SZH-3型数字式周波继电器
1 概述
1.1 用途
SZH-3型数字式周波继电器(以下简称产品)，用于电网安全稳定控制，当系统频率降低时，它将自动切除负荷，保证电网安全稳定运行。
1.2 产品功能
a.工作正常监视；
b.两挡解除闭锁级；
c.滑差闭锁；
d.欠频动作；
e.欠频动作回路带有延时；
f.低电压闭锁；
g.运行检测。
1.3 产品主要特点
a.不受电网各次谐波的影响；
b.拉合电源，产品无误动现象；
c.电压工作范围60～120V。
2 主要技术数据
2.1 额定参数
a.交流电压额定值为：～100V；
b.电源频率额定值为：50Hz。
2.2 产品主要技术参数
2.2.1 频率测量：误差不超过±0.015Hz。
2.2.2 频率整定范围：45～49.4Hz，最小频率整定级差0.0125Hz；
2.2.3 欠频动作返回系数不大于1.002，最大返回时间不大于60ms；
2.2.4 产品设有工作正常运行监视级，在下列情况下产品发出报警信号：
a.主回路及监视级异常；
b.闭锁级发生故障或闭锁级动作(此功能可解除)；
c.输出级发生故障或输出级动作。
2.2.5产品设有两挡解除闭锁，第一挡为49.5Hz，第二挡为49.26Hz，只有当电网频率低于解除闭锁级所选定的频率定值时，解除闭锁指示灯亮，并接通输出继电器正电源，允许输出继电器动作。
2.2.6产品设有欠频动作级、欠频动作级频率整定公式为N=2/fD×105，式中fD为整定频率，N为指轮开关整定值，采用三位指轮开关进行整定。
2.2.7欠频动作回路带有延时，其延时部分采用脉冲计数电流。延时t共设九挡，分别为80ms、0.1、0.15、0.20、0.3、0.5、15、20、25s，用户根据需要通过开关进行选择。
2.2.8产品设有df/dt频率闭锁电路，该电路能有效地防止电网中一些非正常的低频现象引起的误动。
a.设K=Δf/Δt=(解除闭锁级频率定值fB一欠频动作级频率值fD)/(df/dt频率闭锁电路延时)其测量误差Ke=K-Δf/(Δt+0.02s)=K～K′，若输入频率信号的实际变化率＞K，产品可靠闭锁；在K～K′之间为临界区(可动可不动)，≤K′，产品可靠动作。附表1示出了df/dt计算值K，K′本产品保证df/dt在1～10(Hz/s)范围内满足以上要求，其余为参考值。
b. df/dt闭锁延时Δt为计数式电路，共分八挡，分别为0.01、0.02、0.04、0.08、0.1、0.2、0.4、0.8s，通过线路板上的开关来整定。
2.2.9 产品输入端电压工作范围为60～120V，60V以下(约55V左右)自动进行低电压闭锁。
2.2.10产品内部设有低频试验信号，运行中可手动开关对产品进行传动试验。试验前先解开屏后跳闸回路压板，以防误切负荷。
2.3 功率消耗
在输入额定电压值时，交流回路最大功率消耗不大于4VA。
2.4 触点性能
在电压不大于250V，电流不超过0.5A，时间常数为5±0.75ms的直流有感负荷电路中，输出触点断开容量为30W。或在电压不超过250V，电流不超过1A，功率因数为0.4±0.1的交流电路中输出触点断开容量为175VA。.
3 结构
3.1 结构形式
本产品全部零部件安装在一个CJ-4通用壳体中，其结构型式为插件式。安装方式有嵌入式、凸出式、拼块式。接线方式有后接线、前接线。产品前部安装有透明壳罩，在外边可方便地观察到产品整定元件、指示灯等，取下壳罩可进行整定，机芯为插拔式结构，可抽出便于维修。
3.2 产品结构形式为A32K、A32P、A32H、A32Q，其外形尺寸，安装开孔尺寸见附图。
3.3 产品的重量为3kg。
5 产品使用说明
5.1 整定参数
a.欠频动作级频率fD；
b.解除闭锁级频率fB；
c.dt(Δt)定值；
d.欠频动作延时时间。
注意：先切断产品的输入电源，使产品完全处于断电的情况下，再进行各部分整定。
5.2 整定原则
a.欠频动作级频率定值fD的整定
产品面板上装有三位欠频率整定用的指轮开关，指轮开关附近印有公式N=2/fD×105，公式中fD表示产品动作频率值，N表示指轮开关调整数值，下面给出了一些常用的N值，见表1。
表1 常用的fD，N(2/fD×105，N只取整数部分，小数点后面舍去)
|
fD |
Hz |
49.4 |
49.0 |
48.7 |
48.5 |
48.4 |
48.0 |
47.5 |
47.0 |
46.5 |
|
N |
|
4048 |
4081 |
4106 |
4123 |
4132 |
4166 |
4210 |
4255 |
4301 |
由上表可见，N的千位数均为4，为使面板上整定简单起见，在产品内部预先将千位数固定，则指轮开关只需要改变三位数即可。
例如：整定频率fD=49Hz，代入面板上的公式，则：
N=2/fD×105=4081，调整指轮开关081即可。
b.解除闭锁级频率定值fB的整定
产品的测量线路板上有三个小开关，见图3。
K1—解除闭锁级频率定值fB整定开关
K2—dt(Δt)定值整定开关
K3—欠频动作级延时时间t整定开关[JZ)]
图3 线路板平面布置图
fB的整定开关K1有两挡，开关朝ON方向拨动后表示接通，反之表示断开。fB整定为49.5Hz时，只需将开关K1第2位接通(第1位处于断开状态)；当fB整定为49.26Hz时，只需将开关K1的第1位接通(第2位处于断开状态)。.
