VIP-9816K电源无扰动快切装置

       VIP-9816K电源无扰动快切装置，是基于本公司新一代嵌入式软硬件平台而研制的新型自动切换装置，针对冶金、石化等行业用户的需求而专门设计和研发的新一代多功能快切产品。装置的优点主要体现在如下几个方面：

              安全性：在切换过程中，装置实时跟踪开关两侧电源的电压、频率和相位，并提供了多种可靠的起动方式和切换实现方式，能够保证快速安全的投入备用电源，同时不会对电动机造成大的冲击。

              灵活性：传统实现方式往往专门为现场某种接线方式或者运行方式设计，一旦运行方式改变，或者需要应用到新的接线方式，改动非常繁琐。本装置结合了多种合理的现场运行方式，仅需更改部分定值即可满足多种现场工程实施需求。

              快速性、准确性：装置硬件采用最新型DSP+ARM+CPLD硬件平台，高精度AD采样芯片，保证了数据的实时性以及切换的快速性。

              可靠性：在硬件和软件上均设计了专门的抗干扰措施，以及完善的自检、闭锁逻辑，并通过了第三方最高等级的EMC检测，其抗干扰性能有充分的保证。

       VIP-9816K电源无扰动快切装置装置克服了以往备自投装置的缺点，大大提高了工业企业控制自动化的水平，填补了该领域的技术空白。模块化的设计、丰富的切换逻辑、灵活的设置以及高速的运算能力，使这款装置无论在功能还是性能上都处于国内领先水平。

 

       1.1兼有手动起动、保护起动、失压起动、误跳起动、无流起动、逆功率起动等多种起动方式

       1.2兼有并联、串联和同时切换方式

       1.3兼有快速切换、同期捕捉切换、残压切换、长延时切换等实现方式

       1.4完备的切换闭锁功能

       2.1、装置采用全封闭背插式结构，抗干扰设计，使装置的抗电磁干扰能力大大提高。

       2.2、出口设有闭锁继电器，保证装置可靠出口。

       2.3、逻辑单元软件与管理单元软件独立运行，通信、显示等不会影响切换逻辑正常运行。

       3.1VIP-9816K电源无扰动快切装置通过了EMC最高等级试验，确保各种恶劣工况下装置的正常运行。

       4.1装置配有汉字液晶显示，直观的界面菜单，详细的信息显示，丰富的指示灯，便于操作和调试。

       4.2装置提供调试接口，可通过该接口将装置所有信息（报告、录波、定值等）导出。

       5.1支持以太网、RS485通信接口；支持IEC60870-5-103、Modbus通信规约。

       6.1信息记录全面，包括动作事件、告警事件、开入开出变位信息、装置自检、运行事件及录波事件等。通过查看这些事件记录，可以全面了解设备的运行状况。

       7.1装置具备软件对时和硬件对时功能。

       7.2硬件对时支持秒脉冲对时模式和IRIG-B码对时模式，装置自动识别硬件对时模式，对时误差≤1ms。对时接口均采用485差分电平输入。

       7.3软件对时为通讯报文对时。一般地，IRIG-B码对时单独使用，差分秒脉冲与软件对时一同使用，不建议IRIG-B码对时与软件对时同时使用。

 

       石化、冶金等行业用户的电力系统主接线，从电源切换的角度予以归纳，主要有两种接线方式：一种为单母分段方式；另一种为单母方式。装置可灵活适用于这两种接线方式的电源切换。

图1 单母分段接线示意图（正常运行）

 

       单母分段方式的接线图可简化如图 1所示。图中进线1、2可以是线路、主变、线路-变压器组等对母线进行供电的变配电设备的一种。

       系统正常运行时，母线1由进线1供电，母线2由进线2供电。即进线开关K1、K2闭合，母联开关K0断开。当任意一路进线电源失去时，装置均能投入另一侧进线电源。

 

图2 单母运行方式接线示意图（进线1供电模式）

 

       单母运行方式的接线示意图如图 2所示。

       正常运行时，母线由进线1或进线2供电。若由进线1供电，则K1在合位，K2在分位，进线2电源为进线1电源的备用。如因故障等原因造成进线1电源失去时，装置能迅速起动，将进线2电源投入。由进线2供电时情况类似。

