ssc510安全穩(wěn)定緊急控制裝置

334453556原理說 裝置測量原 裝置啟動原 故障判別原 定值整定及說 5.115.226背板端子布置 基本交流模件電原理 電壓切換模件電原理 電源模件電原理 出口模件電原理 裝置簡SSC510站的就地控制也可以該裝置為基礎構成區(qū)域穩(wěn)定緊急控制系統(tǒng)以解決某個區(qū)域的安全穩(wěn)定問題該裝置結(jié)構緊湊采用模塊化設計通用性強可以適用于電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定控制電壓頻率緊急控制系統(tǒng)解列切機切負荷等需要緊急控制的場合測量廠站的出線潮流機組出力主變潮流及線路發(fā)電機變壓器等斷路器開關位置母線電壓及頻率等判斷廠站進出線母線 主變的故障狀態(tài)自動判別其故障類當系統(tǒng)發(fā)生故障時按照事故前運行方式故障類型依據(jù)預定的控制策略表判別系統(tǒng)是否穩(wěn)定及應采取的控制措施發(fā)出切機切負荷解列或快關汽門等控制命令當收到遠方的故障信息或控制命令時查找本地策略表或經(jīng)本地判別后發(fā)出相應的采用基于穩(wěn)定及靈敏度的策略表類型及多種改進的策略表方法不但降低了策除了實現(xiàn)以上功能該裝置還有如下特點裝置采用大屏幕全漢化液晶顯示器可顯示158個漢 顯示信息可獨立整定多套定值供改變運行方式時切換使用大資源設計決策分配模件主CPU及穩(wěn)控功能模件從CPU的為32位微處理器配以大容量的RAM和FlashRAM使得本裝置具有極強的數(shù)據(jù)處理能力和能力可記錄的錄8501000FLASHRAM中裝置掉電后A/D14A/D使本裝置具有極高的測量精度采用CAN網(wǎng)及SPI網(wǎng)作為內(nèi)部通訊網(wǎng)絡 傳輸消除了穩(wěn)控裝置中的通信瓶頸問題裝置采用背插式機箱結(jié)構和特殊的措施能通過級瞬變干擾 擾試驗裝置整體具備高可靠性組屏可不加模件通口方式選擇靈活與變電站自動化系統(tǒng)配合可實現(xiàn)遠方定值修改和切換事件記錄及錄波數(shù)據(jù)上傳壓板投退和遙測遙信跳合閘細微的軟件自動調(diào)整完善的自檢功能裝置中無可調(diào)節(jié)組件無需在現(xiàn)場調(diào)整采樣精 同時可提高裝置運行的穩(wěn)Psmate測試設備的研制本裝置設有兩個通 口可根據(jù)需要構成以下幾種配置方 另一路用于通信打 技術參額定直流電 220V或110V訂貨注明3相電 100 33線路抽取電壓100V或100 3交流電 5A或1A訂貨注明額定頻 直流回 交流電壓回路0.5VA/交流電流回路0.5VA/各CPU及通口模件的輸入狀態(tài)量電 24V18V30Vb)GPS18Vc)各CPU輸出狀態(tài)量光耦輸出允許電18V電 電 采樣回路精確工作范圍10誤差電 0.2 電 0.04In 信號回路接點載流容 信號回路接點斷弧容 電 電 功率頻 整組動作時間一般500V的兆歐表測量其絕緣電阻 正常試驗大氣條件 各等級的各回路絕緣電阻不小100M50Hz電壓2000V1試驗而無擊穿閃絡及組件損壞現(xiàn)象試驗過程中任一被試回路施加電壓時其余回路等電在正常試驗大氣條件下裝置的電源輸入回路交流輸入回路輸出觸點回路對地 能承受1.2/50μs的標準雷電波的短時沖擊電壓試驗開路試驗電壓5kV裝置應能承受GB/T2423.9規(guī)定的恒定濕熱試驗試驗溫度為+40 2相對濕度(933)試驗時間為48h在試驗結(jié)束前2h內(nèi)根據(jù)技術條件的要求測量各導電電路對外露導電金屬部分及外殼之間電氣上不聯(lián)系的各回路之間的絕緣電阻應不小于1.5M介質(zhì)耐壓強度不低于規(guī)定的介質(zhì)強度試驗電壓幅值的75GB/T14598100kHz1MHz試驗電壓2500V1000VGB/T14598的表所列臨界條件疊加干擾試驗電壓裝置不誤動不拒動GB/T14598.10-1996IV4kV偏差為10的快速瞬變干擾試驗試驗期間裝置應無誤動或拒動現(xiàn)象GB/T14598.14-1998IV8kV允許偏差為15空氣放電試驗電壓為15kV允許偏差為15的靜電放電干擾試驗GB/T1453719934.2.2I硬件說本裝置外形為19英寸4U標準機 采用整面 背插式結(jié)整面板上包括大屏幕液晶顯示 全屏幕操作鍵 