可變速技術(shù)能使抽水蓄能機(jī)組不局限于額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行,從而使調(diào)控更靈活、快速、高效、可靠,該技術(shù)已成為全球抽水蓄能領(lǐng)域的新方向和研發(fā)熱點(diǎn)。目前,世界上大多數(shù)可變速抽水蓄能機(jī)組位于日本和歐洲。日本20世紀(jì)90年代就開始應(yīng)用可變速抽水蓄能技術(shù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)頻率控制,日本可變速抽水蓄能電機(jī)的產(chǎn)品*大單機(jī)容量已達(dá)到40萬(wàn)千瓦。近年來(lái),隨著大量風(fēng)力發(fā)電的接入,歐洲開始大量引入可變速抽水蓄能進(jìn)行電網(wǎng)功率平衡控制。
我國(guó)在可變速抽水蓄能產(chǎn)品方面還相對(duì)落后,目前國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)品處于空白狀態(tài)。我國(guó)第1座可變速抽水蓄能電站是豐寧電站二期工程,該電站的變速抽水蓄能機(jī)組由外國(guó)公司承建,目前還在建造之中。
我國(guó)新型電力系統(tǒng)中急需一定量的可變速抽水蓄能機(jī)組,一是推進(jìn)可再生能源發(fā)電的需要,二是保障電網(wǎng)可靠,提高供電質(zhì)量。2021年,我國(guó)首座可變速抽水蓄能機(jī)組實(shí)證平臺(tái)在武漢大學(xué)校外抽水蓄能實(shí)驗(yàn)基地成功通過(guò)專家評(píng)審,將為我國(guó)第1批可變速抽水蓄能電站的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行提供基礎(chǔ)性支撐。
§1.1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介(LY803三相微機(jī)繼保分析儀工作原理及結(jié)構(gòu))
是上海來(lái)?yè)P(yáng)電氣科技有限公司參照中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《DL/T624-1997繼電保護(hù)微機(jī)型試驗(yàn)裝置技術(shù)條件》,在廣泛聽取用戶意見的基礎(chǔ)上,認(rèn)真總結(jié)多年積累的產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),采用目前*新的電子技術(shù)研制的新一代繼電保護(hù)測(cè)試裝置,可以獨(dú)立完成繼電保護(hù)、勵(lì)磁、計(jì)量等專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的裝置和元器件測(cè)試調(diào)試,廣泛適用于電力、鐵路、石化、冶金和礦山等行業(yè)的科研、生產(chǎn)和電氣試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)。
本產(chǎn)品的主要特點(diǎn):
1、業(yè)內(nèi)開創(chuàng)真彩觸摸屏+鍵控,讓操作更得心應(yīng)手
本機(jī)采用8寸真彩觸摸屏,配合自主設(shè)計(jì)的鍵盤,讓操作更快捷,更得心應(yīng)手,同時(shí),程序開始試驗(yàn)時(shí),自動(dòng)關(guān)閉觸摸屏,防止任何誤操作。
2、業(yè)內(nèi)開創(chuàng)內(nèi)置單路嵌入式模擬斷路器
模擬斷路器主要用于繼電保護(hù)裝置的整組試驗(yàn)以及在備用電源自投裝置試驗(yàn)等項(xiàng)目中替代真實(shí)的高壓斷路器。本機(jī)內(nèi)置的模擬裝置為微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)的配套產(chǎn)品,特別在新建電廠、變電站的高壓斷路器沒(méi)調(diào)好或未投直流電源的情況下,使用內(nèi)置模擬斷路器進(jìn)行繼電保護(hù)試驗(yàn)將不受外界因素影響,從而縮短調(diào)試時(shí)間,提高試驗(yàn)工作效率。
3、嵌入式主機(jī),配備超大規(guī)??删幊踢壿嬈骷?/span>CPLD)
