1 概述
本装置用于消除中性点直接接地的大电流系统(本说明书中以110KV-220KV变电站为例)中的任何类型的铁磁谐振,可广泛应用于电力、石油、冶金、矿山、钢铁等行业的高压变电站中。
引起高压系统谐振的原因很多。例如:当带有断口电容的断路器对带有PT的空母线进行分闸操作时,操作暂态常常会在均压电容与PT 之间激发产生铁磁谐振现象,这种现象在110KV-220KV超高压变电站上频繁发生,且持续时间长,有时可长期自保持,因而可能导致电磁式电压互感器过励磁烧损、爆炸,甚至诱发后果更为严重的系统事故;再有,由于系统故障引发的铁磁谐振现象及由此而导致的PT烧损、爆炸事故也频繁发生。
到目前为止,消除6KV—66KV中性点绝缘电网(小电流系统)谐振的技术措施已较为成熟,但消除110KV—220KV变电站谐振的技术措施在长时期内没有突破性进展。
我公司最新研制生产的MGS-3/4型微机消谐装置,成功的解决了这些问题。其中STM32F103单片机和固态继电器作为本装置的核心元件。STM32F103单片机在外围电路的支撑下实现对各种铁磁谐振过电压的识别和对固态继电器的有效控制,固态继电器受控于STM32F103单片机并执行阻尼消谐任务。本装置以液晶屏、信号指示灯、打印机、按键等为人机接口,操作简单、直观、准确。
2 特点和技术规范
2.1 特点
2.1.1 无需整定和调试,维护量小。
2.1.2 自动显示和记录过电压和铁磁谐振发生的时间及相关参数(幅值及频率)。
2.1.3 可区分过电压和铁磁谐振。
2.1.4 可提供综合报警信号,可自动显示或记录故障发生时刻及相关参数。
2.1.5 适用于110KV~220KV电压等级的各种特征谐振频率(1/3分频、1/2分频、工频、3倍频), 适用范围广。
2.1.6 诊断准确,消谐迅速、彻底。
2.1.7 可存储二十重故障信息,并可追忆,进行显示。
2.1.8 带有RS-232或RS-485通讯功能,通讯规约为CDT和MODBUS规约。
2.1.9有3个报警节点信号输出,可区分谐振、过压、失电。
2.2 技术规范
2.2.1 工作电源:交流/直流110V~ 220V(-20% ~ +10%);功耗≤15W。
2.2.2 环境温度:-10℃ ~ +55℃。
2.2.3 相对湿度:小于90%。
2.2.4 谐振频率适用:1/3分频 1/2分频 工频 3倍频
2.2.5 报警继电器触点容量:AC 250V 8A; DC 30V 2A。
2.3 型号与版本
2.3.1 型号含义
MGS 微机电力谐振诊断消除装置
2.3.2 版本含义
MGS-3 适用于110KV系统
MGS-4 适用于220KV系统
2.4 型号与功能对照表
型 号 | 外型尺寸(宽×高×深) | 适 用 |
MGS-3 | 150X210X220 mm | 110KV系统 |
MGS-4 | 150X210X220 mm | 220KV系统 |
3 与同类装置的主要区别
3.1 本装置抗干扰能力强,数据采集精度高。
3.2 本装置的中央处理器采用高性能32位单片微型计算机,运算速度快、控制能力强;可区分过电压和铁磁谐振。
3.3 本装置可自动显示、记录各种故障时间及相关参数,为现场分析提供数据。
3.4 本装置可存储二十重故障信息,并可追忆,进行显示。
3.5 本装置采用插件式结构,维护简单方便。
3.6 本装置采用大屏幕汉字液晶显示,装置掉电后存储信息不丢失。
4 装置原理
本装置以STM32系列微处理器为核心,由交流采样、固态继电器、信号灯群、液晶汉显屏、按键、串口输出信号(RS232或RS485接口)、报警输出信号等部分组成。
装置上电并初始化后,便开始对开口三角电压信号和辅助检测电路信号的频率和幅值进行实时检测。当检测到零序回路的电压信号为持续的且幅值较高的基频时,则判定为基频零序谐振;当检测到零序回路的电压信号为持续的且幅值较高的1/3次分频、1/2次分频或3次高频时,则判定为分频零序谐振,此时装置发出触发脉冲,使固态继电器1导通,开启消谐电路,使零序谐振在强大阻尼下迅速消失。当装置检测到正序回路的电压信号为持续的且幅值较高的基频时,则判定为基频正序谐振;当检测到正序回路的电压信号为持续的且幅值较高的1/3次分频、1/2次分频或3次高频时,则判定为分频正序谐振,此时固态继电器2导通,开启消谐电路,使正序谐振在强大阻尼下迅速消失。当装置对相应性质的谐振进行消谐后,谐振信号一直存在,则装置判定为过电压。
