2CMS说明书61051版.docx
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2CMS说明书61051版
目录
一概述1
1主要功能1
2技术指标1
二工作原理2
1电力系统并网的两种情况2
2差频并网合闸角的数学模型2
3均频与均压控制的方式3
三结构与接线4
1外形尺寸4
2面板说明（面板如下图）4
3后面板说明4
四使用说明6
1参数整定7
2工作10
3测试11
五SID-2CM-S型控制器与上位机的联机13
1硬件连接13
2控制器设置14
3上位机监控软件14
六SID-2CM-S微机同期控制器端子接线表15
七SID-2CM-S型微机同期控制器二次线设计示例17
附录1参数整定范围和步长18
附录Ⅱ通讯协议（见附件）19
附录Ⅲ同期二次线设计要点19
附录Ⅳ（SID-2CM-S安装尺寸图）21
附录Ⅴ同步表视频模块22
（6.051版）
一概述
SID-2C-S是深圳市智能设备开发有限公司在总结前八代产品运行经验的基础上，在硬件设计及软件设计上作了较大的改进。
除了保留原有产品的精确性及快速性的优点外，还增加了全汉字显示及与上位机进行通讯的功能。
这为电站分布式控制系统（DCS）增加了一个重要的智能终端。
不仅使运行人员在同期控制器的安装现场可以看到有关并网过程中的各种信息，还能在远方的集控站对并网过程了如指掌。
SID-2C-S系列微机同期控制器有两类产品:
SID-2CT-S适用于1～12条线路并网用，SID-2CM-S适用于1～12台、条发电机或线路并网复用。
SID-2C-S系列微机同期控制器的突出特点是能自动识别差频和同频同期性质，确保以最短的时间和良好的控制品质促成同期条件的实现，并不失时机的捕捉到第一次出现的并网机会。
1主要功能
1）SID-2CM-S有12个通道可供1~12台、条发电机或线路并网复用，或多台同期装置互为备用，具备自动识别并网性质的功能，即自动识别当前是差频并网还是同频并网（合环）。
2）设置参数有：
断路器合闸时间、允许压差、过电压保护值、允许频差、均频控制系数、均压控制系数、允许功角、并列点两侧TV二次电压实际额定值、系统侧TV二次转角、同频调速脉宽、并列点两侧低压闭锁值、同频阈值、单侧无压合闸、无压空合闸、同步表功能。
3）控制器以精确严密的数学模型，确保差频并网（发电机对系统或两解列系统间的线路并网）时捕捉第一次出现的零相差，进行无冲击并网。
4）控制器在发电机并网过程中按模糊控制理论的算法，对机组频率及电压进行控制，确保最快最平稳地使频差及压差进入整定范围，实现更为快速的并网。
5）控制器具备自动识别差频或同频并网功能。
在进行线路同频并网（合环）时，如并列点两侧功角及压差小于整定值将立即实施并网操作，否则就进入等待状态。
6）控制器能适应任意TV二次电压，并具备自动转角功能。
7）控制器运行过程中定时自检，如出错，将报警，并文字提示。
8）在并列点两侧TV信号接入后而控制器失去电源时将报警。
三相TV二次断线时也报警，并闭锁同期操作及无压合闸。
9）发电机在差频并网过程中出现同频时，控制器将自动给出加速控制命令，消除同频状态。
控制器可确保在需要时不出现逆功率并网。
10）控制器完成并网操作后将自动显示断路器合闸回路实际动作时间，并保留最近的8次实测值，以供校核断路器合闸时间整定值的精确性。
11）控制器提供与上位机的通讯接口（RS-232、RS-485），并提供通讯协议，和必需的开关量应答信号，以满足将同期控制器纳入DCS系统的需要。
12）控制器采用了全封闭和严密的电磁及光电隔离措施，能适应恶劣的工作环境。
