VIP-9816K電源無擾動(dòng)快切裝置的介紹
VIP-9816K電源無擾動(dòng)快切裝置，是基于本公司新一代嵌入式軟硬件平臺(tái)而研制的新型自動(dòng)切換裝置，針對(duì)冶金、石化等行業(yè)用戶的需求而專門設(shè)計(jì)和研發(fā)的新一代多功能快切產(chǎn)品。裝置的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：
安全性：在切換過程中，裝置實(shí)時(shí)跟蹤開關(guān)兩側(cè)電源的電壓、頻率和相位，并提供了多種可靠的起動(dòng)方式和切換實(shí)現(xiàn)方式，能夠保證快速安全的投入備用電源，同時(shí)不會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)造成大的沖擊。
靈活性：傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式往往專門為現(xiàn)場(chǎng)某種接線方式或者運(yùn)行方式設(shè)計(jì)，一旦運(yùn)行方式改變，或者需要應(yīng)用到新的接線方式，改動(dòng)非常繁瑣。本裝置結(jié)合了多種合理的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行方式，僅需更改部分定值即可滿足多種現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)施需求。
快速性、準(zhǔn)確性：裝置硬件采用型DSP+ARM+CPLD硬件平臺(tái)，高精度AD采樣芯片，保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性以及切換的快速性。
可靠性：在硬件和軟件上均設(shè)計(jì)了專門的抗干擾措施，以及完善的自檢、閉鎖邏輯，并通過了第三方等級(jí)的EMC檢測(cè)，其抗干擾性能有充分的保證。
VIP-9816K電源無擾動(dòng)快切裝置裝置克服了以往備自投裝置的缺點(diǎn)，大大提高了工業(yè)企業(yè)控制自動(dòng)化的水平，該領(lǐng)域的技術(shù)空白。模塊化的設(shè)計(jì)、豐富的切換邏輯、靈活的設(shè)置以及高速的運(yùn)算能力，使這款裝置無論在功能還是性能上都處于水平。
VIP-9816K電源無擾動(dòng)快切裝置的特點(diǎn)
1、切換功能齊全
1.1兼有手動(dòng)起動(dòng)、保護(hù)起動(dòng)、失壓起動(dòng)、誤跳起動(dòng)、無流起動(dòng)、逆功率起動(dòng)等多種起動(dòng)方式
1.2兼有并聯(lián)、串聯(lián)和同時(shí)切換方式
1.3兼有快速切換、同期捕捉切換、殘壓切換、長延時(shí)切換等實(shí)現(xiàn)方式
1.4完備的切換閉鎖功能
2、可靠的軟硬件設(shè)計(jì)
2.1、裝置采用全封閉背插式結(jié)構(gòu)，抗干擾設(shè)計(jì)，使裝置的抗電磁干擾能力大大提高。
2.2、出口設(shè)有閉鎖繼電器，保證裝置可靠出口。
2.3、邏輯單元軟件與管理單元軟件獨(dú)立運(yùn)行，通信、顯示等不會(huì)影響切換邏輯正常運(yùn)行。
3、通過全面的第三方檢測(cè)
3.1VIP-9816K電源無擾動(dòng)快切裝置通過了EMC等級(jí)試驗(yàn)，確保各種惡劣工況下裝置的正常運(yùn)行。
4、友好的易用性
4.1裝置配有漢字液晶顯示，直觀的界面菜單，詳細(xì)的信息顯示，豐富的指示燈，便于操作和調(diào)試。
4.2裝置提供調(diào)試接口，可通過該接口將裝置所有信息（報(bào)告、錄波、定值等）導(dǎo)出。
5、通信功能
5.1支持以太網(wǎng)、RS485通信接口；支持IEC60870-5-103、Modbus通信規(guī)約。
6、強(qiáng)大的故障錄波及信息記錄功能
6.1信息記錄全面，包括動(dòng)作事件、告警事件、開入開出變位信息、裝置自檢、運(yùn)行事件及錄波事件等。通過查看這些事件記錄，可以全面了解設(shè)備的運(yùn)行狀況。
7、時(shí)鐘同步
7.1裝置具備軟件對(duì)時(shí)和硬件對(duì)時(shí)功能。
