断路器两侧PT二次断线的开关量信号，断线时闭合。本信号和信号只需一种即可。4）供反映断
11、路器分合状态的断路器辅助接点信号，断路器合时闭合。5）执行断路器合闸操作的同期装置输出开关量信号。6）对于发电机型并列点，执行自动调频和调压的同期装置输出开关量信号，而对于线路型并列点则为输出频差越限、压差越限、功角越限、同频等遥信用开关量信号。7）并列点选择开关量信号，闭合时选中。8）来自DCS启动该并列点同期的多路开关的板选开关量信号，短暂闭合即选中。3、 转接部件:有些同期信号不需经过多路开关切换，而直接通向同期装置，这些信号由选线器中的转接部件直接转接到同期装置，信号如下:1）远方复位同期装置的开关量信号，短暂闭合即复位。2）供运行人员确认可进行单侧无压合闸操作的确认开关量信号，闭合为
12、确认。3）同期装置报警、同期装置失电等开关量信号，闭合有效。4）智能同步表功能选择开关量信号，闭合时为选择此功能。5）RS-485串行接口通讯信号。6）同期装置自检完成后发给DCS的“同期装置准备就绪”信号，此信号也可发给DEH。7）由DCS或手动同期开关输入的12个并列点启动同期点动开关量信号，闭合有效。8）同期装置和选线器电源。4、拔码开关选线器的公共信号模块上设有B1、B2、B3三个8位拨码开关，其功能设置如下:1）B1为设备号拨码开关选线器如同其他的智能终端一样，具有独立的设备号，以便上位机通过RS-485总线进行寻址。选线器的设备号通过B1上的8位拨码开关设置，14位代表个位数，58
13、位代表十位数，采用BCD码设置，设备号可在199之间任意设置，选线器投运前应先设置好设备号，不能与其他联接在同一RS-485总线上的智能终端同设备号。2）B2和B3的14位为设置多路开关的投退状态。选线器中切换同期信号的多路开关最大配置为12路，而实际使用一般会低于12路，或者由于某1路因故障需退出。则需对B2和B3进行相应的设置，B2的18位分别代表18路多路开关的投退状态，B3的14位分别代表912路多路开关投退状态。把相应的位拨至“on”状态表示对应的多路开关处在投入状态，选线器在自检时，只对这些投入的多路开关进行检测。3）B3的58位代表与上位机通讯的波特率设置，波特率设置对应表如下:
14、“0”代表拨码开关在“off”位置 “1”代表拨码开关在“on”位置，选线器的波特率必须与上位机的设置相同。5、 方式选择开关选线器在正常工作时，面板上的方式选择开关处在“自动”位置，一旦选线器的CPU模块故障，导致不能正常接收到上位机或同期开关的信号，此时需把面板上方式选择开关置于“手动”状态，然后通过面板上配备的可用一把专用钥匙对12个手动开关中的任一个实行手动操作，为了防止一次同时投入多个开关造成重选，每台选线器的8个带锁开关只配一把钥匙。钥匙插入开关后右旋即完成选线操作，左旋可拨出钥匙并退出选线。6、 电源:选线器电源交、直流通用，并与同期装置共用。选线器可全天候带电运行，也可短期带电
15、，而同期装置只在同期过程中带电，同期过程结束后由选线器延时2秒后断开同期装置电源。选线器的原理框图如下:三、结构8路选线的结构如下:8路选线器采用19英寸机箱，8路机箱安装尺寸如下:括弧内为12路的尺寸每个多路开关插件的端子接入与该并列点相关的同期信号，公用的同期信号由公共信号端子和航空插座X3接入，航空插座X1和X2与同期装置相连，配有专用的连接电缆，选线器的电源与同期装置共用，在未接收到合法的选线指令时，同期装置处于断电状态。在选线器的面板上有电源指示灯、8或12个多路开关状态指示灯、选线器复位按钮、方式选择开关和带锁手动选线开关，在选线器处于正常待命状态时工作方式选择开关处在“自动”状态。多路开关状态指示灯有三种状态：绿光表示该路被选中，红光表示该路开关自检有故障，不发光表示在待命状态。