信號指示燈2401281616815全屏幕操作鍵盤包括上下左右方向鍵加(+)減(-)鍵確認鍵(E)取消鍵(Q信號信號指示燈包括裝置運行指示裝置告警指示突變量起動指示裝置動作出口指示以上四個信號位于液晶顯示器下方1#線路(或機組)出口指示2#線路(或機組)出口指示3#線路(或機組)出口指示4#線路(或機組)出口指示5#線路(或機組)出口指示6#線路(或機組)出口指示7#線路(或機組)出口指示8#線路背插式結(jié)構即插件從裝置的背后插拔各插座間的連線在整母板上母板位于機箱的前部該結(jié)構具有以下優(yōu)點各插件自帶可插拔端子母板上只有保護的5V和24V電壓等級回路連線強弱電完全分開可大大減少外部電磁干擾在弱電側(cè)的耦合增強裝置的能力提高其可靠性和安全性可使母板連線按總線方式布置使裝置在功能配置上具有很強的靈活性可以根據(jù)用戶的需要更換或增加部分模件擴充或更改裝置的功能本裝置由以下模件構成交流變換模件AC綜合切換模件(EXG)決策分配模件主CPU穩(wěn)控功能模件從CPU通口模件COM電源模件POWER出口及信號模件OUTPUT人機模件MMI位于整面板后部及其它可選配模件主要模件及背板端子布置圖見附圖61交流變換模件交流變換模件AC有9個電流變換器和3個電壓變換器用于將TA和TV的電流電壓信號轉(zhuǎn)換為弱電信號供模/數(shù)A/D轉(zhuǎn)換用并起強弱電作用9個電流變換器TA分別變換三路全相電流(Ia,Ib,Ic)3個電壓變換器TV分別變換一路全相電壓(Ua,Ub,Uc)所采用的變換器都是精度高角差小的測量級變換器可以精確地測量線路變壓器或母線的功率頻率角度等量值交流變換模件電原理圖見附圖62穩(wěn)控功能模 從穩(wěn)控功能模件從CPU用于轉(zhuǎn)換并處理來自于AC模件的交流輸入量計算出功率有功及無功頻率相角線路運行狀況等量值若有突變量起動再根據(jù)計算特征量及開6CPU插件每個插件可以處理3條線路各CPU并行工作對各線路的處理相對獨立提高裝置的穩(wěn)控功能模件從CPU由A/D轉(zhuǎn)換狀態(tài)量輸入狀態(tài)量輸出用于跳合閘脈沖輸出告警信號輸出閉鎖繼電器的開放及其它信號輸出微處理器CPURAMROMFLASHRAMEEPROM等構成高性能的微處理器CPU32位大容量的ROM256K字節(jié)RAM256K字節(jié)及FLASHRAM1M字節(jié)使得該CPU模件具有極強的數(shù)據(jù)處理及記錄能力可以實現(xiàn)各種復雜的故障處理方案和記錄大量的故障數(shù)據(jù)C的可靠性可移植性和可性各種與CPU有關的器件集中于一塊插件上各輸入輸出狀態(tài)量皆經(jīng)光耦本模件當主處理器工作異常輔助處理器驅(qū)動上述閉鎖繼電器閉鎖繼電器的需掉電方能復歸雙處理器相互監(jiān) 確保了裝置工作的可靠信號告警輸出31從CPU從CPU模件的端子主要用于接入該CPU所需的壓板及輸入輸出信號位置信等模/數(shù)轉(zhuǎn)換A/D采用14位高精 高穩(wěn)定 高速 多信道并行轉(zhuǎn)換器 精0.04In精確工作電壓達0.2V提高測量精度及速度各模擬量經(jīng)低通濾波可有效濾除高次諧波而對基波量的衰減不到1且各信道模擬量的衰減率及相移皆能達決策分配模 主該模件的硬件與上述從CPU模件相同只是取消其A/D轉(zhuǎn)換部分其功能是接收預決策系統(tǒng)送來的策略表與各從CPU交換實時信息并依實時信息查找控制策略再下發(fā)給本MMICANCPUSPI通即內(nèi)部采總線通信大大減少通信總線的壓力提高了通信效率從而提高了整個人機模件MMI模人機模件MMI安裝于裝置整面板后該模件包括微處理器32位大容量ROM512K字節(jié)RAM1M字節(jié)FLASHRAM1M字節(jié)EEPROM狀態(tài)量輸入輸出通信控制器件時鐘大屏幕液晶顯示器240128全屏幕操作鍵盤信號指示燈等本模件主要用于人機界面管理主要功能為鍵盤操作管理液晶顯示打印信號燈指示與調(diào)試計算機變電站系統(tǒng)或安全穩(wěn)定控制預決策系統(tǒng)通信GPS對時分/秒脈沖對時以及與各CPU主或從交換信息CPUCAN100kbps突破了裝置內(nèi)部通信的瓶頸提高裝置對外通信有三個端口一個設置在面板上兩個設置在通口模件的背板上在面板上的為RS232串口用于和PC機連接在通口模件的背板上的通信端口可根據(jù)需要當本裝置構成區(qū)域安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)時可采用以太網(wǎng)接口與安全穩(wěn)定預決策系統(tǒng)構成以太網(wǎng)絡通信系統(tǒng)大大提高信息傳輸?shù)膶崟r性能當本裝置接入變電站自動化系統(tǒng)時在通口模件的背板上的端口2可設置成RS422或485接口CAN網(wǎng)絡接口LONWORK網(wǎng)絡接口及光纖接口等可以滿足不同的自動化系統(tǒng)需要背板上的端口1可設置成RS232接口用于驅(qū)動串行 或RS422/485接口用于與工程師站通信或集中打印通信規(guī)約采用IEC870 103規(guī)人機模件MMI電原理示意圖見圖3

