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關(guān)于UFV-200系列安全穩(wěn)定控制裝置探討

文檔作者：吳駿文檔來源：國電南瑞科技股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年01月02日
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電力系統(tǒng)
82丨電力系統(tǒng)裝備 2018.6
Electric System
2018年第6期
2018 No.6
電力系統(tǒng)裝備
Electric Power System Equipment
電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制裝置實為一種專門針對系統(tǒng)各項
特殊要求而生產(chǎn)的，能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的裝置類型，其有著
不同于其它系統(tǒng)的獨特設(shè)計要求與特點。而結(jié)合這些特點與
要求設(shè)計出的UFV-200 系列穩(wěn)定控制裝置，利用靈活的軟件
配置及統(tǒng)一硬件平臺，較好地解決與滿足了各個地方因電網(wǎng)
結(jié)構(gòu)不一致而造成的對安全穩(wěn)定控制裝置的不同要求，除此
之外，還較好地滿足了安全穩(wěn)定控制裝置對自身高一致性、
高可靠性上的基本要求，因而在各種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中均適用，乃
是一種可靠性高的穩(wěn)定控制裝置。
1 安全穩(wěn)定控制裝置的相關(guān)設(shè)計要求
1.1 產(chǎn)品功能復(fù)雜，種類多樣，設(shè)計周期短
針對安全穩(wěn)定控制裝置而言，因其與應(yīng)用環(huán)境之間存在
緊密關(guān)聯(lián)性，通常需依據(jù)現(xiàn)場實況，開展針對性、特殊化設(shè)
計與生產(chǎn)。由于所存在的需求不同，較難找到一些比較固定
的模式來適應(yīng)，這便造成此類裝置難以批量生產(chǎn)，且絕大多數(shù)
產(chǎn)品須進(jìn)行定制。因此，現(xiàn)階段，針對安全穩(wěn)定控制裝置而言，
已出現(xiàn)較多軟件版本與硬件模塊，彼此間存在較差的通用性，
而且在生產(chǎn)管理上也比較困難。另外，大多數(shù)安全穩(wěn)定控制
裝置有著比較短的設(shè)計生產(chǎn)周期。
1.2 高精度要求，數(shù)據(jù)處理量大
對于安全穩(wěn)定控制裝置來講，因其功能多樣且復(fù)雜，需要
與電廠或變電站中的全部元件進(jìn)行對接，所以，有著比較大
的采樣計算數(shù)據(jù)量，需要進(jìn)行計算的數(shù)據(jù)有電壓變化率、頻率、
頻率變化率、電壓、電流、電壓與電流間的相位角及有、無功等，
此外，其對各種模擬量的精度還有非常高的要求，且對頻率
的動態(tài)響應(yīng)以及模擬量等，同樣有著較高要求。
1.3 對裝置可靠性有著較高要求，動作速度快
在整個電力系統(tǒng)中，安全穩(wěn)定控制裝置為其第二、三道防
線，因而對于動作的可靠性往往有著比較高的要求，不能出
現(xiàn)誤動或拒動情況；另外，在電網(wǎng)將要喪失穩(wěn)定性之前，還
要求此裝置能夠準(zhǔn)確、快速動作。在實際解決各種暫態(tài)穩(wěn)定
問題中，位于穩(wěn)定區(qū)域的裝置，要求其響應(yīng)速度小于200 ms。
1.4 裝置類型復(fù)雜，各裝置間通信接口多，數(shù)據(jù)量龐大，速度快
針對安全穩(wěn)定控制裝置而言，其大多會涉及到電網(wǎng)保護
工作，并且大多與其它裝置相結(jié)合，構(gòu)成有效的穩(wěn)定控制系統(tǒng)；
另外，由于其所保護系統(tǒng)的不同，以及在復(fù)雜程度方面存在
差異，一套裝置各個方向的高速數(shù)據(jù)接口數(shù)可達(dá)10 多個。針
對數(shù)據(jù)通信的及時性與可靠性而言，安全控制裝置各類動作
的基本特點對其起到?jīng)Q定作用。還需指出的是，裝置所配套
的通信接口，其類型需與當(dāng)前現(xiàn)行通道條件相適應(yīng)，比如光
纖直連的光口、數(shù)字微波隔離RS-232 串口以及電力線載波音
頻接口等。
2 UFV-200系列裝置的基本特點
2.1 使用了高性能硬件平臺
通過使用高性能硬件平臺，較好地解決了安全穩(wěn)定控制
裝置所存在的諸如較大的數(shù)據(jù)處理量、動作速度快以及可靠