c.dt(Δt)定值整定
滑差闭锁整定公式为df/dt=k，在整定时可以用Δf/Δt=K，Δf=fB-fD，Δt的整定开关K2共有8档。
Δt与开关K2接通位置对应表见表2：
表2 Δt与开关K2接通位置对应表
|
Δt |
s |
0.01 |
0.02 |
0.04 |
0.08 |
0.10 |
0.20 |
0.40 |
0.80 |
|
开关K2接通位置 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
开关K2朝ON方向拨动后表示接通，反之表示断开。任何时候只允许接通1挡，绝对不许两个及两个以上的挡位同时接通，以免损坏集成电路(调整开关K2之前应先断开产品的输入电源)。
d.欠频动作级延时时间t整定
t的整定开关为K3，t分为9挡，其对应关系见表3：
表3 t与开关K3接通位置对应表
|
Δt |
s |
0.08 |
0.10 |
0.15 |
0.20 |
0.30 |
0.50 |
15 |
20 |
25 |
|
开关K3接通位置 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
8.9 |
7 |
8.10 |
开关K3朝ON方向拨动后表示接通，反之表示断开。除15s、25s这两种延时需要用两挡开关同时接通外，其余七挡延时调整时只需调整一挡，其余各挡均断开。
e.滑差闭锁整定计算举例
根据滑差闭锁整定公式：df/dt=Δf/Δt=(fB-fD)/Δt=K(Hz/s)
需要确定四个参数，即：K，fB，fD，Δt。
第一步确定K值：
K(Hz/s)根据系统情况确定，例如：取K=5(Hz/s)
第二步确定fB (Hz)定值，例如：取fB =49.26Hz
第三步确定fD (Hz)定值，例如：取fD =48.866Hz
然后查说明书后面附表1滑差闭锁整定计算表可以看到，K值只有5.75Hz/s和46Hz/s，选4.6Hz/s比较接近系统情况(5Hz/s)，对应的Δt为0.1s，K2接通位置为5。将选取的参数代入滑差闭锁整定计算公式核算：
(fB-fD)/Δt=(49.26-48.8)/0.1=4.6(Hz/s)
然后把K1的第一挡接通，K2的第五挡接通，面板上的指轮开关调整为098。
注：当用户不需变滑差闭锁时可将Δt调小使K值增大。
本产品df/dt测量误差为Ke=K～K′，当电源频率实际变化率大于或等于K时，产品可靠闭锁在K与K′之间为临界区(可动可不动)，小于或等于K′时可靠开放。
5.3 产品面板平面布置图见图4。
5.4 产品端子图见图5。
6 安装运行与维护
6.1 安装说明
6.1.1 打开包装的检查
a.打开包装后检查有无机械磕碰划伤现象，接线端子及锁壳螺钉有无松动；
b.按装箱单检查备品、备件及安装零件是否齐全、正确；
c.注意事项：请不要将壳罩打开，随便拨动拨码开关以免损坏。
6.1.2 安装及接线：应严格按照厂方给出的外部端子接线图接线。
6.1.3 检查额定数据是否与使用环境相适应。
6.2 运行与维护
6.2.1 定期使用试验开关检查产品动作情况，试验前首先解开屏后跳闸回路压板，防止误切负荷。
图4 面板平面布置图
图5 端子图(背视)
6.2.2 运行过程中应定期查看信号指示灯，正常时，工作正常灯发出显示，动作时解除闭锁灯及欠频动作灯发出显示。产品动作后需按下面板上的复归按钮，将动作信号复归。
6.2.3 产品需定期运行检查
6.2.4 下列情况属于产品异常：
a.电网频率低于51Hz且正常情况下工作正常指示灯熄灭并发出中央信号，此时说明产品主回路损坏。
b.在电网频率正常情况下，欠频动作指示灯发出显示而且复归不掉，并发出中央信号，此时说明产品的欠频动作回路损坏。.