7.2硬件對(duì)時(shí)支持秒脈沖對(duì)時(shí)模式和IRIG-B碼對(duì)時(shí)模式，裝置自動(dòng)識(shí)別硬件對(duì)時(shí)模式，對(duì)時(shí)誤差≤1ms。對(duì)時(shí)接口均采用485差分電平輸入。
7.3軟件對(duì)時(shí)為通訊報(bào)文對(duì)時(shí)。一般地，IRIG-B碼對(duì)時(shí)單獨(dú)使用，差分秒脈沖與軟件對(duì)時(shí)一同使用，不建議IRIG-B碼對(duì)時(shí)與軟件對(duì)時(shí)同時(shí)使用。
VIP-9816K電源無擾動(dòng)快切裝置的接線方式
石化、冶金等行業(yè)用戶的電力系統(tǒng)主接線，從電源切換的角度予以歸納，主要有兩種接線方式：一種為單母分段方式；另一種為單母方式。裝置可靈活適用于這兩種接線方式的電源切換。
1、單母分段方式
圖1 單母分段接線示意圖（正常運(yùn)行）
單母分段方式的接線圖可簡(jiǎn)化如圖 1所示。圖中進(jìn)線1、2可以是線路、主變、線路-變壓器組等對(duì)母線進(jìn)行供電的變配電設(shè)備的一種。
系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，母線1由進(jìn)線1供電，母線2由進(jìn)線2供電。即進(jìn)線開關(guān)K1、K2閉合，母聯(lián)開關(guān)K0斷開。當(dāng)任意一路進(jìn)線電源失去時(shí)，裝置均能投入另一側(cè)進(jìn)線電源。
2、單母方式
圖2 單母運(yùn)行方式接線示意圖（進(jìn)線1供電模式）
單母運(yùn)行方式的接線示意圖如圖 2所示。
正常運(yùn)行時(shí)，母線由進(jìn)線1或進(jìn)線2供電。若由進(jìn)線1供電，則K1在合位，K2在分位，進(jìn)線2電源為進(jìn)線1電源的備用。如因故障等原因造成進(jìn)線1電源失去時(shí)，裝置能迅速起動(dòng)，將進(jìn)線2電源投入。由進(jìn)線2供電時(shí)情況類似。
VIP-9816K電源無擾動(dòng)快切裝置的切換功能
1、起動(dòng)方式
VIP-9816K電源無擾動(dòng)快切裝置可提供手動(dòng)起動(dòng)、保護(hù)起動(dòng)、誤跳起動(dòng)、失壓起動(dòng)、無流起動(dòng)、逆功率起動(dòng)和頻壓起動(dòng)方式。
1.1手動(dòng)起動(dòng)。手動(dòng)起動(dòng)方式多用于進(jìn)線檢修或故障后進(jìn)線恢復(fù)時(shí)使用，由人工通過開入量起動(dòng)裝置的切換功能。裝置的手動(dòng)起動(dòng)功能非常靈活，對(duì)單母分段運(yùn)行方式，手動(dòng)起動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)K1到K0之間的互相切換，也可以實(shí)現(xiàn)K2和K0之間的互相切換。對(duì)單母方式，手動(dòng)起動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)K1和K2之間的互相切換。
1.2保護(hù)起動(dòng)。將線路/線變組/主變等電源側(cè)設(shè)備的快速主保護(hù)接點(diǎn)引入到快切裝置中，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，一旦檢測(cè)到電源側(cè)主保護(hù)動(dòng)作，裝置立即起動(dòng)切換，斷開故障線路，投入備用電源。
1.3誤跳起動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，若本處于合位的開關(guān)跳開且進(jìn)線無流，則裝置起動(dòng)切換，合上另一側(cè)電源以保證母線供電。誤跳起動(dòng)邏輯如下：
圖 3 誤跳起動(dòng)邏輯圖
1.4失壓起動(dòng)。裝置提供失壓檢進(jìn)線電壓和失壓檢進(jìn)線電流兩種判據(jù)供用戶選擇，并通過“失壓起動(dòng)檢進(jìn)線U”控制字來進(jìn)行選擇。當(dāng)“失壓起動(dòng)檢進(jìn)線U”控制字為1時(shí)，如果裝置檢測(cè)到母線三相電壓與進(jìn)線電壓均低于失壓起動(dòng)整定值，則經(jīng)整定延時(shí)裝置起動(dòng)切換功能。當(dāng)“失壓起動(dòng)檢進(jìn)線U”控制字為0時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到母線三相電壓均低于失壓起動(dòng)整定值且進(jìn)線無流，經(jīng)整定延時(shí)裝置起動(dòng)切換功能。此起動(dòng)方式可通過定值中控制字投退。失壓起動(dòng)邏輯如下：