13）控制器供电电源为交直流两用型，能自动适应110V、220V交直流电源供电。
14）控制器输出的调速、调压及信号继电器为小型电磁继电器，合闸继电器则有小型电磁继电器及特制高速、高抗扰光隔离无触点大功率MOSFET继电器两类供选择，后者动作时间不大于2毫秒，长期工作电压可达直流1000V，接点容量直流6安。
在接点容量许可的情况下，可直接驱动断路器，消除了外加电磁型中间继电器的反电势干扰。
15）可接受上位机指令实施并列点单侧无压合闸或无压空合闸。
16）在需要时可作为智能同步表使用。
17）控制器提供同步表视频转换器可选件，将同步表的相位、压差、频差及合闸信息通过视频电缆传送到控制室大屏幕的视频输入端。
2技术指标
1）输入待并断路器两侧的TV二次电压为100伏或100/
伏，或一侧为线电压，另一侧为相电压。
各并列点均可分别对系统侧TV二次电压进行转角设置，故不需隔离变压器和转角变压器。
2）全部输入开关量（并列点选择、远方复位、起动同期工作、单侧无压合闸确认、无压空合闸确认、断路器辅助接点等）均为常开空接点。
3）输出开关量（加速、减速、升压、降压、合闸、功角越限、报警、失电等）控制信号使用小型电磁继电器常开空接点（“失电”为常闭）,接点容量220VAC，5A或220VDC，0.5A。
在合闸回路使用光隔离无触点MOSFET继电器时为1000VDC.6A（选件）。
4）RS-232及RS-485通讯接口各一个。
5）工作电源110～220伏交直流电源均可，功耗不大于20伏安。
6）绝缘强度：
弱电回路对地：
500伏50赫1分钟
强电回路对地：
2000伏50赫1分钟
强弱电回路间：
1000伏50赫1分钟
7）工作环境：
工作温度：
0C～50C、贮存温度：
-20Ｃ～70Ｃ
相对湿度：
不大于90%
二工作原理
1电力系统并网的两种情况
并网的确切定义：
断路器联接两侧电源的合闸操作称之为并网，并网有以下两种情况：
1）差频并网：
发电机与系统并网和已解列两系统间联络线并网都属差频并网。
并网时需实现并列点两侧的电压相近、频率相近、在相角差为0度时完成并网操作。
2）同频并网：
未解列两系统间联络线并网属同频并网（或合环）。
这是因并列点两侧频率相同，但两侧会出现一个功角，的值与联接并列点两侧系统其它联络线的电抗及传送的有功功率成比例。
这种情况的并网条件应是当并列点断路器两侧的压差及功角在给定范围内时即可实施并网操作。
并网瞬间并列点断路器两侧的功角立即消失，系统潮流将重新分布。
因此，同频并网的允许功角整定值取决于系统潮流重新分布后不致引起新投入线路的继电保护动作，或导致并列点两侧系统失步。
2差频并网合闸角的数学模型
准同期的三个条件是压差、频差在允许值范围内时应在相角差为零时完成并网。
压差和频差的存在将导致并网瞬间并列点两侧会出现一定无功功率和有功功率的交换，不论是发电机对系统，或系统对系统并网对这种功率交换都有相当承受力。
因此，并网过程中为了实现快速并网，不必对压差和频差的整定值限制太严，以免影响并网速度。
但发电机并网时相角差的存在将会导致机组的损伤，甚至会诱发后果更为严重的次同步谐振（扭振）。
因此一个好的同期装置应确保在相角差为零时完成并网。
在差频并网时，特别是发电机对系统并网时，发电机组的转速在调速器的作用下不断在变化，因此发电机对系统的频差不是常数，而是包含有一阶、二阶或更高阶的导数。
加之并列点断路器还有一个固有的合闸时间tk，同期装置必须在零相差出现前的tk时发出合闸命令，才能确保在=0时实现并网。
或者说同期装置应在=0到来前提前一个角度k发出合闸命令，k与断路器合闸时间tk、频差s、频差的一阶导数
及频差的二阶导数
等有关。
其数学表达式为：
