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1、 MFC2061双微机自动准同期控制器技术说明书 1. 概述1.1 同期两个独立的交流电源系统，欲使它们通过断路器并列运行，在电力系统中称之为同期操作。同期操作在电力系统中很常见却又非常重要，比如发电厂中发电机与电网间的同期并列操作，变电站中一个电网与另一个电网间的同期并列操作等等，这些都是同期操作过程。图1.1 两电源系统同期示意图在图1.1中，G、S为两个独立的电源系统，设它们的表达式分别为要通过断路器DL使它们并列在一起运行，则DL的合闸时刻t在理论上应具备下列条件才能使两电源系统受到的冲击最小。（1）U|UgUS|0；（2）|gS|2fg2fS|0，亦即f|fgfS|0；（3）j-=0
2、。上述三个条件称为同期过程的三个要素。捕捉满足同期三要素的时刻t并使DL合闸的过程即为同期过程，满足同期三要素的点也称为同期点。在同期的三要素中，频率差和相角差这两个要素是一对矛盾体。若两系统的原有相位差j0，而当满足频率相等要素，则j恒定，永远不可能j=0。只有f =fgfS0, 亦即存在频率差时，j才会出现等于0的机会。在实际应用中，电压差、频率差两个要素与相位差要素相比，对于系统和设备的影响要小得多；同时，电压、频率较容易调至满足要求。因此，可以简单地认为，同期过程实际上是捕捉j0的过程，而电压差和频率差两要素仅作为同期时的限定条件，只要U和f在一定范围内即可。1.2 电压和频率调节如前
3、所述，同期过程可以简单地认为是寻找j0 的过程，然而，U和f也必须在规定的范围内。当需要合闸的断路器DL是发电机组的出口断路器的情况下，为了使待并发电机与电网尽快并列，通常情况下，根据U、f实际大小，需要对待并列的发电机主动地进行、f调节，以便尽快地使U和f满足给定要求，进而实现同期并列。因此，电压和频率f的调节也是同期控制器应具备的重要功能。1.3 导前时间与同期预报对于所有的断路器（如图1.1中的DL），从对它发出合闸脉冲起，由“分”位置运动到“合”位置均需要经过一段时间，这段时间被称为断路器的合闸时间，或称固有合闸时间，因断路器的构造原理、操作机构等的不同，合闸时间的长短存在较大的差异。
4、由于合闸时间的存在，因此合闸命令发出的正确时刻应该在同期点出现之前，而提前的这段时间称为导前时间。显然导前时间应等于装置内部软硬件出口时间加开关合闸时间。图1.2 为 u=ug - uS 的波形图，其包络线为它们的滑差波形。当U、f符合限定条件后，显然b点为同期点，若TDL为导前时间，则应在a时刻发合闸命令，这样经过导前时间TDL 后，恰好在b时刻，断路器的主触头才真正合上。图中，T 称为滑差周期，其大小为f尽管被控制在一定范围内，但并非常数，因此T也是一个变数。在b点，ug、uS的相位差为零，而a点处的相位差相应地也是一个变数，这就为a点的确定带来了困难，而MFC2061双微机自动准同期控制
5、器能够正确方便地解决这个问题。u ba t TTDLe 图1.2 滑差波形示意图根据当前滑差和相位差情况，依据一定算法，在临近a点时准确地预报出经过TDL时间后，同期点能恰好出现，这个过程被称为同期预报。同期预报的成功与否直接影响到同期合闸质量。只要能精确预报出a点，则最终实现无冲击同期合闸只是举手之劳了。1.4 特殊情况下的同期除了第1.1节描述的情况需要进行常规同期过程以外，还有一些特殊情况需要由同期装置完成断路器的合闸操作。n 合环当断路器用在线路上时，断路器两侧的电压有可能存在频差，也有可能两侧的频率相等，不存在频差。如果两侧没有频差，说明断路器两侧的电压其实同属一个电网，只是这个电网
6、由于此断路器未合上而在此开环了。这种情况下操作此断路器合闸称之为合环，也叫做环并。合环时，同期控制器在确认两侧电压相角差小于设定值的情况下，合闸脉冲照样发出。不过在这种情况下不存在导前时间TDL的问题，因为此时没有图1.2中的b点。在存在频差的情况下，其同期合闸过程与第1.1节的要求仍然是一样的。n 无压合闸有时待并断路器的一侧或两侧没有电压，这种情况下同期控制器也能完成该断路器的合闸操作。当然，这种“无压”情况下的合闸不再需要满足第1.1节的要求。2. 装置特点和主要技术规范2.1 装置技术特点 极高的可靠性与稳定性MFC2061双微机自动准同期控制器采用高性能双微机（双CPU）结构，双机间
7、互相独立，合闸结果由双机表决输出。同时通过采用多种抗干扰措施与可靠的隔离技术，产品通过了国家标准规定的静电放电、电磁辐射和电快速脉冲群等电磁兼容性试验。软件采用多重冗余设计，加上全面的自检措施，具有极高的可靠性和稳定性，可绝对保证装置不误动。 同期速度快、精度高采用现代控制理论，引入人工智能思想，正确预测同期点。快速跟踪电压和频率，调节待并发电机组，使之以最快的速度进入给定区域，确保在出现第一个同期点时精确无误地将断路器合上。 功能强、适用范围广装置既可用于各种类型电厂发电机的断路器同期并网操作，又可用于各种电压等级变电站的断路器同期并网操作，装置能自动识别环网运行工况，实现断路器的环网并列；