主機(jī)采用高速高性能嵌入式微機(jī)系統(tǒng)配備CPLD,響應(yīng)速度快,傳輸頻帶寬,對(duì)基波可產(chǎn)生每周波500點(diǎn)的高密度擬合正弦波,輸出波形光滑,無(wú)諧波分量。由于 輸出點(diǎn)數(shù)多,且通過(guò)精準(zhǔn)的濾波電路,波形的失真度極小,在諧波輸出時(shí),即使對(duì) 9次諧波、450Hz也可以達(dá)到每周波55點(diǎn)的高密度。
4、單機(jī)8路D/A同時(shí)輸出
采用16位高精度DAC芯片,確保擬合波形精度高,線性度好??赏瑫r(shí)輸出8路模擬信號(hào),滿足變壓器保護(hù)、備用電源自投等全方位測(cè)試。
5、高精度線性功放,同時(shí)輸出5相電壓及3相電流
精心設(shè)計(jì)的電壓、電流放大器實(shí)現(xiàn)交/直流共享,輸出級(jí)采用獨(dú)有的高精度超線性放大技術(shù)。精度高,可靠性好,同時(shí)輸出5相交流電壓和3相交流電流,每相交流電壓輸出高達(dá)130V、70VA,交流電流全并輸出高達(dá)90A。直流電壓輸出可達(dá)300V、130VA。
6、接口完整,主機(jī)一體化單機(jī)箱結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)操作界面和試驗(yàn)結(jié)果是全中文顯示,全部操作過(guò)程均在顯示屏上設(shè)定,顯示直觀清晰。裝置可用自帶觸摸屏和鍵盤操作,亦提供外接鍵盤/鼠標(biāo)口。還提供2個(gè)USB口、2個(gè)RS232口,可與外部計(jì)算機(jī)及其他設(shè)備通信。只需交流220V電源,開機(jī)即可工 作。攜帶方便,非常適合流動(dòng)試驗(yàn)及野外工作。
7、智能型自我保護(hù)
采用*新設(shè)計(jì)的散熱結(jié)構(gòu),保證*好的通風(fēng)狀況。并可同時(shí)判斷過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載、短路、溫度過(guò)高、數(shù)據(jù)異常等危及裝置本身保障的現(xiàn)象,即便是操作錯(cuò)誤也不致?lián)p壞裝置。另外,當(dāng)危險(xiǎn)信號(hào)如外部電壓通過(guò)端子進(jìn)入測(cè)試儀時(shí),裝置告警指示燈變紅,并自動(dòng)切斷功放。
8、接點(diǎn)豐富、試驗(yàn)適用能力強(qiáng)
本裝置具有八路開關(guān)量輸入(A B C R a b c r)和4路開關(guān)量輸出。輸入接點(diǎn)為空接點(diǎn)和0-250V電位接點(diǎn)兼容方式,可智能識(shí)別。
9、放置靈活、軟件功能強(qiáng)大
裝置立臥式放置均可,可脫機(jī)操作,亦可外接PC機(jī)操作,測(cè)試結(jié)果能自動(dòng)整理、記錄成試驗(yàn)報(bào)告,以備查閱,亦可使用U盤直接保存且方便傳送到外接PC機(jī)中編輯、打印等處理。軟件升級(jí)簡(jiǎn)單快捷,直接通過(guò)U盤升級(jí)或外部PC機(jī)下傳,無(wú)需改動(dòng)任何硬件。 軟件輔助計(jì)算功能強(qiáng)大,可自動(dòng)計(jì)算正、負(fù)、零序電壓電流,一、二次側(cè)有功、無(wú)功、功率因數(shù)??蛇x配內(nèi)置 GPS 模塊,只需外接天線,就可以同步聯(lián)調(diào)。
§1.2 產(chǎn)品型號(hào)說(shuō)明及參數(shù)(LY803三相微機(jī)繼保分析儀工作原理及結(jié)構(gòu))
●主要額定參數(shù)
額 定 輸 出
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頻率誤差 <±0.01Hz
相位誤差 ?。肌?. 2°
波形失真 ?。肌?.3%(基波)
時(shí)間誤差 ?。?0μs
輸出頻率 0~1000Hz
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電 源 電 壓
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允許范圍 AC220V±10%,50Hz±10%
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環(huán) 境 溫 度
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使用范圍 0~40℃