性、精度高等問題。比如在此裝置的硬件平臺中，通過運用以
ARM 內(nèi)核為基礎(chǔ)的工業(yè)級32 位CPU，并將其當(dāng)作整個UFV-
200 系列裝置的主控CPU，在單CPU 狀態(tài)下，可以每0.833 ms
對兩條線路進(jìn)行完整的計算以及處理各項功能，此外，還能
實現(xiàn)其它線路信息的交換，并開展系統(tǒng)化、全面性處理。不
僅能對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而且還不會對動作響應(yīng)及可靠性
造成不良影響。安全穩(wěn)定控制裝置需在采樣方面有著比較高
的精度，除了需要在暫態(tài)情況下切實保障所測量數(shù)據(jù)的范圍
與精度外，在處于正常運行狀態(tài)時，其穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)同樣需保證
滿足精度要求。當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)時，通常情況下，
在10% 電流互感器一側(cè)，測定額定電流，而當(dāng)系統(tǒng)處于暫態(tài)時，
可實現(xiàn)數(shù)倍的電流互感器一次側(cè)額定電流，在如此大的范圍
架構(gòu)中，需要有高度的測量精度，以此來切實保障裝置動作
的正確性與精確性，最大程度保證切負(fù)荷量與切機量。
2.2 靈活、方便的功能設(shè)置
針對UFV-200 系列穩(wěn)定控制裝置而言，其硬件平臺所運
用的是模塊化結(jié)構(gòu)，各類型模塊的總數(shù)達(dá)10 余種；對于這些
模塊而言，其能夠根據(jù)實際需要，進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰷p，以此為
擴展裝置硬件提供方便。另外，在整個裝置軟件上，還有針
對性地融入了拼裝式設(shè)計思想。經(jīng)總結(jié)與歸納，劃分了第二、
三道防線對應(yīng)的穩(wěn)定控制功能，使之成為不同的功能模塊，
并進(jìn)行統(tǒng)一化的測試與編寫，以此來切實保障各個模塊的穩(wěn)
定性與可靠性；依據(jù)用戶需求與要求，以一種合理方式拼裝
各功能，使之形成一個整體性的應(yīng)用軟件。如此一來，不僅
有效提升了裝置對各電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性，而且還切實保障了
軟件質(zhì)量，因此，裝置的軟件能對線路失步、電壓、頻率及
元件跳閘等隨意拼裝故障判斷功能模塊。此外還需指出的是，
針對裝置軟件來講，其借助于出口組態(tài)功能，并將其與簡單
控制策略表連接融合在一起，能以較快速度編寫出相關(guān)控制
功能軟件。針對人們在安全穩(wěn)定控制功能方面所存在的不同，
此系列裝置無論是在軟件上，還是在硬件上，均有專門的設(shè)計，
比如為了能夠較好的滿足切負(fù)荷方面的功能需要，提供的跳
閘出口回路多達(dá)16 組；另外，針對各組跳閘出口而言，還依
據(jù)實際硬件跳線情況，提供了若干常開接點（1 對~32 對）；
除此之外，針對這16 組跳閘出口，還能依據(jù)軟件控制字相關(guān)
要求，與各軟件功能相對應(yīng)。
［摘 要］文章簡要分析了安全穩(wěn)定控制裝置的相關(guān)設(shè)計要求，分別從軟、硬件方面指出了UFV-200 系列裝置的基本特點，
最后探討了UFV-200 系列裝置的功能，望能經(jīng)此論述為此領(lǐng)域研究提供些許參考。
［關(guān)鍵詞］穩(wěn)定控制；頻率電壓緊急控制；備用電源自投
［中圖分類號］TM761 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號］1001-523X（2018）06-0000-02
Discussion on UFV-200 Series Safety and Stability Control Devices
Wu Jun
［Abstract］The article briefly analyzes the relevant design requirements of the safety and stability control device, points out the
basic features of the UFV-200 series devices from the aspects of soft and hardware, and finally discusses the functions of the UFV-200
series devices.