发现以上情况应将产品退出运行。
6.2.5 下列情况不属于产品损坏：
a.电网由于功率缺额使频率下降到产品的整定值fD，产品正确动作，此时发出中央信号视为动作信号，不表示产品损坏；
b.产品滑差闭锁回路起作用时，面板上三个指示灯均灭，此时发出中央信号，不表示产品损坏；
c.产品的交流输入端失压造成产品发出中央信号，不表示产品损坏。
7 产品调试检验说明
7.1 整机功耗、稳压电路
试验接线如图6。
打开产品外壳在电源板(装有密封继电器的线路板)上找到0、6、12、24V测试点，用万用表测量各直流工作点，误差范围为±0.5V。
工频电源电压在100V、频率为50Hz时，面板上只允许工作正常指示灯显示，此时电流表的读数应不大于40mA，如果电流过大，说明有元件损坏或短路。
图6 试验接线图
说明：上述电路中的工频电源和计数器可用调压器代替，但电网频率应高于49.6Hz，衰减器可用衰减控头或变压器。
7.2 频率定值误差
7.2.1 工作正常级频率定值
工作正常级频率定值固定为51Hz，当工频电压的频率由高向低缓慢地下降到51Hz时，工作正常指示灯应发出显示，由E312A计数器显示的数值计算，误差范围为±0.015Hz。
注意：应该使用计数器的周期挡测量，先测出周期T，再换算成频率f，然后进行计算比较。
7.3.2 解除闭锁级频率定值
解除闭锁级频率定值有两挡，即：49.5Hz和49.26Hz。先检查产品内部的Δt整定开关K2，应该接通一挡(例如接通第五挡0.1s，如果K2的八挡全部断开则无法测试)。然后分别整定产品内部的开关，当K1的第二挡接通时为49.5Hz，K1的第一挡接通时为49.26Hz。将工频电源的频率从50Hz缓慢地下降到K1的整定值，解除闭锁灯应发出显示。
测量方法参照第7.5.1条，注意频率下降太快会出现滑差闭锁现象，使面板上的指示灯全部熄灭，应缓慢下降频率。
7.3.3 欠频动作级频率定值
选取四个频率值即可以校验出产品内计数回路指轮开关及欠频动作频率整定值综合误差，四个频率值见表5。
将产品内的开关K2接在第五挡0.1s，K3接在第二挡0.1s，产品的出口触点接一个带蜂鸣器的万用表或其它音响装置，检验接线图参考图6。
例如：频率值为48.3Hz，N=2/fD×105=2/48.3×105=4140，
把指轮开关整定140，由高到低细微地改变电源频率，刚听到出口动作时立即停止调节频率，这时计数器显示出的电源周期值T应在表1规定的范围内，则|Δf|≤0.015Hz。调整频率用的指轮开关自上而下拨动，声音应清脆，没有发卡的现象，任一位数字均能停留在中间位置。
上述四个定值如果准确，则可保证产品在45～49.4Hz整定范围内任一整定值均准确。
用户也可根据情况只测量自己使用的一个定值，保证误差在±0.015Hz范围内即可。
表5 周波继电器四个频率校验值
|
整定频率f(Hz) |
误差范围Δf(Hz) |
N值 动作值T的范围T=1/(f±Δf) (ms) |
BCD码
千 百 十 个 |
|
45.4 |
±0.015 |
4405 22.0192～22 0335 |
4 4 4 4.1 |
|
45.7 |
4376 21.8747～21 8899 |
4 2.1 4.2.1 4.2 |
|
48.3 |
4140 20.6976～20 7103 |
4 1 4 0 |
|
48.9 |
4090 20.4437～20 4560 |
4 0 8.1 0 |
|
备注 |
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N= 2/fD×105用计数器周期档 |
|
7.6 延时时间
7.6.1 Δt测量
提供两种测量方法
a.用数字毫秒仪测量Δt
把数字毫秒仪的两副探头均打到15V正跃变位，用万用表检查两副探头不得有大于0.5V的电压，否则将会影响测量。
按图7接线，用计数器监视电源频率，将Δt的开关K2拨通到选定的挡位，产品的线路板上有“D16-”，“Δ5”，“⊥0V”，把毫秒仪接在上述位置上。由高向低缓慢地下降电源频率，当频率下降到49.5Hz(或49.26Hz)时，把毫秒仪录下Δt的时间，误差为±5%。
注：“D16-”接Δt的输入回路，“Δ5”的位置焊有测针，接Δt的输出端见图6及图1原理图。
b.用双踪记忆示波器测量Δt