CPU控制等信號告警輸出32MMI通口模件通口模件COM主要有兩種功能本裝置各CPU所需公共輸入狀態(tài)量包括GPS脈沖輸入由此模件經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后接入裝置母板供各CPU模件共享另一主要功能為MMI模件上的通信功能經(jīng)本模件接出或轉(zhuǎn)換為相應物理接口輸出用于變電站自動化系統(tǒng)通信及本模件通口可根據(jù)變電站通信系統(tǒng)的物理媒介選擇以下接口方式 雙以太網(wǎng)接 2RS232RS485/422和RS4853RS232RS485/422和CAN4RS232RS485/422和5光纖接口RS232/485電源模件POWER電源模件POWER用于將變電站內(nèi)直流電源轉(zhuǎn)換為保護裝置工作所需電壓本模件輸出一路5V一路12V24V電壓5V電源用于裝置數(shù)字器件工作12V電源用于A/D24V24V3為增強電源模件的能力本模件的直流輸入及引出端子的24V電源皆裝設濾波器電源模件電原理圖見附圖64

圖

出口及信號模件OUTPUT出口及信號模件OUTPUT主要由繼電器構成包括出口繼電器CKJ信號繼電器XJ突變量啟動繼電器等可以為每條線路提供6組獨立的控制接點輸出及2組信號接50W可接入操作箱出口回路為提高可靠性,出口均設閉鎖回路只在突變量啟動繼電器動作后才解除閉鎖出口及信號模件原理圖見附圖 電壓切換模件本模件為可配模件由一些切換繼電器組成用來切換母線電壓用于雙母線切換或63本模件設音頻或光纖通口音頻插件或光纖插件可根據(jù)需要配3.2.11本裝置設有一個備用插件位置當需擴充裝置功能時可以安裝相應模件備用模件中可以包括光纖接口擴展操作回路接點數(shù)的繼電器模件等該模件也可根據(jù)用戶特殊要求設計以上模件的原理圖另行說明本裝置在總體設計及各模件設計上充分考慮可靠性要求在采樣數(shù)據(jù)傳輸程序執(zhí)行信號指示通信等方面尤其注重經(jīng)試驗在本裝置任何端子上實施4kV瞬變干擾脈沖15kV8kV傳輸錯誤未出現(xiàn)CPU復位未出現(xiàn)異常信號或異常液晶信息顯示保護不拒動不誤動遠高于要求由于本裝置在能力上有充分考慮故本裝置組屏時不需要安裝另外的交直流輸 原理說安全穩(wěn)定緊急控制系統(tǒng)是當電力系統(tǒng)由于擾動進入緊急狀態(tài)或緊急狀態(tài),為防止系統(tǒng)穩(wěn)定破壞運行參數(shù)嚴重超出規(guī)定范圍 的控制目前 根據(jù)控制決策表形成方案的不同安全穩(wěn)定緊急控制系統(tǒng)由以下兩種方式實現(xiàn)其一是離線預決策實時匹配即控制策略表由離線計算形成并存放在緊急控制裝置內(nèi)若有事故發(fā)生 由緊急控制裝置查找控制策略表而實施控制策略從而維持整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定其二是 預決策實時匹配即控制策略是按當前的運行方式及給定的預想事故集計算出來 并傳遞給測量執(zhí)行端的緊急控制裝置實時刷新其控制策 緊急控制裝置一旦檢測到故障便快速地查找當時的控制策略表而實施控制策略從而保持系統(tǒng)穩(wěn)定本裝置既可作為離線方式下的決策出口裝置又可作為方式下的 該裝置的硬件配置已如上述它 在裝置內(nèi)的程序共同實現(xiàn)的功能如