在上述过程中,液晶显示屏显示相应故障信息,信号指示灯群指示相应故障信息,如和上位机通讯则通讯接口向上位机发送相应故障信息。
故障消除后,装置自动恢复到初始状态,并重新开始实时检测。此后若系统再发生谐振,则装置再次起动予以消除。
5 装置软件构成
本装置软件主要由采样程序、数据处理程序、故障处理程序、显示程序等组成。如图5-1所示。
6 装置硬件构成
本装置硬件由以下部件构成:
6.1 输出板
采用模块电源,输出DC+5V、DC+12V;放置大功率消谐元件、综合报警继电器及信号调理电路。
6.2 主板
采用高性能32位单片微型计算机,运算速度快、控制能力强、运行可靠,软件件看门狗防止死机现象发生。
6.3 显示板
采用128×64液晶和LED灯显示和指示各种信息
7 装置使用说明
7.1 按键
装置前面板采用轻触式按键。八个按键功能定义如下:
“上移”键:光标上移或数据加1;
“下移”键:光标下移或数据减1;
“左移”键:光标左移;
“右移”键:光标右移;
“退出”键:退出功能;
“确认”键:选择确认;
“复位”键:重启装置;
“复归”键:手动复归报警信号(LED灯和信号继电器)。
7.2 指示灯
指示灯用于指示装置运行状态和故障信息。五个信号指示灯定义如下:
“电源”灯:装置运行时,“电源”灯发红平光;
“运行”灯:装置运行时,“运行”灯闪绿光;
“谐振”灯:发生谐振时,“谐振”灯发红平光;
“过压”灯:发生过电压时,“过压”灯发红平光;
7.3 操作说明
7.3.1 开机时液晶显示内容
开机上电时,液晶上显示装置开始画面,并点亮液晶背景光(见图7-1)。图中显示依次为装置型号、名称、时间。
7.3.2运行主菜单界面
开机上电后,按“确认”或“退出”键系统进入主菜单液晶画面(如图7-2)。在任意界面下,如果不按键,1分钟左右装置自动熄屏。熄屏情况下,按任意键,系统点亮背光。
注: 图7-2画面中 阴影处为光标所在位置,用“上移”、“下移”键可改变光标位置,选择不同功能的一级菜单。
下面分别介绍运行主菜单各子菜单功能及操作方法:
1)实时数据
光标移至“实时数据”一级菜单后,按“确认”键进入该菜单下的二级菜单后,可以选择查看零序电压或正序电压的实时数据(见图7-3),通过“上移”、“下移”键选择相应的电压,按“确认”键显示数据。此时若按“退出”键则返回至上一级菜单。
2)动作电压”
光标移至“动作电压”菜单后,按“确认”键进入该项子菜单(如图7-4),可查看各频率电压的动作值,查看结束时,按“退出”键返回上一级主菜单。
3)装置管理
光标移至“装置管理”一级菜单后,按“确认”键进入该菜单下的二级菜单后,可以进行时间设置,通讯设置,系数设置(见图7-5),通过“上移”、“下移”键选择相应子菜单功能,按“确认”键进入下一级菜单。此时若按“退出”键则返回至上一级菜单。各级菜单操作使用方法介绍如下:
a)选择时间设置子菜单后,进入该菜单画面(如图7-6)。用“左移”或“右移”键选择时钟不同的位,用“上移”或 “下移”键对选定的位进行修改,按“确认”键保存设置并自动返回到上一级菜单。
b)通讯设置
选择通讯设置子菜单后,进入该菜单画面(如图7-7)。用“上移” 或“下移” 键选择不同的修改内容,用“左移”或“右移” 键对选定的内容进行修改,按“确认”键确认修改并自动返回到上一级菜单。(注:通讯规约为CDT或MOUDUS,装置地址为0-255,波特率位1200、2400、4800或9600)
c)系数设置
选择系数设置子菜单后,按“确认”键进入该菜单下的二级菜单后,可以选择查看零序电压或正序电压的调整系数(见图7-8),通过“上移”、“下移”键选择相应的电压,按“确认”键可显示系数并进行修改。此时若按“退出”键则返回至上一级菜单。
4)事件记录
光标移至“事件记录”菜单后,按“确认”键进入该项子菜单(如图7-9),选择查询记录可显示最近一次的动作报告,“上移”、“下移”键切换可查阅历史故障报告。故障报告编号从1到20。查看结束时,按“退出”键返回上一级主菜单。
动作报告的显示界面如图7-10
“左移”、“右移”键可选择打印,然后按“确认”键可打印当前报告信息。选择清除记录可进入清除记录界面
“左移”、“右移”可选择是或否,选择是后按“确认”键可清除所有记录(清除记录后按一次“复位”键)。
7.4 整机实验方法
7.4.1 模拟电路图
7.4.2操作过程
(1)模拟零序谐振:将UX电压加在X1的1、3号端子上,调节调压器,使UX两端电压为150V以上,此时装置显示基频零序谐振,蜂鸣器开始报警,后端子报警节点吸合给出报警信号,如此时按复归键可解除报警。