同期装置在并网过程中需不断快速求解该微分方程，获取当前的理想提前合闸角k。
并不断快速测量当前并列点断路器两侧的实际相差，当=k时装置发出合闸命令，实现精确的零相差并网。
不难看出获得精确的断路器合闸时间tk（含中间继电器）是非常重要的，因此SID-2C-S系列准同期控制器具有实测tk的功能。
同时也不难看出计算机对k的计算和对的测量都不是连续进行的，而是离散进行的。
从而使得我们不一定能恰好捕获k=的时机。
这就会导致并网的快速性受到极大的影响。
本控制器用另一微分方程实现对合闸时机的预测，可靠实现捕捉第一次出现的并网时机，使并网速度达到极值。
3均频与均压控制的方式
实现快速并网对满足系统负荷供需平衡及减少机组空转能耗有重要意义。
捕捉第一次出现的并网时机是实现快速并网的一项有效措施，而用良好控制品质的算法实施均频与均压控制，促成频差与压差尽快达到给定值也是一项重要措施。
SID-2CM控制器使用了模糊控制算法，其表达式为：
式中U—控制量，E—被控量对给定值的偏差，C—被控量偏差的变化率，g—模糊控制算法。
模糊控制理论是依据模糊数学将获取的被控量偏差及其变化率作出模糊控制决策。
下面的模糊控制推理规则表可描述其本质。
表中将偏差E的模糊值分成正大到负大共八档，将偏差变化率C的模糊值分成正大到负大共七档，与它们对应的控制器发出的控制量U的模糊值就有56个，从正大到负大共七类值。
以调频控制为例，如控制器测量的频差
（F、X分别为待并发电机及系统的角频率）为负大，而频差变化率
也是负大，则控制量U为零（表中右下角的值）。
这表明尽管发电机较之系统频率很低，但当前发电机频率正以很高的速度向升高方向变化，因此无需控制发电机频率就能恢复到正常值。
E
U
C
正大
正中
正小
正零
负零
负小
负中
负大
正大
零
零
负中
负中
负大
负大
负大
负大
正中
正小
零
负小
负小
负中
负中
负大
负大
正小
正中
正小
零
零
负小
负小
负中
负大
零
正中
正中
正小
零
零
负小
负中
负中
负小
正大
正中
正小
正小
零
零
负小
负中
负中
正大
正大
正中
正中
正小
正小
零
负小
负大
正大
正大
正大
正大
正中
正中
零
零
人们很自然的会想到这些模糊控制量的值具体在控制过程中到底是多少呢？
应该有个量化的环节，例如变成控制器发出控制信号的脉冲宽度和脉冲间隔。
SID-2CM-S控制器正是通过均频控制系数Kf和均压控制系数Kv两个整定值来对控制量进行量化的，Kf及Kv的选取是在发电机运行过程中人工手动将频差或压差控制超出频差及压差定值的工况下进行，根据SID-2CM-S控制器在纠正频差及压差的过程中所表现的控制质量来修改Kf及Kv，当发现纠正偏差的过程太慢，则应加大Kf或KV，反之，如纠正偏差过快并出现反复过调，则应减小Kf或KV，直到找到最佳值。
我们不难看到SID-2CM-S控制器实际上是针对发电机组调速系统及励磁调节系统的具体特性来整定控制系数的。
三结构与接线
1外形尺寸
SID-2CM-S型控制器采用仪表盘嵌装式结构，安装尺寸见附录最后一页。
2面板说明（面板如下图）
液晶显示器
○○○
F
S
0
电源
功角
-90
90
О
О
压差
频差
合闸
合闸
180
SID-2CM-S型微机同期控制器
工作测试设置
确认
复位
▲
▲
▼
方式选择
退出
▼
RS-232
深圳市智能设备开发有限公司
面板的左上方为一个12864点阵带背光的液晶显示器，用于显示菜单及设置参数，显示并列点代号、系统频率、系统电压、发电机频率、发电机电压、断路器合闸时间及其它信息。
左下方为发光管构成的同步指示器，指示待并侧与系统侧电压在并网过程中的相位差。
