浅谈MFC2000-2型微机厂用电快速切换装置中的同期捕捉切换

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所谓同期捕捉切换就是实时跟踪残压的频差和角差变化，尽量做到在反馈电压与备用电源电压向量第一次相位重合时合闸。同期捕捉切换时间约为0.6秒，对于残压衰减较快的情况，该时间要短得多。
在实现手段上，同期捕捉切换有两种基本方法：一种基于“恒定越前相角”原理，即根据正常厂用负荷下同期捕捉阶段相角变化的速度和合闸回路的总时间，计算整定出合闸提前角，快切装置实时跟踪频差和相差，当相差达到整定值，且频差不超过整定范围时，即发合闸命令，当频差超范围时，放弃合闸，转入残压切换。这种方法缺点是合闸角不精确度不高，且合闸角随厂用负荷变化而变化。另一种基于“恒定越前时间”原理，即完全根据实时的频差、相差，依据一定的变化规律模型，计算出离相角差过零点的时间，当该时间接近合闸回路总时间时，发出合闸命令。该方法从理论上讲，能较精确地实现过零点合闸，且不受负荷变化影响。但实用时，需解决不少困难：一是要精确地找出频差、相角差变化规律并给出相应的数学模型，不能简单的采用线形模型；二是由于厂用电反馈电压频率变化的不完全连续性及频率测量的间断性，造成频差及相差测量的间断和偏差；另外，合闸回路的时间也有一定的离散性。由于在同期捕捉阶段，相差的变化速度可达1-2°/1ms，因此任何一方面产生的误差都将大大降低合闸的准确性。
MFC2000系列快切装置的“恒定越前时间”同期捕捉切换方法，采用动态分阶段二阶数学模型来模拟相角差的变化，并采用最小二乘法来克服频率变化及测量的离散性及间断性，使得合闸准确度大大提高。如不计合闸回路的时间偏差，可使合闸角限制在±10°以内。
快速切换能否实现，不仅取决于开关条件，还取决于系统结线、运行方式和故障类型。系统结线方式和允许方式决定了正常运行时厂用母线电压与备用电源间的初始相角，若该初始相角较大，如大于20°，则不仅事故切换切换时难以保证快速切换成功，连正常并联切换也将因环流太大而失败或造成设备损坏事故。故障类型则决定了从故障发生到工作开关跳开这一期间厂用母线电压和备用电源电压的频率、相角和幅值变化，因此，实际情况下，有时快速切换可能不成功。
快切不成功时最佳的后备方案是同期捕捉。有关数据表面：反相后第一个同期点时间约为0.4-0.6秒，残压衰减到允许值（20%-40%）为1-2秒，而长延时则要经现场试验后根据残压曲线整定，一般为几秒，以保证自启动电流在4-6秒内。可见，同期捕捉切换，较之残压切换和长延时切换有明显的好处。
目前有些电厂采用发-变-线路接线方式，在正常情况下或某些运行方式下，厂用工作电源与备用电源间存在叫较大的初始相角差，且该相角差随允许方式改变而改变，有些时候甚至大于20°，这对快速切换非常不利，这些情况下，同期捕捉切换是必不可少的。