TPM300-2系列微机无扰动稳定控制装置技术说明书合富共展机电科技有限公司二0一二年六月目录1．用途 (1)2．主要功能 (1)3．技术参数 (2)4．硬件说明 (4)5．切换功能 (6)6．母线保护功能 (10)7．闭锁及报警功能 (10)8．测量显示、事故记录、录波、通信 (11)9．切换（合闸）原理 (13)10．开孔尺寸 (17)11. 附图 (18)TPM300-2型微机无扰动稳定控制装置技术说明书1.用途TPM300-2微机无扰动稳定控制装置在TPM-300微机无扰动稳定控制装置成熟基础上研制，采用2片32位ARM+FPGA硬件平台，先进的数模混合算法，具备强大的数据处理、交互、通讯能力。

适用于石化工业、煤炭、冶金、热电厂等或特大型发电厂的厂用电系统以及环保系统等领域6KV 及以上供电系统。

采用该无扰动稳定控制装置的任务是在供电线路断电的情况下，根据系统的状态以最快的速度把负荷切换到备用线路上，避免在电源切换时造成运行中断或设备冲击损坏，简化切换操作并减少误操作，以保证负荷不断电连续运行。

装置全部采用模块化设计思想，可靠性高，功能配置灵活，通用性强。

2.主要功能●根据断路器的状态自动识别是运行于双电源方式或母线分段的方式。

●装置手动、自动完全分开，人工启动区分菜单启动和手动启动。

●根据对象选择实现进线一、母联开关、进线二之间的人工切换或菜单切换，实现六种逻辑切换。

●每种手动切换可选择串联、并联、同时三种切换方式。

其中串联、同时切换方式有快速、同相、残压合闸条件。

●事故切换可实现进线一至母联、进线二至母联、进线一至进线二和进线二至进线一的四种逻辑。

●事故切换可选择串联、同时两种切换方式。

每种切换方式含有快速、同相、残压合闸条件。

●事故切换启动包含失压启动、品质启动、逆功率启动等模拟量启动方式，以及变位启动、联跳启动、保护启动等开关量启动。

●装置包含完善的母联保护测控，包含母联后加速保护、遥控、遥信。

●PT 断线报警、过流闭锁、开关接点异常闭锁等。

●装置提供保护闭锁、装置闭锁、切换闭锁等多种闭锁功能。

●事故记录完善的录波功能以及USB导出。

●支持RS485、CAN等多种通讯方式，支持IEC61850通讯以及IRIG-B对时功能。

3.技术参数3.1.装置电源⏹额定电压：DAC86~276V⏹纹波系数：不大于5%3.2.额定交流输入⏹交流电流：5A/1A⏹交流电压：100 V 或57.7 V⏹频率：50Hz3.3.功率消耗⏹交流电流回路：当I=5A时，每相不大于0.3VA⏹交流电压回路：当U=100V时，每相不大于0.3VA⏹直流电源回路：当正常工作时，不大于50W，切换时，不大于60W。

3.4.过载能力⏹交流电流回路：1.2倍额定电流下装置可连续工作10倍额定电流下装置可连续运行10s20倍额定电流下装置可连续运行1s。

⏹交流电压回路：1.2倍额定电压下装置可连续工作3.5.测量精度⏹电压电流：≤2%⏹频率：≤0.02Hz⏹相角：≤0.53.6.接点输入输出容量⏹跳合闸出口：最大导通电流10A⏹信号：DC220V 1A⏹开入量输入：DC48V或DC110V（定货时需说明）3.7.时钟精度装置不仅自身带时钟，还可通过通信进行对时，支持IRIG-BTTL电平或RS485对时，与GPS 进行精确对时，误差≤2ms。

3.8.快速切换时间⏹事故同时切换：＜10ms＋用户设定延时＋备用开关合闸时间⏹事故串联切换：＜10ms＋工作开关跳开时间+备用开关合闸时间3.9.绝缘性能⏹绝缘电阻装置带电部分和非带电部分及外壳之间以及电气上无关联的各电路之间开路电压500V的兆欧表测量其绝缘电阻值，正常试验大气条件下，各等级的回路电阻不小于100MΩ。

⏹介质强度在正常试验大气条件下，装置能承受频率50HZ，电压2000V历时1分钟的工频耐压试验而无击穿闪络及元件损坏现象。

试验过程中，任一被试回路施加电压时，其余回路等电位互联接地。

⏹冲击电压各输入输出端子对地，交流回路与直流回路间，交流电流与交流电压间能承受标准雷电冲击波试验。

3.10.抗干扰性能⏹能承受GB/T14598.14-1998(idt IEC255-22-2)标准规定的严酷等级Ⅳ的静电放电试验。

⏹能承受GB/T14598.9-1995(idt IEC255-22-3)标准规定的严酷等级Ⅳ的辐射电磁场干扰试验。

⏹能承受GB/T14598.13-1998(idt IEC255-22-1)标准规定的严酷等级Ⅳ的1MHz脉冲群干扰试验。

⏹能承受GB/T14598.10-1996(idt IEC255-22-4)标准规定的严酷等级Ⅳ的快速瞬变干扰试验。

3.11.工作环境条件⏹环境温度：-20～+60℃⏹相对湿度：5%～95%大气压力：80～110Kpa3.12.其他指标满足DL478-92《静态继电保护及安全自动装置通用技术条件》。

3.13.外形尺寸标准插箱：225（W）×266（H）×250（D）mm3.14.重量约5KG4.硬件说明TPM300-2型无扰动稳定控制装置采用主流芯片双32位ARM+FPGA架构，多颗16位AD分别采样，数据共享，互为冗余，抗干扰能力、纠错能力极强（新主流芯片抗干扰、温度、运行速度等各项指标高，先进架够实现冗余，纠错能力强），对开关位置采用一常开一常闭双位置防止开关接点不一致，同时采取继电器+光偶方式，自产48V、110V开入接入可选择，对外部电源要求很低，抗干扰能力高。