“频差/功角”及“压差”指示灯在差频并网时越上限为绿色，越下限为红色，如出现同频时频差灯也为红色，不越限时熄灭。
同频并网时如果功角或压差越限，指示灯为橙色。
“合闸”指示灯在控制器发出合闸命令期间点亮（红色），点亮时间为断路器合闸时间tk的二倍。
面板右方可见到有工作方式选择开关及工作方式指示灯，用于设置控制器的三种工作方式，即“工作”、“测试”及“设置”方式。
工作方式选择开关上方的工作（红色）、测试（绿色）、设置（黄色）指示灯分别与之对应。
“工作”方式用于发电机或线路并网；“测试”方式用于现场试验或对控制器本身的硬件测试；“设置”方式用于整定参数和数据查询。
在工作方式选择开关右侧有7个按键，左键、右键、上键、下键、确认键、退出键、复位键。
左、右键用于选择待设置参数，上、下键用于选择菜单项或改变参数值，“确认”键用于选择功能或存贮参数，“退出”键用于退出目前操作程序，“复位”键用于使程序复位。
面板下方有RS-232串行通讯接口，为9针D型插座，用于就地与笔记本电脑的RS-232通讯接口联接。
也可用背板航空插座JK3内的RS-485接口与远方的上位机通讯。
控制器在“设置”方式时通过内部SL合闸闭锁继电器自动断开合闸输出回路，因此控制器可在现场进行参数设置，不会发生误合闸。
3后面板说明
后面板主要装有控制器的对外联线插座，如下图所示，各引脚定义在相应表格中给出。
JK1-JK5五个航空插头型号各不相同，因此没有误插的可能。
设计SID-2CM-S同期控制器可最多纳入12个并列点，其目的不仅是为适应中、小电站集中同期方式的需要，也为实现电站多台同期装置互为备用的需要。
每台同期装置可存入12个并列点的同期参数，使得12台同期装置不需要重新整定参数就可互换。
选用航空插头作为对外的连接器也是出于方便互换的目的。
熔断器熔断器熔断器
F1F2F3
JK6
同步表
视频输出
34
12
录波输出
2526
8910111213
34567
12
JK5
系统侧待并侧电源
TVTV
JK4JK3JK2JK1
171819
2021222324
141516171819
34
12
101112
1314
6789
13141516
89101112
345
12
4567
123
电源
110~220V
（AC或DC）
TV输入
1~12并列点复位
辅助接点RS-485串口
控制继电器
○
深圳市智能设备开发有限公司
·JK1插座引脚定义：
1
2
3
4
电源（－）
电源（＋）
地
空
电源使用交直流48V-220V。
·JK2插座引脚定义：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
待并
N
系统
N
待并
相线
系统
相线
待并
中线
系统
中线
待并
a相
待并
b相
待并
c相
系统
a相
系统
b相
系统
c相
系统
熔丝前
待并
熔丝前
·JK3插座引脚定义：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1F
2F
3F
4F
5F
6F
7F
8F
辅助
接点
辅助
接点
复位
复位
RS485
+
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
RS485
-
屏蔽地
同步表
24V＋
起动同
期工作
24V－
9F
10F
11F
12F
单侧无压合闸确认
无压空合闸确认
空
JK3的1-8及20-23分别联接到各并列点的同期开关一个空接点的一侧，另一侧并联后联接到17脚的开入量专用电源24V+上。
15脚是RS-485接口的屏蔽地，与机壳相联。