8、同期对象可达8个，经扩展可达16个，且能根据不同对象，自动取其相应的同期定值，完成这些不同对象的同期合闸；既支持线电压同期，又支持相电压同期；可自动实现转角补偿功能，补偿因/Y接线可能引起的相角差和电压差； 压差Uh、Ul，频差fh、fl可分别单独整定，以利于控制并网时的功率交换及消除PT变比不一致的影响。 完善的遥控功能MFC2061既可独立运行，亦可以接受来自于其它控制设备的遥控命令，非常方便地实现与其它计算机监控系统的配合使用；遥控方式可以是遥控点遥控，也可以是标准的RS232C/RS485串口以流行的MODBUS规约遥控；装置自动感受RS232C/RS485通讯信道，与其工作信道实现通
9、讯。装置在接受遥控操作时，根据遥控命令的要求，自动输出同期切换信息，以使在MFC2061接受到遥控命令的同时,有关同期切换装置能迅速正确地完成相关同期信号的切换。 运行维护简便以大屏幕液晶显示器（128128）同步显示同期合闸过程的实时参数和同期信息，全汉字菜单界面，并设有薄膜按键，方便人机对话。同时设有电子式整步表，结合面板上直观的指示灯，使运行状态一目了然。所有定值全部采用数字式整定，并且一经整定，定值永不丢失，不受是否掉电的影响。自动校正零点和线性，特别便于运行与维护。 在线专家诊断装置内置在线专家诊断功能，可提供多达40余种常见的故障及同期不成功的原因分析，可提供运行操作人员及时消除故
10、障或异常原因，也可作为运行培训的良好手段。 安装、使用方便装置采用标准19英寸3U机箱，可以很方便地上柜或组屏；装置正面为显示/操作面板，支持人机接口；装置背面为封闭式背板，并按功能区分设有可插拔凤凰端子，安装、调试极为方便。2.2 主要技术规范n 工作环境条件 正常工作温度： -10+50。 极限工作温度： -25+70。 湿度： 5%90%，（无凝结）。 大气压力： 80KPa110Kpa。 高度： 海拔4000m以下。n 装置工作电源 额定电压： DC220V/DC110V，或AC220V。 允许偏差： -20%+10%。 纹波系数： 不大于5%。n 交流电压输入 额定幅值：100VAC
11、或57.74VAC。 额定频率：50Hz。n 精确工作范围 电压： 1.0V130V（线电压）。 频率： 45Hz65Hz。 相角： -180+180。n 测量精度 电压： 0.5级。 频率： 0.02Hz。 相角： 0.25n 开关量输入 开关量形式：空接点。 内部信号电平：24VDC。n 出口和信号输出 输出形式：空接点。 接点容量：AC220V/3A或DC48V/2A，阻性。n 通信接口 硬件接口: 隔离的RS232C/RS485，自动识别工作信道。 规约: 支持MODBUS规约。n 主要同期指标 最大同期对象数 不配选线器时，为单对象。 配标准选线器时，为8个对象。 配扩展选线器时，为
12、16个对象。 允许频率差最大值 f 0.5Hz，缺省0.25 Hz。 允许电压差最大值 U 30%Us（Us为系统电压），缺省为5V。 合闸精确度 在频差 0.3Hz时，合闸相角差 1.0。 调频、调压输出 脉冲输出。 脉冲序列的间隔可整定。 脉冲宽度由PID调节规律计算得出，PID参数可整定。 频率变化允许范围 df/dt 0.5Hz/s。 d2f/dt2 0.1Hz/s2。n 负载和功耗 交流电压回路：每相不大于0.5VA。 装置工作电源：不大于40W。n 过载能力 交流电压回路：1.5倍额定电压，连续工作。 直流电源回路：80%115%额定电压，连续工作。n 抗干扰性能 能承受GB/T1
13、4598.14标准规定的严酷等级的静电放电试验。 能承受GB/T14598.9标准规定的严酷等级的辐射电磁场干扰试验。 能承受GB/T14598.13标准规定的严酷等级的1MHz脉冲群干扰试验。 能承受GB/T14598.10标准规定的严酷等级的快速瞬变干扰试验。n 绝缘性能 能承受GB7261第19章规定的介质强度试验。 能承受GB7261第19章规定的绝缘电阻试验。 能承受GB7261第21章规定的湿热试验。n 机械性能 振动：能承受GB7261中16.3规定的严酷等级为I级的振动耐久性能试验。 冲击：能承受GB7261中7.5规定的严酷等级为I级的冲击耐久性能试验。 碰撞：能承受GB72
14、61中第18章规定的严酷等级为I级的碰撞耐久性能试验。n 外形尺寸 标准3U插箱：482.6（W）133.4（H）280（D）mm。3. 装置功能3.1 软件设计MFC2061采用了模块化、结构化的设计思想，将全部软件分为采集模块、调节模块、同期预报模块、显示及键盘操作模块和通信模块等5个主要模块。n 模块功能 采集模块主要完成各输入信号的测量，包括： 同期起动、PT断线、同期对象选中等开入信号的采集及滤波。 f、U、j、U、f等信号的测量。 调节模块根据f、U的测量值，依PID调节规律和P调节规律分别计算f、U的增/减脉宽值， 并动作于相应的输出。 同期预报模块根据采集模块中的采集参数及其它同期定值，采用现代控制理论预报同期点，并动作于合闸输出。 显示及按键操作模块实现在液晶显示器上查看、修改各同期定值、同期过程中的实时动态参数以及各种同期信息等。 通信模块实现MFC2061装置的MODBUS规约。采集模块调