存貯范圍 ?。?0~70℃
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電 流 源
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交 流
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相電流輸出(有效值) 0~30A/相
三并電流輸出(有效值) 0~90A
相電流長(zhǎng)時(shí)間允許工作值(有效值) ?。迹?0A/相
三并電流90A允許工作時(shí)間 <=10s
精 度 ?。肌?.2%
負(fù)載電壓 ?。?0V
*大輸出功率 250VA/相
可疊加諧波次數(shù) 0~21次
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電 壓 源
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交 流
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相電壓輸出(有效值) 0~130V/相
線電壓輸出(有效值) 0~260V
精 度 ?。肌?.2%
*大輸出功率 70VA/相
可疊加諧波次數(shù) 0~21次
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直 流
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輸出范圍 0~300V
精 度 <±0.2%
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時(shí) 間 測(cè) 量
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測(cè)試范圍 0.1ms~3600s
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開 關(guān) 量 輸 入
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空接點(diǎn) 1~20mA,24V(DC)
電位接點(diǎn) 0~250V(DC)
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開 關(guān) 量 輸 出
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空接點(diǎn) 250V/0.3A(DC)
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機(jī) 箱 體 積
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長(zhǎng)×寬×高 360mm ×195mm ×380mm
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機(jī) 箱 重 量
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主機(jī)重量 16kg
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§1.3 面板說(shuō)明(LY803三相微機(jī)繼保分析儀工作原理及結(jié)構(gòu))
接線端子
◎電壓輸出: UA、UB、UB分別對(duì)應(yīng)A、B、C三相電壓,UX、UY、UZ分別對(duì)應(yīng)X、Y、Z三相電壓,UN電壓接地端子。
◎接地端子:用于可靠接大地。
◎開關(guān)量輸入:A、B、C、R、a、b、c、r及N公共端。
開入量可以接空接點(diǎn),也可以接10~250V的帶電位接點(diǎn)。一般地,A、B、C分別連接保護(hù)的跳A、跳B、跳C接點(diǎn),R連接保護(hù)的重合閘接點(diǎn)。
使用帶電接點(diǎn)時(shí),直流電源的+端,即控制源的+KM,必須接公共端(N)。直流電源允許電壓為0~250伏。如圖
◎開關(guān)量輸出:1、2、3、4,空接點(diǎn),接點(diǎn)容量250V/2A,其斷開、閉合的狀態(tài)切換由軟件控制。