为了保证双侧无压空合闸或单侧无压合闸的安全，需要防止因TV二次断线引起的误合闸，此时同期装置需要接入并列点两侧TV的三相电压及中性点，用以检测TV二次断线，如不需无压合闸功能，则JK2的三相TV二次电压可不接入，即JK2-1、2、714各电压都无需接入。
JK3-24及JK3-25是在实施单侧无压合闸及无压空合闸前进一步确认的两个输入开关量。
·JK4插座引脚定义：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
合闸（－）
加速（－）
减速（－）
降压（－）
升压（－）
闭锁
闭锁
电源（－）
功角越限
报警
11
12
13
14
15
16
17
18
19
失电
合闸（＋）
加速（＋）
升压（＋）
功角越限
减速（＋）
报警
降压（＋）
失电
合闸输出如用电磁继电器输出，为空接点，无极性。
如用MOSFET继电器作合闸输出，则有+、-极性之分，接线请注意。
MOSFET继电器可直接驱动断路器合闸回路，彻底消除了电磁中间继电器的延时和感应电势的干扰。
MOSFET继电器为可选件，订货时需注明。
·JK5插座引脚定义
此插座的脉振电压及控制器输出合闸接点用于同期过程录波，请注意脉振电压没有经过转角处理。
1
2
3
4
脉振电压
脉振电压
合闸接点
合闸接点
·JK6插座定义：
此插座输出控制器同步表的视频信号，插座为标准BNC插座，该插座至中控室大屏幕视频输入插座的同轴电缆最大长度为400米。
四使用说明
程序菜单按三种方式选择（设置、测试、工作）形成三条主干的树状结构，如下图所示：
下面介绍具体使用方法
1参数整定
参数分为：
通道（并列点）参数和系统（公用）参数。
进入参数整定：
在系统通电状态下，将工作方式开关投在“设置”状态（此时设置灯亮），然后按复位按钮。
或在控制器未带电状态下，先将工作方式开关投在“设置”位置，然后再接通电源。
首先进入设置主菜单：
各通道参数整定
系统参数整定
实测合闸时间查询
修改口令
使用“”“”键，选择菜单项，用“确认”键确认，并进入相应程序。
1）各通道参数整定:
每个通道有一组独立的参数,包括:
同期点并网类型（差频或同频）、断路器合闸时间、允许频差、允许压差、均频控制系数、均压控制系数、待并侧TV二次电压额定值、系统侧TV二次电压额定值、过电压保护值、自动调频、自动调压、同频调频脉宽、并列点代号、系统侧应转角、单侧无压合闸、无压空合闸、同步表等，同频型并列点还有允许功角。
进入通道参数整定：
进入设置菜单后，用“”“”键选择“各通道参数整定”，之后按“确认”键，此时显示屏显示：
请输入口令
0000
请输入通道号
1
按确认键确认
输入4位数字或字母（出厂口令为0000），按确认键后进入各通道参数整定；如按退出键，即放弃该操作，退到主菜单。
如口令不对，提示“口令不符”，退到主菜单。
进入各通道参数整定后，显示屏显示：
用“”“”键输入通道号，通道号的选择范围为1-12。
按“退出”键，则退出通道参数设置。
选择通道号后，按“确认”键，则系统进入参数设置第一页：
对象类型差频/同频
第一页
合闸时间ms
允许频差.Hz
允许压差%
对象类型分“差频”、“同频”两类，只要有可能那怕只在一种特定的运行方式下会出现同频并网的断路器就应选“同频”型。
永远不可能出现同频并网的断路器则选“差频”型，一般发电机的机端断路器和发变组高压侧断路器即为此类型。
合闸时间为控制器发出合闸信号到断路器闭合的时间，是计算提前预合闸角的依据。
允许频差和允许压差是并网的二个条件，当并列点两侧的频率差和电压差在这二个参数指定的范围内，即算满足频差和压差并网条件。
否则，如果设置了自动调频或自动调压功能，控制器即实施调频或调压控制。