圖 4 失壓起動(dòng)邏輯圖
1.5無流起動(dòng)。當(dāng)裝置檢測(cè)到進(jìn)線電流從有流（大于無流起動(dòng)整定值）到無流（小于無流起動(dòng)整定值），且母線頻率小于無流起動(dòng)頻率定值時(shí)，裝置經(jīng)整定延時(shí)起動(dòng)切換功能。無流起動(dòng)方式主要用于進(jìn)線本側(cè)保護(hù)無法接入到裝置的情形。當(dāng)進(jìn)線發(fā)生故障且被其它保護(hù)（可能是對(duì)側(cè)的保護(hù)）跳開時(shí)，進(jìn)線電流必然呈下降趨勢(shì)，同時(shí)頻率也會(huì)下降。此起動(dòng)方式可通過控制字投退。邏輯如下：
圖 5 無流起動(dòng)邏輯圖
1.6逆功率起動(dòng)。當(dāng)無進(jìn)線快速保護(hù)接點(diǎn)起動(dòng)裝置切換時(shí)，用此起動(dòng)判據(jù)可實(shí)現(xiàn)故障情況下的快速切換。邏輯如下：
圖 6 逆功率起動(dòng)邏輯圖
圖中，Tngl為定值“逆功率起動(dòng)延時(shí)”。該時(shí)間一般整定為相鄰線路主保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間+該進(jìn)線開關(guān)的跳開時(shí)間。滿足如下邏輯時(shí)，判相應(yīng)相別逆功率元件動(dòng)作。
1)相電流反向（定義從進(jìn)線流向母線為電流正方向）；
2)相電流大于0.1A；
3)線電壓小于逆功率電壓門檻；
功率正向的方程為： 45> arg(Uab/Ic)>—135或者－45
功率反向的方程為（逆功率方向）： 225> arg(Uab/Ic)>45或者－225
裝置的“逆功率起動(dòng)”和“方向過流閉鎖切換”功能要求母線電壓和進(jìn)線電流的同名端不能接錯(cuò)。關(guān)于電流接法見“背板端子說明”小節(jié)。
1.7頻壓起動(dòng)。頻壓起動(dòng)主要用于進(jìn)線運(yùn)行電流很小、甚至可能向電網(wǎng)送電等無流起動(dòng)和逆功率起動(dòng)不適合應(yīng)用的場(chǎng)合，基本思想是當(dāng)進(jìn)線電源因各種原因消失后，工作負(fù)荷孤網(wǎng)運(yùn)行，工作母線的頻率會(huì)偏離工頻。邏輯圖如下。
說明：
A、最小電壓大于30V，目的在于確保頻率測(cè)量的準(zhǔn)確；
B、dfuab=|f-50Hz|，即這里的頻差是工作母線頻率與工頻50Hz的差，然后值；
C、Imax < 1.2In目的在于躲開故障時(shí)刻，等待孤網(wǎng)運(yùn)行；
單母分段運(yùn)行方式和單母運(yùn)行方式下，各種起動(dòng)方式以及運(yùn)行狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換詳見圖 7、圖 8所示。
圖 7單母分段方式下運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換
對(duì)于單母方式，從“進(jìn)線1供電模式”可以通過手動(dòng)起動(dòng)、保護(hù)起動(dòng)、無流起動(dòng)、誤跳起動(dòng)、失壓起動(dòng)及逆功率起動(dòng)轉(zhuǎn)到“進(jìn)線2供電模式”， 反之亦然。
圖 8單母方式下運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換
2、切換方式
VIP-9816K電源無擾動(dòng)快切裝置在起動(dòng)后（起動(dòng)方式見1小節(jié)），會(huì)按照一定的順序操作工作電源開關(guān)和備用電源開關(guān)。在快切原理中，名詞“切換方式”用來描述不同開關(guān)操作順序。提供的切換方式包括：并聯(lián)、串聯(lián)和同時(shí)方式。以下以單母分段運(yùn)行方式為例，對(duì)各種切換方式簡(jiǎn)單說明，單母運(yùn)行方式類同。