◎電流輸出:一般地,IA、IB、IC分別對(duì)應(yīng)A、B、C三相電流,IX、IY、IZ分別對(duì)應(yīng)X、Y、Z三相電流,IN為電流接地端子(IA、IB、IC任意兩并或三并輸出大電流時(shí),建議用三個(gè)IN端子并聯(lián)輸出)。
二.指示燈
IA IB IC IX IY IZ交流電流源開路告警指示燈:當(dāng)打開功放并開始送模擬量后,如果電流源處于開路狀態(tài),對(duì)應(yīng)燈常亮示警,但裝置不會(huì)保護(hù)。
UA UB UC UX UY UZ 電壓源短路告警指示燈:當(dāng)打開功放并開始送模擬量后,如果電壓源處于開路狀態(tài),裝置保護(hù),但對(duì)應(yīng)燈常亮告警。
T 溫度告警指示燈:送大電流后,裝置內(nèi)部溫度上升,如果超出**范圍,裝置保護(hù),切斷功放開關(guān),本燈常亮告警。
三.外部接口
裝置上蓋處接口分別是:
PS2口,可外接101電腦鍵盤及鼠標(biāo),以操作裝置軟件
USB口,可插U盤,拷貝測(cè)試報(bào)告或給軟件升級(jí)
COM1,RS232口,用于與PC連接,使用Windows操作軟件
COM2,RS232口,可用于同步對(duì)調(diào)時(shí)外接GPS接收機(jī)。對(duì)于內(nèi)置GPS模塊的,此端口預(yù)留。
四.嵌入式模擬斷路器
1.輸入接點(diǎn):跳閘、公共端、合閘。
2.指示燈:110V0.5A、110V1A、220V0.5A、220V1A。當(dāng)前電壓及動(dòng)作電流選擇指示燈。
3.調(diào)檔開關(guān):模擬斷路器總電源及檔位選擇開關(guān)。
4.時(shí)間旋鈕:設(shè)置動(dòng)作時(shí)間。范圍是0-200ms。
5.輔助接點(diǎn):跳閘、公共端、合閘。指示當(dāng)前模擬斷路器的開關(guān)位置。
下面以 RCS-9612A 線路保護(hù)裝置為例,介紹做重合閘實(shí)驗(yàn)時(shí),內(nèi)置模擬斷路器的接線方法:
【注意】:本模塊適用于110KV及以下的保護(hù)。對(duì)于220KV以上的,要測(cè)試分相跳閘的的實(shí)驗(yàn),請(qǐng)另接其他模擬斷路器。
§1.4 注意事項(xiàng)(LY803三相微機(jī)繼保分析儀工作原理及結(jié)構(gòu))
1.開關(guān)機(jī)順序:開機(jī):電源開關(guān) -→ 功放開關(guān)
關(guān)機(jī):功放開關(guān) -→ 電源開關(guān)
測(cè)試儀啟動(dòng)完畢后,才能投入功放開關(guān)。
2.裝置應(yīng)可靠接地。為保證本機(jī)外殼可靠接大地,外部電源的引入線一定要用三芯電源線!
另外,還提供一個(gè)接地端子,可用來(lái)接大地。對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)。
3.優(yōu)良禁止將外部交直流電源引入測(cè)試儀的電壓、電流插孔!
4.使用帶電接點(diǎn)時(shí),直流電源的+端,即控制源的+KM,必須接公共端(N)。直流電源允許電壓為0~250伏。
5.建議開機(jī)后,按下功放開關(guān)先預(yù)熱5~15分鐘,再進(jìn)行試驗(yàn)!
6.如果被測(cè)設(shè)備是在運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng),則請(qǐng)將現(xiàn)場(chǎng)的電流互感器(CT)、電壓互感器(PT)回路與保護(hù)設(shè)備解開,以免本裝置受強(qiáng)烈干擾而不能正確測(cè)試。
第2章 軟件操作說(shuō)明(LY803三相微機(jī)繼保分析儀工作原理及結(jié)構(gòu))
§2.0 概述
測(cè)試儀啟動(dòng)后,進(jìn)入如下主菜單:
一.脫機(jī)運(yùn)行:選擇進(jìn)入脫機(jī)運(yùn)行主界面。每個(gè)測(cè)試菜單的介紹,參照下面章節(jié)。
二.外接PC試驗(yàn)
外接筆記本電腦,使用Windows下程序,進(jìn)行試驗(yàn)。ESC退出本菜單項(xiàng)。
【注意事項(xiàng)】:
正確操作步驟:
1.接好電源線及電壓電流接至被測(cè)裝置的線。
2.開機(jī)后,按下功放開關(guān)先預(yù)熱5~15分鐘。
3.接上串口線,使用Windows下程序,進(jìn)行試驗(yàn)。
三.系統(tǒng)管理:選擇進(jìn)入如下菜單
U盤拷貝測(cè)試報(bào)告