略略

口圖 1安全穩(wěn)定緊急控制裝置的基本構其基本工作過程為裝置實時檢測系統(tǒng)的狀態(tài)量并計算出一些特征量如PQ IfIP等一方面供自己判斷用另一方面可以通過數(shù)據(jù)信道傳送給主站端或其它子站端決策判斷用然后利用這些特征量或其它廠站送來的信息確定系統(tǒng)的運行方式及運行狀態(tài)若有故障發(fā)生則根據(jù)故障類型故障對象及當時的運行方式查找控制策略 安全穩(wěn)定緊急控制裝置影響面大其動作行為甚至方式下控制策略表的確定都14位多信道帶采樣保持的高速并行A/D對相關電氣量同時采樣并保持每采樣20點采樣一次的時間只需3s,大大減少了因采樣信道的延時帶來的誤差另外本裝置還對前置變換器件的線性范圍精度控制角度偏移提出了更高要求電壓電流功率UIPQ測1u2kk電壓有效值 1u2kk1i1ikk1

k

(uakiakubkibkuckick)uak等表示 或ub 的第k點采

120

i

20k

a(k5)

b(k5)

c(k5)

ak 本裝置的頻率是根據(jù)不同間電壓取樣的角度偏移采用快速算法用軟件算出無需附加硬件在高速處理系統(tǒng)中用該法測出的頻率精度高速度快簡單可靠完全能夠滿足相角是依公式tg1P算出該 性能 每1ms都能得到一個新 Q42所示本裝置設置的啟動組件有電流突變量功率突變量過電流頻率變化率頻率高或低低電壓等每個組件都可以用控制字或壓板投入或退出以適應不同的安全穩(wěn)定控制場合區(qū)域穩(wěn)控系統(tǒng)電壓穩(wěn)定頻率穩(wěn)定等其中任一啟動組件動作都使啟動繼電器動作 P|=|P0-P(0- P|=|P0-P(0- 1 I|=|ik-i(k- 高/ 高/ 1 裝置既可自動識別和區(qū)分系統(tǒng)的故障類型包括線路的單相瞬時故障單相永久故障和相間短路故障母線故障和復雜故障等也可與保護跳閘信號配合進行故障判別P(0-0 &0 任兩相 任兩相 0一相 , 一相 , &

P(0-0 &0 任兩相 任兩相 至少一相至少一相 , t<trs有兩相跳閘& 至少一相至少一相 ,且 11三相 ,三相&

1 1 & & 2個廠站構成的安全穩(wěn)定緊急控制系統(tǒng)為區(qū)域安全穩(wěn)定緊急控制系統(tǒng)其構成如圖43所示一般由一個主站若干個子站和多個執(zhí)行站組成各站之間用信道相連相互交換系統(tǒng)運行信息傳送控制命令SSCSSCSSC圖 3區(qū)域安全穩(wěn)定緊急控制系統(tǒng)的構若控制策略表形成則主站內(nèi)要設決策主機其作用是根據(jù)各子站及本站SSC510EMS控制策略形成控制策略表并下發(fā)給各子站的SSC510測量執(zhí)行裝置一旦有事故發(fā)生各裝置迅速查找控制策略表確定并執(zhí)行控制策略若控制策略表離線形成各廠站的SSC51