(2)模拟正序谐振:将UX电压加在X1的2、3号端子上,调节调压器,使UX两端电压为150V以上,此时装置显示基频正序谐振,并打印各频率电压值,蜂鸣器开始报警,后端子报警节点吸合给出报警信号,如此时按复归建可解除报警。
注:在模拟以上两种类型的谐振时,当消谐达到规定次数后,UX依然存在,则装置显示为过电压。
8 端子图及接线图
图8-1 RN-MGS微机消谐装置后端子图
图8-2 RN-MGS微机消谐装置与 P T开口三角绕组连接图
说明:
1、1 1 0 ~2 2 0 K V 变电站安装一台;分段运行的母线,每段母线上各装一台。
2、机箱后面板布置如图8-1,其中各端子表示为: X1端子的1 、2 、3 分别接P T开口三角绕组的三根端线 c、b、a (如(图8-2);注:b为从 P T开口三角绕组的第三辅助线圈引出的,是专为本装置的消谐需要而增设的,它可以利用 P T二次侧电缆中原有的闲置线芯); 9、10 接入电源;12为屏蔽接地点;4、5、6、7为报警信号节点,其中4、5节点为常开触点,6节点为常闭节点,7为公共节点。X2端子的1、2、3、4节点为B码对时节点,5、6、7、8、9节点为通讯节点。
9 安装
9.1本装置安装在控制室内,但电缆电阻不能大于3Ω。
RN-MGS装置外形尺寸图(单位:mm)
RN-MGS装置安装开孔尺寸图(单位:mm)
十、通讯规约
10.1初始化方式
采用查询式通信方式,装置地址可编程,缺省为00H;主机地址可编程,缺省为00H。
8位数据位,1位起始位,1位停止位,异步,无奇偶校验,半双工。
波特率:300、600、1200、2400、4800、9600bps,可编程。
串行口:RS232/RS485
10.2接线方法
⑴ RS232接口:接口芯片为MAX232
外部引线:TXD输入线 装置外部端子编号(TXD):24
RXD输出线 装置外部端子编号(RXD):23
GND地 线 装置外部端子编号(GND):25
⑵ RS485接口:接口芯片为MAX485
外部引线:R+ 装置外部端子编号(485A) ----26
R- 装置外部端子编号(485B) ----27
10.3通讯规约
10.3.1 CDT规约说明
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
EBH | 90H | EBH | 90H | EBH | 90H |
同步头 |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
71H | F4H | 01H | 装置地址 | 主机地址 | CRC8 |
控制字 |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
F0H | 状态码 | 00H | 00H | 00H | CRC8 |
信息字 |
注: 1.装置每5秒左右向上位机发送一次以上报文。
2.8位数据位,1位起始位,1位停止位,无校验位。
3.异步半双工,波特率 1200~9600bps。
4.状态码:00H表示运行正常,01H表示零序谐振;10H表示正序谐振,11H表示过电压。
10.3.2 MODBUS规约说明
1)上位机发送报文
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
站号 | 01H | 00H | 00H | 00H | 01H | CRC高字节 | CRC低字节 |
装置地址 | 功能码 | 起始地址 | 读取数量 | CRC16校验 |
2)下位机应答报文
1 | 2 | 4 | 5 | 6 |
站号 | 01H | XXH | CRC高字节 | CRC低字节 |
装置地址 | 功能码 | 状态码 | CRC16校验 |
注: 1.装置采用MODBUS规约RTU方式,CRC16校验。
2.8位数据位,1位起始位,1位停止位,无校验位。
3.异步半双工,波特率 1200~9600bps。
4.状态码:00H表示运行正常,01H表示零序谐振;10H表示正序谐振,11H表示过电压。
11 服务指南
1) 服务宗旨
Ø 客户满意,是我们的责任!
Ø 持续改进,是我们的义务。
2) 售后事宜
Ø 从购买之日起一年内免费维修;
Ø 一年后出现故障,根据设备安装地点及合同签订情况协商解决;
Ø 安装调试好该设备后请填写设备反馈表,并电话、传真或邮寄回我公司,