2.1并聯(lián)切換。并聯(lián)切換只能以手動(dòng)起動(dòng)方式觸發(fā)。如圖 1所示，以從K1并聯(lián)切換到K0為例。手動(dòng)起動(dòng)后，若并聯(lián)條件滿足（條件為：開關(guān)兩側(cè)的頻差、相差、壓差分別小于定值并聯(lián)切換頻差、并聯(lián)切換相差、并聯(lián)切換壓差）裝置先合上K0開關(guān)，此時(shí)進(jìn)線1、進(jìn)線2兩個(gè)電源短時(shí)并列，經(jīng)整定延時(shí)（并聯(lián)跳閘延時(shí)）后裝置再跳開K1。如在這段延時(shí)內(nèi)，剛合上的K0被跳開（如保護(hù)動(dòng)作跳開K0），則切換結(jié)束，裝置不再跳開K1，以免停電范圍擴(kuò)大。若K1拒跳，則裝置會(huì)去跳開K0開關(guān)，以避免兩個(gè)電源長時(shí)間并列。若手動(dòng)起動(dòng)后并聯(lián)切換條件不滿足，裝置將立即閉鎖并進(jìn)入等待復(fù)歸狀態(tài)。并聯(lián)切換方式適用于正常情況下同頻系統(tǒng)的兩個(gè)電源之間的切換，可用于進(jìn)線檢修時(shí)的人工倒閘或故障后手動(dòng)恢復(fù)。
2.2串聯(lián)切換。如圖 1所示，以從K1切換到K0為例。裝置起動(dòng)后，先跳開K1開關(guān)，在確認(rèn)K1跳開后，再根據(jù)合閘條件發(fā)出合母聯(lián)開關(guān)K0命令。若K1拒跳，則切換過程結(jié)束，裝置不再合K0。串聯(lián)切換多用于事故情況下自動(dòng)切換。串聯(lián)切換可以有以下幾種合閘方式（亦稱實(shí)現(xiàn)方式）：快速切換、同期捕捉切換、殘壓切換、長延時(shí)切換。當(dāng)快速切換條件不滿足時(shí)可自動(dòng)轉(zhuǎn)入同期捕捉、殘壓、長延時(shí)等切換條件的判別。
2.3同時(shí)切換。如圖 1所示，以從K1切換到K0為例。裝置起動(dòng)后，先發(fā)出跳K1開關(guān)命令，然后經(jīng)一整定的同時(shí)切換合閘延時(shí)，再根據(jù)合閘條件發(fā)出合K0的命令。若最終K1拒跳，則裝置會(huì)去跳開K0開關(guān)，以避免兩個(gè)電源長時(shí)間并列。同時(shí)切換與串聯(lián)切換相比，不需要確認(rèn)K1已跳開再判斷K0合閘條件，只要經(jīng)過一個(gè)延時(shí)，即去判斷K0合閘條件，目的是使得母線斷電時(shí)間盡量縮短。同時(shí)切換可以有以下幾種合閘方式（亦稱實(shí)現(xiàn)方式）：快速切換、同期捕捉切換、殘壓切換、長延時(shí)切換。當(dāng)快速切換條件不滿足時(shí)可自動(dòng)轉(zhuǎn)入同期捕捉、殘壓、長延時(shí)等切換條件的判別。
3、合閘方式
在快切原理中，名詞“合閘方式”即用來描述合備用開關(guān)的合閘條件。裝置在起動(dòng)后，會(huì)按照預(yù)定的切換方式跳工作開關(guān)和合備用開關(guān)。無論哪種切換方式都涉及到合備用開關(guān)的操作。提供的實(shí)現(xiàn)方式包括：快速合閘、同期捕捉合閘、殘壓合閘、長延時(shí)合閘。以下僅對(duì)這幾種實(shí)現(xiàn)方式做簡(jiǎn)單介紹，關(guān)于它們的詳細(xì)說明，請(qǐng)聯(lián)系我們。
3.1快速合閘。快速合閘是的一種合閘方式，既能保證電動(dòng)機(jī)安全，又不使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降太多。在并聯(lián)切換方式下，實(shí)現(xiàn)快速合閘條件為：母線和待并側(cè)電源壓差|du|<“并聯(lián)切換壓差”，且頻差|df|<“并聯(lián)切換頻差”，且相差|dq|<“并聯(lián)切換相差”。在串聯(lián)或同時(shí)切換方式下，實(shí)現(xiàn)快速合閘的條件為：母線和待并側(cè)電源頻差|df|<“快速合閘頻差”且相差|dq|<“快速合閘相差”?？焖俸祥l是速度最快的合閘方式。
3.2同期捕捉合閘。當(dāng)快速合閘不成功時(shí)，同期捕捉合閘是一種的后備切換方式。同期捕捉合閘的原理是實(shí)時(shí)跟蹤母線電壓和備用電壓的頻差和角差變化，以同相點(diǎn)作為合閘目標(biāo)點(diǎn)。