 

       VIP-9816K电源无扰动快切装置可提供手动起动、保护起动、误跳起动、失压起动、无流起动、逆功率起动和频压起动方式。

       1.1手动起动。手动起动方式多用于进线检修或故障后进线恢复时使用，由人工通过开入量起动装置的切换功能。装置的手动起动功能非常灵活，对单母分段运行方式，手动起动可以实现K1到K0之间的互相切换，也可以实现K2和K0之间的互相切换。对单母方式，手动起动能够实现K1和K2之间的互相切换。

       1.2保护起动。将线路/线变组/主变等电源侧设备的快速主保护接点引入到快切装置中，系统正常运行时，一旦检测到电源侧主保护动作，装置立即起动切换，断开故障线路，投入备用电源。

       1.3误跳起动。当系统正常运行时，若本处于合位的开关跳开且进线无流，则装置起动切换，合上另一侧电源以保证母线供电。误跳起动逻辑如下：

图 3 误跳起动逻辑图

 

       1.4失压起动。装置提供失压检进线电压和失压检进线电流两种判据供用户选择，并通过“失压起动检进线U”控制字来进行选择。当“失压起动检进线U”控制字为1时，如果装置检测到母线三相电压与进线电压均低于失压起动整定值，则经整定延时装置起动切换功能。当“失压起动检进线U”控制字为0时，当检测到母线三相电压均低于失压起动整定值且进线无流，经整定延时装置起动切换功能。此起动方式可通过定值中控制字投退。失压起动逻辑如下：

图 4 失压起动逻辑图

 

       1.5无流起动。当装置检测到进线电流从有流（大于无流起动整定值）到无流（小于无流起动整定值），且母线频率小于无流起动频率定值时，装置经整定延时起动切换功能。无流起动方式主要用于进线本侧保护无法接入到装置的情形。当进线发生故障且被其它保护（可能是对侧的保护）跳开时，进线电流必然呈下降趋势，同时频率也会下降。此起动方式可通过控制字投退。逻辑如下：

图 5 无流起动逻辑图

 

       1.6逆功率起动。当无进线快速保护接点起动装置切换时，用此起动判据可实现故障情况下的快速切换。逻辑如下：

图 6 逆功率起动逻辑图

 

       图中，Tngl为定值“逆功率起动延时”。该时间一般整定为相邻线路主保护的动作时间+该进线开关的跳开时间。满足如下逻辑时，判相应相别逆功率元件动作。

              1)相电流反向（定义从进线流向母线为电流正方向）；

              2)相电流大于0.1A；

              3)线电压小于逆功率电压门槛；

              功率正向的方程为： 45> arg(Uab/Ic)>—135或者－45<arg(Ic/Uab)<135；

              功率反向的方程为（逆功率方向）： 225> arg(Uab/Ic)>45或者－225<arg(Ic/Uab)<－45。

              装置的“逆功率起动”和“方向过流闭锁切换”功能要求母线电压和进线电流的同名端不能接错。关于电流接法见“背板端子说明”小节。

 

       1.7频压起动。频压起动主要用于进线运行电流很小、甚至可能向电网送电等无流起动和逆功率起动不适合应用的场合，基本思想是当进线电源因各种原因消失后，工作负荷孤网运行，工作母线的频率会偏离工频。逻辑图如下。

       说明：

              A、最小电压大于30V，目的在于确保频率测量的准确；

              B、dfuab=|f-50Hz|，即这里的频差是工作母线频率与工频50Hz的差，然后绝对值；

              C、Imax < 1.2In目的在于躲开故障时刻，等待孤网运行；

              单母分段运行方式和单母运行方式下，各种起动方式以及运行状态之间的转换详见图 7、图 8所示。

图 7单母分段方式下运行状态转换

 

       对于单母方式，从“进线1供电模式”可以通过手动起动、保护起动、无流起动、误跳起动、失压起动及逆功率起动转到“进线2供电模式”， 反之亦然。

图 8单母方式下运行状态转换

 