手动自动完全分开，实现多开关灵活操作，只需相应选择即可。

软件也采取冗余设计，功能全面，用户只需根据需要投退，一般无需修改软件，保证软件版本成熟可靠性。

通讯接口多样，兼容RS485、CAN等双网通讯，同时支持IEC61850，USB全录波下载，IRIG-B校时。

装置主要由电源模件、试验模件、出口模件、开关量模件、CPBA模件、CPUB模件、交流量模件等组成。

见示意图1。

图1 硬件系统构成示意图4.1.电源模件（POWER）将DAC220V/DAC110V电压转换成+5V，±15V、+24V、+48V和+110V电源，其中+48V 和+110V供装置外部开入使用，其余供装置内部使用。

本开关电源为交/直流两用。

另外，模件提供电源失电信号。

4.2.试验模件（TEST）内置模拟断路器、控制按钮、信号指示灯等，为方便现场调试。

本模件提供由CPUB发出的母联保护出口及信号，另外，提供9个开入量接口。

4.3.出口模件（KOUT）跳合闸出口插件。

CPUA发出的跳合闸指令经光电隔离放大后实现最终的出口输出，空接点形式输出，接点容量DAC220V 5A。

同时提供切换信息信号。

接点容量220V 5A。

4.4.开入模件（KIN）开关量输入转换板。

将来自控制台、保护回路和其它控制设备的开关量（空接点）经继电器和光电两级隔离后供CPU板测量判断。

4.5.CPUA模件（CPUA）ARM芯片主要完模拟量及开关量测量、计算判断、出口动作等主要功能，CPUA与CPUB 间通过双口RAM进行数据交换。

4.6.CPUB模件（CPUB）2位CPU ARM+FPGA芯片主要完成母联模拟量及开关量测量、计算判断、出口动作等主要逻辑功能，同时完成液晶显示、键盘操作、录波等辅助功能；该模件配有通信模块，用于CAN网、RS485、以太网等多种通信模式和USB接口。

4.7.交流模件（AL）将现场PT二次输出电压和CT二次输出电流隔离变换成小信号送主CPU插件。

PT、CT均为高精度电流输出型。

交流模件的电压测量可支持100V或380V直接输入，电流测量可兼容5A或1A额定CT电流。

5. 切换功能5.1.切换(合闸)条件TPM300-2微机无扰动稳定控制装置的一个及其重要的特性是起动后，以最短的时间进行切换，而且切换中不会对用户带来任何危险。

为此，TPM300-2必须具备非常快的逻辑处理和高精度的模拟信号处理能力。

该装置每时每刻比较母线电压和备用电源的电压。

对被测电压的幅值、频率差、相角差具有以下同步判据：Ψ<ΨMAX相角差（5-1）该相角差指母线电压和备用电源电压之间的相角差。

构成同步判据的角差界值可根据超前或滞后母线电压分别进行调整。

⊿f<⊿f MAX频率差（5-2）母线电压和备用电源电压的频率差也应确定下来。

就切换过程而言，频率差反应了用电设备（如中压电机）及其动态负荷断电后的运转并指示是否允许进行。

U by>U bymim备用电源电压（5-3）备用电源的电压是进行切换的另一个重要判据。

只有当进线电压存在时TPM300-2方可执行切换。

5.2.就绪条件图2供电一次系统简图TPM300-2无扰动稳定控制装置的一个特别重要的特性时连续跟踪计算同步判据的条件。

当以下条件满足时，整定时间后无扰动切换装置自动进入就绪状态：⏹母线分段配置方式进线一/二母联✓母线Ⅰ段（1PT、3PT）、母线Ⅱ段（2PT、4PT）电压正常✓1DL合、3DL合、5DL分、4DL合、2DL合⏹双进线配置方式进线一进线二✓母线（1PT/2PT）、工作电源（3PT）、备用电源（4PT）电压正常✓1DL合、3DL合、5DL合、2DL分进线二进线一✓母线（1PT/2PT）、工作电源（4PT）、备用电源（3PT）电压正常✓2DL合、4DL合、5DL合、1DL分5.3.正常切换（人工切换）正常切换指装置处于手动切换状态同时系统正常工作时，人工切换工作电源与备用电源开关。

正常切换是双向的，可以由工作电源切向备用电源，也可以由备用电源切向工作电源。

该功能由人工起动，在控制台、DCS系统或装置面板上（菜单切换）均可进行。

正常切换可分为并联切换、同时切换和串联切换。

根据对象选择可以在进线一与进线二、进线一与母联、进线二与母联之间进行。

5.3.1.正常并联切换由人工起动，若并联切换条件满足，装置将先合备用电源（工作电源）开关，再自动跳开工作电源（备用电源）开关。

若起动后并联切换条件不满足、备用电源（工作电源）开关未合上、装置将闭锁同时发切换失败和装置闭锁信号，若工作电源（备用电源）开关未跳开，装置将去耦同时发切换失败和装置闭锁信号。

根据对象选择可以在进线一与进线二、进线一与母联、进线二与母联之间进行。

5.3.2.正常同时切换正常同时切换指人工起动切换，跳工作电源（备用电源）开关，同时在满足切换判别条件后，合上备用电源（工作电源）开关。

正常同时有切换，快速、同相、残压三种切换判别条件，无扰动切换装置不成功时自动转入同相或残压切换。

若工作电源（备用电源）开关未跳开，装置将去耦同时发切换失败和装置闭锁信号；若起动后备用电源（工作电源）开关未合上，装置将闭锁同时发切换失败和装置闭锁信号。