参照图7的接线，把记忆示波器的两根探头分别接在线路板的“D16-”，“Δ5”的测针上及“⊥0V”的测针上，让示波器工作在正脉冲触发状态，缓慢下降电源频率，当电源频率下降到49.5Hz(或49.26Hz)时，示波器记录下Δt的时间。
7.6.2 t测量
本产品的欠频动作回路带有延时，其延时部分采用脉冲记数电路，基准脉冲取自晶振回路经频率测量回路分频后送入延时电路，而频率测量回路是受交流输入信号控制的，因此延时时间t的误差主要和交流输入信号的频率变化有关。当频率测量回路测出的频率低于产品的整定频率值fD时，延时回路立即启动计时，记时达到t的整定值后动作。
a.用双踪记忆示波器测量t，见图8
将产品内部的延时时间t通过K3整定好，示波器的探头1接反相器F的13脚，即线路板上方标有“Δ7”的测针；示波器的探头2接Y3的脚，即电阻R22的左端，让示波器工作在正脉冲触发状态使电源频率缓慢下降到FD的定值，这时即可记录下延时时间。当fD不低于48Hz时，误差为±5%。
b.用数字毫秒仪测量t见图9
检查数字毫秒仪的正跃信号探头不得有大于0.5V的电压，然后接入产品的线路板测试点“Δ7”，“⊥0V”，空触点接装置出口，用计数器监视电源频率，将频率缓慢下降到产品的定值fD，毫秒仪开始启动，待产品出口动作后便可记录下延时时间。
图7 延时时间测试接线图
图8 用双踪示波器测量t接线图
注意：数字毫秒仪所测量的延时时间=产品延时回路时间+出口继电器吸合时间。
当产品的整定频率fD≥48Hz时，产品延时回路时间的误差为±5%，装置出口继电器的吸合时间≤6ms，由此可以计算出数字毫秒仪所测量的延时时间t。
例如：
fD取48.5Hz，t取0.2s
产品延时回路时间=0.2s+0.2×5%=0.21s
出口继电器吸合时间取6ms=0.006s
则：数字毫秒仪所测量的延时时间应≤0.21s+0.006s=0.216s
图9 用数字毫秒仪测量t接线图
7.7 返回时间
本产品内工作正常级，解除闭锁级和欠频 动作级都有相同的一种展宽电路见图10，是由二极管、电阻及电容构成的。其作用是瞬时动作延时返回，该电路的返回时间不大于60ms，出厂时已调整好。如需要测试按下面方法进行。
图10 展宽电路
以解除闭锁级的返回时间测试为例，参照图11接线，记忆示波器的两根探头分别
接在二极管“D14”端和T2三极管基极电阻R21的左端，缓慢地降低电源频率使之低于fB的定值，让记忆示波器工作在负脉冲自动记忆状态，然后把电源频率升高到fB定值以上，这时示波器便可记录下返回时间。
工作正常级的返回时间测试方法与上面基本相同，频率定值为51Hz，探头分别接在二极管“D13+”端和T1三极管基极电阻R20的左端。
欠频动作级的返回时间测试方法与上面基本相同，频率定值为fD，探头分别接在二极管“D15+”端和T3三极管基极电阻R22的左端。
7.8 滑差闭锁
按照本产品使用说明书第6条介绍的方法，把滑差闭锁定值整定好，参考图12接线。
微机工频电源可以设定所需要的df/dt(ΔfΔt)定值，当输出的df/dt(△f/△t)变化信号,当输出的df/dt信号大于产品的定值K时，产品闭锁，并输出的df/dt信号小于K1时，产品动作。在K与K′之间时为临界区(可动、可不动)。
7.9 试验开关
产品内部设有低频试验信号，将产品面板上的指轮开关整定好，其整定频率fD应该在其整定范围之内，基本接线图参照图12。把电源的频率调到50Hz，产品面板上只允许工作正常灯显示，然后拨动产品面板上的试验开关，这时解除闭锁灯和欠频动作灯(经延时)均发出显示。
图11 返回时间测试接线图
图12 滑差闭锁测试接线图
7.10 出口触点
本产品有两对出口触点和一对中央信号触点，均应进行检查。当产品处于动作状态时，出口触点应闭合，中央信号触点也闭合(此中央信号触点应视为动作信号)，当电源频率返回到50Hz时，出口触点应自动断开，中央信号触点经复归后断开。当产品处于滑差闭锁状态时中央信号触点闭合，当电源频率返回到50Hz时，解除滑差闭锁，中央信号触点自动断开。
7.11 拉合电源
将工频电源的频率调到50+0.4Hz，输出电压为100V并通过开关接到产品的电压输入端，然后将频率整定值调整到49.5Hz以下(用面板上的三位指轮开关来实现)，上述工作准备好以后，快速拉合电源20次，产品面板上的欠频动作指示灯不应有闪动现象。继电器的出口触点不应有闭合现象。上述实验也可以用调压器将交流电压调到100V以代替工频电源，但电压频率应保持在49.5Hz以上。