       VIP-9816K电源无扰动快切装置在起动后（起动方式见1小节），会按照一定的顺序操作工作电源开关和备用电源开关。在快切原理中，名词“切换方式”用来描述不同开关操作顺序。提供的切换方式包括：并联、串联和同时方式。以下以单母分段运行方式为例，对各种切换方式简单说明，单母运行方式类同。

       2.1并联切换。并联切换只能以手动起动方式触发。如图 1所示，以从K1并联切换到K0为例。手动起动后，若并联条件满足（条件为：开关两侧的频差、相差、压差分别小于定值并联切换频差、并联切换相差、并联切换压差）装置先合上K0开关，此时进线1、进线2两个电源短时并列，经整定延时（并联跳闸延时）后装置再跳开K1。如在这段延时内，刚合上的K0被跳开（如保护动作跳开K0），则切换结束，装置不再跳开K1，以免停电范围扩大。若K1拒跳，则装置会去跳开K0开关，以避免两个电源长时间并列。若手动起动后并联切换条件不满足，装置将立即闭锁并进入等待复归状态。并联切换方式适用于正常情况下同频系统的两个电源之间的切换，可用于进线检修时的人工倒闸或故障后手动恢复。

   

       2.2串联切换。如图 1所示，以从K1切换到K0为例。装置起动后，先跳开K1开关，在确认K1跳开后，再根据合闸条件发出合母联开关K0命令。若K1拒跳，则切换过程结束，装置不再合K0。串联切换多用于事故情况下自动切换。串联切换可以有以下几种合闸方式（亦称实现方式）：快速切换、同期捕捉切换、残压切换、长延时切换。当快速切换条件不满足时可自动转入同期捕捉、残压、长延时等切换条件的判别。

 

       2.3同时切换。如图 1所示，以从K1切换到K0为例。装置起动后，先发出跳K1开关命令，然后经一整定的同时切换合闸延时，再根据合闸条件发出合K0的命令。若最终K1拒跳，则装置会去跳开K0开关，以避免两个电源长时间并列。同时切换与串联切换相比，不需要确认K1已跳开再判断K0合闸条件，只要经过一个延时，即去判断K0合闸条件，目的是使得母线断电时间尽量缩短。同时切换可以有以下几种合闸方式（亦称实现方式）：快速切换、同期捕捉切换、残压切换、长延时切换。当快速切换条件不满足时可自动转入同期捕捉、残压、长延时等切换条件的判别。

 

       在快切原理中，名词“合闸方式”即用来描述合备用开关的合闸条件。装置在起动后，会按照预定的切换方式跳工作开关和合备用开关。无论哪种切换方式都涉及到合备用开关的操作。提供的实现方式包括：快速合闸、同期捕捉合闸、残压合闸、长延时合闸。以下仅对这几种实现方式做简单介绍，关于它们的详细说明，请联系我们。

       3.1快速合闸。快速合闸是最理想的一种合闸方式，既能保证电动机安全，又不使电动机转速下降太多。在并联切换方式下，实现快速合闸条件为：母线和待并侧电源压差|du|<“并联切换压差”，且频差|df|<“并联切换频差”，且相差|dq|<“并联切换相差”。在串联或同时切换方式下，实现快速合闸的条件为：母线和待并侧电源频差|df|<“快速合闸频差”且相差|dq|<“快速合闸相差”。快速合闸是速度最快的合闸方式。

       3.2同期捕捉合闸。当快速合闸不成功时，同期捕捉合闸是一种最佳的后备切换方式。同期捕捉合闸的原理是实时跟踪母线电压和备用电压的频差和角差变化，以同相点作为合闸目标点。

       3.3残压合闸。当母线电压衰减到20％－40％实现的切换称为残压合闸。残压合闸虽能保证电动机安全，但由于停电时间过长，电动机自起动成功与否、自起动时间等会受到较大限制。残压合闸的实现条件为：母线电压<“残压合闸电压幅值”。

 

       VIP-9816K电源无扰动快切装置提供6种起动方式。手动起动时支持并联、串联、同时三种切换方式。其他4种起动方式只支持串联或同时方式。并联方式只有快切合闸方式，串联和同时支持快速、同捕、残压和长延时4种合闸方式。下图是的切换功能图。

图 9 切换功能图