本菜單將拷貝測(cè)試儀中所有已保存的測(cè)試報(bào)告至U盤中的AT_REP。
插好U盤,然后打開測(cè)試儀電源。
選擇進(jìn)入本菜單,程序自動(dòng)完成拷貝。
關(guān)閉測(cè)試儀電源,拔出U盤。
使用U盤升級(jí)軟件
將軟件升級(jí)包解壓并拷貝至U盤,注意不要改變目錄,否則不能正常完成操作。其正確目錄應(yīng)該是U盤根目錄下AT_UPD。
插好U盤,打開測(cè)試儀電源。
選擇進(jìn)入本菜單,程序自動(dòng)完成升級(jí)。
關(guān)閉測(cè)試儀電源,拔出U盤。
外接PC升級(jí)軟件
開機(jī)后,不要打開功放開關(guān),接好串口線,選擇進(jìn)入本菜單,再使用Windows程序中“下位機(jī)軟件升級(jí)” 菜單,選擇本系統(tǒng)的升級(jí)包中配置文件,開始升級(jí)操作。
初始化各菜單設(shè)置
輸入密碼確認(rèn)后,將所有菜單的參數(shù)設(shè)置,恢復(fù)到出廠值。
刪除所有測(cè)試報(bào)告
輸入密碼確認(rèn)后,刪除所有的測(cè)試報(bào)告。
打開或關(guān)閉觸摸屏
配置打開或者關(guān)閉觸摸屏。關(guān)閉后,觸摸屏操作無(wú)效。
裝置使用注意事項(xiàng)
顯示測(cè)試儀使用中*重要的注意事項(xiàng)。
常規(guī)抽水蓄能機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程轉(zhuǎn)速不變,發(fā)電狀態(tài)下功率調(diào)節(jié)范圍較窄,抽水狀態(tài)下功率不能調(diào)節(jié),不足以應(yīng)對(duì)電網(wǎng)近年來(lái)出現(xiàn)的大規(guī)??焖俟β什▌?dòng)的迫切需求。采用可變速抽水蓄能機(jī)組可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電運(yùn)行和抽水運(yùn)行兩種狀態(tài)的寬負(fù)荷功率調(diào)節(jié),同時(shí)具有快速系統(tǒng)響應(yīng)速度,使水輪機(jī)在任意水頭和負(fù)荷時(shí)始終保持在*佳轉(zhuǎn)速運(yùn)行,并保持效率*優(yōu),對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行起到重要作用。目前來(lái)看,面臨以下挑戰(zhàn)。
一是大型可變速抽水蓄能機(jī)組由于采用雙饋電機(jī)機(jī)型,轉(zhuǎn)動(dòng)部分與定子部分具有一樣的鐵心和繞組。這樣的結(jié)構(gòu)對(duì)小型電機(jī)不存在太大問(wèn)題,但對(duì)于大型抽水蓄能機(jī)組這種大尺寸、高線速度下的轉(zhuǎn)動(dòng)鐵心和繞組,其動(dòng)態(tài)穩(wěn)定設(shè)計(jì)是國(guó)際公認(rèn)的難題。從轉(zhuǎn)動(dòng)部分關(guān)鍵部件的材料選擇,到電磁性能、力學(xué)性能及傳熱性能的設(shè)計(jì)都存在亟待攻克的難點(diǎn),需要電機(jī)方面科研技術(shù)人員的努力。
二是大型變速抽水蓄能機(jī)組需具備快速準(zhǔn)確協(xié)助電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻調(diào)相的能力,開發(fā)出適用于發(fā)電和抽水兩種工況并且有功和無(wú)功控制高度解耦的大型可變速抽水蓄能機(jī)組的勵(lì)磁控制裝置和控制策略是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題,與此相應(yīng)還需要進(jìn)一步提升勵(lì)磁、調(diào)速器、變頻裝置等輔機(jī)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化水平。
三是提高大型可變速抽水蓄能機(jī)組工藝水平,降低工程造價(jià),確保工程**和質(zhì)量等方面還面臨挑戰(zhàn)。
四是需要進(jìn)一步利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等技術(shù),推動(dòng)大型可變速抽水蓄能機(jī)組設(shè)計(jì)、建造和管理的數(shù)字化、智能化。
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