3.3殘壓合閘。當(dāng)母線電壓衰減到20％－40％實(shí)現(xiàn)的切換稱為殘壓合閘。殘壓合閘雖能保證電動(dòng)機(jī)安全，但由于停電時(shí)間過長，電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)成功與否、自起動(dòng)時(shí)間等會(huì)受到較大限制。殘壓合閘的實(shí)現(xiàn)條件為：母線電壓<“殘壓合閘電壓幅值”。
4、切換功能圖
VIP-9816K電源無擾動(dòng)快切裝置提供6種起動(dòng)方式。手動(dòng)起動(dòng)時(shí)支持并聯(lián)、串聯(lián)、同時(shí)三種切換方式。其他4種起動(dòng)方式只支持串聯(lián)或同時(shí)方式。并聯(lián)方式只有快切合閘方式，串聯(lián)和同時(shí)支持快速、同捕、殘壓和長延時(shí)4種合閘方式。下圖是的切換功能圖。
圖 9 切換功能圖
VIP-9816K電源無擾動(dòng)快切裝置主要技術(shù)指標(biāo)
工作環(huán)境
溫度：-25℃～+60℃ 保證正常工作
濕度、壓力符合DL478
機(jī)械性能
能承受嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅰ級(jí)的振動(dòng)響應(yīng)，沖擊響應(yīng)。
額定數(shù)據(jù)
直流電壓：220V 允許偏差+15％，-20％
交流電壓：100V（線電壓），57.74V
交流電流：5A
頻 率：50Hz
功耗
交流電壓：< 0.5VA/相
交流電流：< 1.0VA/相(In =5A)
< 0.5VA/相(In =1A)
直 流： 正常 < 15W
跳閘 < 25W
過載能力
交流電流：2倍額定電流，連續(xù)工作；10倍額定電流，允許10s；40倍額定電流，允許1s。
交流電壓：1.2倍額定電壓，連續(xù)工作；1.4倍額定電壓，允許10s。
精度
電壓：0.5級(jí)
頻率：0.02Hz
相角：0.2度
定值誤差
電壓定值誤差：±2.5%；
電流定值誤差：±2.5%或±0.01A；
頻差定值誤差：±0.02Hz；
時(shí)間定值誤差：±1%定值。
角差定值誤差：±0.2°
精確工作范圍
電流： 0.05In~20In
電壓： 1%Un~120%Un
頻率： 30Hz~65Hz
輸入輸出接點(diǎn)容量
跳合閘出口：
允許長期通過電流5A，切斷電流0.3A（DC220V, V/R 1ms）
信號(hào)出口：
允許長期通過電流5A，切斷電流0.3A（DC220V, V/R 1ms）
開關(guān)量輸入：DC220V。
電磁兼容
幅射電磁場(chǎng)干擾試驗(yàn)符合GB/T 14598.9的規(guī)定；
快速瞬變干擾試驗(yàn)符合GB/T 14598.10的規(guī)定；
靜電放電試驗(yàn)符合GB/T 14598.14的規(guī)定；
脈沖群干擾試驗(yàn)符合GB/T 14598.13的規(guī)定；
射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度試驗(yàn)符合GB/T 17626.6的規(guī)定；
工頻磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)符合GB/T 17626.8的規(guī)定；
脈沖磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)符合GB/T 17626.9的規(guī)定；
絕緣試驗(yàn)
絕緣試驗(yàn)符合GB/T14598.3-93 6.0的規(guī)定；
沖擊電壓試驗(yàn)符合GB/T14598.3-93 8.0的規(guī)定。
時(shí)間性能
事故同時(shí)切換最小斷電時(shí)間：≤ 11ms＋用戶設(shè)定延時(shí)＋備用開關(guān)合閘時(shí)間－工作開關(guān)跳閘時(shí)間；
事故串聯(lián)切換最小斷電時(shí)間：≤ 11ms＋備用開關(guān)合閘時(shí)間。
故障錄波
記錄切換啟動(dòng)前15個(gè)周波，啟動(dòng)后235個(gè)周波。錄波數(shù)據(jù)滿足COMTRADE99標(biāo)準(zhǔn)。
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