如果设置不调频、不调压，则只在显示屏上提示待并侧的频率高、频率低、电压高、电压低信息，控制器不执行调频及调压控制。
频差及压差的定义均为待并侧值减系统侧值的差值，允许频差及允许压差的定值可选“+”或“±”，取“+”表明只能在待并侧的值大于系统侧的值才允许并网，即并网后待并侧电源立即带上一定的有功和无功功率，避免并网时产生逆功率。
如取“±”，则差值不论是正、是负均可并网。
使用“”“”键，选择参数项，按“”“”键修改参数值。
当选择到该页的最后一项，再按“”键，如果不是最后一页（第六页），则翻到下一页。
当选择该页的第一项，再按“”键，若该页不是第一页则进入上一页。
每个参数都有设置范围和步距，各参数的设置范围及步距见附录Ⅰ。
如果参数数值到了上限，按“”键不会改变数据大小。
同样参数数值到了下限，按“”键也不会改变数据大小。
修改该通道的所有参数后，按“确认”键，便存贮各参数值。
存贮通道参数值需要若干秒，此时屏幕显示“正在存储，请稍候”，在此期间按任何键都不起作用（复位键除外），等若干秒后屏幕上显示“存贮完毕”，按“退出”键退出通道参数整定操作，回到设置菜单。
第二页到第六页显示器界面如下：
待并侧TV二次
电压额定值v
系统侧TV二次
电压额定值v
第二页第三页
均频控制系数
.
均压控制系数
.
允许功角0
注：
允许功角仅适用于有可能出现同频并网的对象，当同期装置确认为同频并网时，将自动调用此定值。
均频、均压控制系数无量纲。
这两个参数决定调频调压的品质，数值越大，调整就越快。
但是，如果设置过大，会引起控制过程不稳定。
如果选择不自动调频则不进行调频控制，调压控制也是如此。
此二系数需在发电机开机后在现场根据控制器进行自动调频和调压过程的品质来确定。
“允许功角”仅用于同频并网的工况，此时自动停止调频和调压。
TV二次电压的单位为“伏”，这是指当TV一次电压为额定值时，TV二次电压所对应的实际值。
对于系统侧电压常常因负荷变动导致有较大的波动，因此，系统侧TV二次电压额定值应以其可能出现的最低值和最高值的平均值输入。
输入同期装置的并列点TV电压可以一侧是线电压，另一侧是相电压，也可以都是线电压或相电压。
第四页第五页
过电压保护值 同频调频脉宽
%并列点代号
自动调频YES/NO 系统侧应转角
自动调压YES/NO
过电压保护值是指容许发电机过电压值对额定电压的百分数。
自动调频和自动调压项的YES表示需要控制器自动调频或调压，NO表示不需要。
同频调频脉宽，无量纲。
该参数决定在差频并网过程中出现同频时自动调频脉冲的正脉冲宽度。
同频调频控制不受“自动调频”选择与否限制，“同频调频脉宽”值设置范围为5~90，数值越大，脉冲宽度越宽。
并列点代号有四位，可以是数字或拼音字母，一般输入断路器号。
系统侧应转角用以取代转角变，可设置超前300、00、滞后300三种，请注意，是将系统侧TV二次电压进行转角。
第六页
单侧无压合闸YES/NO
无压空合闸YES/NO
同步表YES/NO
在发电厂厂用电系统或输电线路的并列点上有时会要求只在并列点一侧有电压，而另一侧无电压时合上断路器，例如在发电机启机过程中需要由外部电源提供厂用电、线路检修后对线路充电等。
此时如无压合闸条件具备（TV二次没断线），且通道整定参数项“单侧无压合闸”选为YES，和在JK3-24送入了确认单侧无压操作的开关量信号闭合，控制器上电后即自动实施单侧无压合闸。
如并列点两侧TV二次电压的数值都高于低压闭锁整定值，则同期装置执行正常并网操作。
同样，如需要
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