［Keywords］Stability control; Frequency voltage emergency control; Standby power supply automatic switching
關(guān)于UFV-200系列安全穩(wěn)定控制裝置探討
吳 駿
（國電南瑞科技股份有限公司，江蘇南京 211106）
萬方數(shù)據(jù)
電力系統(tǒng)
2018.6 電力系統(tǒng)裝備丨83
Electric System
2018年第6期
2018 No.6
電力系統(tǒng)裝備
Electric Power System Equipment
對于UFV-200 系列裝置而言，其除了有硬件模塊化功能
之外，還有軟件拼裝功能，能夠比較簡便的進(jìn)行管理與生產(chǎn)，
因而可以較好地將穩(wěn)定控制裝置所存在的諸如設(shè)計生產(chǎn)周期
短、產(chǎn)品種類繁多等問題解決掉。
3 UFV-200系列裝置的基本功能
UFV-200 系列裝置運用的是統(tǒng)一化的硬件平臺，采用的是
前插式結(jié)構(gòu)，依據(jù)輸入、輸出量方面的差異，有兩種結(jié)構(gòu)，即
單層8U 機箱與單層4U 機箱。在軟件結(jié)構(gòu)方面，則運用的是
拼裝式與模塊化結(jié)構(gòu)，具有可靠性高及功能強大的突出特點，
除此之外，還較好的融合了以往有益工程經(jīng)驗，使得其擁有諸
多先進(jìn)技術(shù)，如元件跳閘和過載、線路失步等故障判斷功能
模塊；能夠?qū)π⌒头秶械母黝愂录M(jìn)行處理的簡單控制策
略表；擁有自檢能力，還能對系統(tǒng)異常進(jìn)行檢測；跳閘或過
載聯(lián)切功能；可協(xié)調(diào)各個裝置之間的各類動作；能夠依據(jù)功
能模塊予以不同的定義；能詳細(xì)、準(zhǔn)確記錄故障、異常發(fā)生
情況等。另外，依據(jù)軟件功能組合方式的不同，此系列產(chǎn)品
能夠劃分為4 個型號，即UFV-200J 備用電源自投裝置、UFV-
200F 失步解列裝置、UFV-200C 穩(wěn)定控制裝置與UFV-200A
頻率電壓緊急控制裝置。而從基本層面而言，設(shè)置頻率電壓
緊急控制裝置的主要目的就是，將電網(wǎng)所存在的過頻、低頻、
過壓及低壓等解決掉；而對于穩(wěn)定控制裝置而言，其主要用
于電網(wǎng)熱穩(wěn)定以及暫態(tài)穩(wěn)定等問題的解決，另外，還能緊急、
有效控制頻率電壓；針對失步解列裝置來講，用于解決聯(lián)絡(luò)
線所存在的失步問題；而針對備用電源自投裝置，顧名思義，
就是解決復(fù)雜邏輯框架下備用電源的自投問題。
4 結(jié)語
綜上所述，長時間以來，關(guān)系到電力系統(tǒng)整體穩(wěn)定性的
第二、三道防線控制裝置，被廣泛應(yīng)用在全國各個大型電網(wǎng)
當(dāng)中，為這些電網(wǎng)的穩(wěn)定運行、安全運行及經(jīng)濟運行提供了
重要支撐與保障。通過穩(wěn)定控制技術(shù)的運用，并根據(jù)實際情況，
安裝穩(wěn)定控制裝置，乃是有效解決電網(wǎng)頻率、電壓、功角穩(wěn)
定控制問題，以及保障整個電網(wǎng)穩(wěn)定、安全運行的關(guān)鍵措施。
參考文獻(xiàn)
[1] 徐海波，方勇杰，李雪明. 基于本地電氣量的無故障跳閘新判據(jù)的
實驗驗證[J]. 電力系統(tǒng)自動化，2008，32（10）：42-44.
[2] 趙光宇.FWK 型裝置及UFV-2F 裝置在大朝山電站的應(yīng)用[J]. 云南
水力發(fā)電，2006，22（2）：104-110.
[3] 葉波.UFV-200J 型備自投裝置誤動分析與處理[J]. 廣西電力，
2011，34（3）：49-51.
1 生產(chǎn)工藝流程
棒材生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝流程包括：合格連鑄坯、上料臺架、
鋼坯稱重測長、加熱爐加熱、高壓水除鱗、粗軋機紺軋制、
固定剪切頭、精軋機組軋制、飛剪切頭分段、編組臺架成排、
冷床冷卻、收集槽、調(diào)運、精整修磨。
2 電氣傳動及自動化控制系統(tǒng)
2.1 全連續(xù)軋制
連續(xù)軋制分為縱向軋制和橫向軋制。利用軋機對鋼坯的連
續(xù)輾軋形成各種不同斷面的棒材，連續(xù)軋制是冶金軋制的創(chuàng)
新領(lǐng)域。全連續(xù)、無扭軋制極大地提高了棒材生產(chǎn)線的生產(chǎn)
效率。一般終軋速度均在18 m/s 以上。最高可達(dá)35m/s。年產(chǎn)
能力可達(dá)80~100 萬t。連續(xù)軋制免去了過去往復(fù)軋制、來回輸
送等過程。減少了溫度損失。降低了能耗。并可以實現(xiàn)控溫
控軋等更高的工藝要求。無扭軋制更能提高軋件的成品質(zhì)量。
目前。我國現(xiàn)代化全連續(xù)棒材生產(chǎn)線大多采用18 架軋機連續(xù)
軋制。將整條生產(chǎn)線分為粗軋區(qū)、中軋區(qū)、精軋區(qū)三個區(qū)域。
每個區(qū)域由6 架無牌坊短應(yīng)力軋機組成，均采用平、立交替布
置，避免軋制過程中軋件的扭曲、在粗軋區(qū)出口處設(shè)立1# 飛剪。
用于對粗軋后的軋件進(jìn)行切頭、切尾及發(fā)生事故時碎斷軋件、
在中軋區(qū)出口處設(shè)立2# 飛剪。用于對中軋后的軋件進(jìn)行切頭、
切尾及發(fā)生事故時碎斷軋件。在精軋區(qū)出口處設(shè)立3# 飛剪。
用于對精軋后的軋件進(jìn)行定尺切分。
2.2 交流變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)
輔傳動系統(tǒng)采用交流變頻多電機傳動方案：由于交流設(shè)
［摘 要］生產(chǎn)線由加熱爐、高壓水除鱗、初軋區(qū)、精軋區(qū)、飛剪、編組臺架、冷床區(qū)和其他輔助設(shè)備組成。年設(shè)計生產(chǎn)
Ф50~Фl30 mm 熱軋圓鋼100 萬噸，電氣傳動及自動化擰制系統(tǒng)由自動化公司和中天鋼鐵電氣人員共同調(diào)試完成。
［關(guān)鍵詞］棒材生產(chǎn)線；傳動系統(tǒng)；自動控制系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)
［中圖分類號］TG334.9 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］B ［文章編號］1001-523X（2018）06-0000-02
Analysis of Electric Drive and Automation Control System for Bar Production Line
Zhang Ling-ling
［Abstract］The production line consists of heating furnace, high-pressure water descaling, blooming area, finishing rolling area,
flying shears, marshalling rigs, cooling bed area and other auxiliary equipment. The annual design and production of Ф50~Фl30 mm hotrolled
round steel is 10 million tons. The electric drive and automatic screwing system is completed by the automation company and the
personnel of Zhongtian Iron &amp;amp; Steel.
［Keywords］bar production line; transmission system; automatic control system; network
棒材生產(chǎn)線電氣傳動及自動化控制系統(tǒng)分析
張玲玲
（河鋼宣鋼檢修公司，河北張家口 075100）
萬方數(shù)據(jù)

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