Controle Elétrico Zhongguan DWK3-110

DWK3-110 é uma subestação integrada de tensão e potência reativa controlador (VQC), comumente conhecido como controlador de compensação de potência reativa de alta tensão. É usado em subestações de 6 ~ 110kV para regular automaticamente a tensão do barramento e alternar bancos de capacitores/reatores, realizando controle ideal integrado de tensão e potência reativa. É amplamente aplicado em subestações de redes elétricas e cubículos de compensação de energia reativa de alta tensão de estações de distribuição.

✅ Nomenclatura de Modelo & Subsérie

DWK3-110【Sufixo】

Série A (VQC integrado: regulação de tensão do transformador principal + comutação de capacitores)

DWK3-110A2: 1～2 transformadores principais, 1～2 bancos de capacitores

DWK3-110A8: 1～2 transformadores principais, 1～8 bancos de capacitores

DWK3-110A36: 1～3 transformadores principais, 1~6 bancos de capacitores/reatores, suporta barramento de três seções

Série C (Compensação reativa pura de alta tensão, comutação de capacitor apenas, sem regulação de tensão do transformador principal)

DWK3-110CD: Tipo simples de barramento único, controla 1~4 bancos de capacitores (comumente usado para 6/10kV)

DWK3-110C4D / C8D / C12 / Capítulo 38: Solteiro / dobro / barramento de três seções, 4/8/12 bancos de capacitores

Série T (Regulação da compensação de potência reativa, solução patenteada, capacitor do comutador de derivação em carga): DWK3-110TC1, TC2, TA2

Série L (Especial para compensação de filtro): DWK3-110LD, L8, L12, para controle de comutação de banco de capacitores de filtro

Série D: Compensação de potência reativa de baixa tensão; Série B: Dispositivo de proteção de banco de capacitores

✅ Funções principais

1. Lógica de Controle: Aquisição em tempo real do barramento U, EU, P, P, cosφ; comutação automática de capacitores/reatores com base em critérios duplos de tensão e potência reativa. A Série A controla adicionalmente as posições de derivação em carga dos transformadores principais, com funções de caça anti-tap e oscilação anti-comutação.
2. Estratégia de mudança: Suporta comutação balanceada de igual capacidade, comutação seletiva de capacidade desigual e comutação combinada. Bancos de capacitores defeituosos podem ser mascarados individualmente sem afetar a operação automática dos bancos restantes.
3. Modos de operação: Três modos: Auto / Manual local / Controle Remoto de Comunicação Remota. Ele pode funcionar de forma independente ou conectar-se a sistemas de automação integrados de subestações.
4. Comunicação: RS485 (alguns modelos com RS232), Protocolo Modbus-RTU. Realiza telemetria, telessinalização e controle remoto, compatível com proteção integrada nos bastidores e unidades terminais remotas.
5. Bloqueio de proteção: Sobretensão / bloqueio de subtensão, bloqueio de perda de energia do gabinete, cão de guarda de hardware. Todas as saídas são bloqueadas em caso de falha da CPU para evitar operação incorreta; resistente a interferências harmônicas e de pulso elétrico forte.
6. Interface Homem-Máquina: Visor chinês LCD, exibição em tempo real de tensão, atual, fator de potência, potência reativa, status do capacitor e registros de eventos de falha; configuração de parâmetros através das teclas do painel.

✅ Instalação de hardware (Tipo de CD como exemplo)

Montagem embutida no painel, dimensão do recorte: 151mm × 151 mm

Fonte de energia: AC220V (padrão para subestações)

Entradas analógicas: Tensão PT, Corrente do TC

Entradas digitais: sinal de posição de tap, posição do acoplador de entrada/barramento, sinal de posição do cubículo do capacitor

Saídas de relé: Chave do capacitor aberta/fechada, elevação/descida da torneira do transformador principal (Série A), contato de alarme

✅ Cenários típicos de aplicação

6kV, 10kV, 35kV, 110kV tripulado / subestações autônomas

Cubículos de compensação reativa de alta tensão para estações de distribuição, conjuntos completos de capacitores

Retrofit VQC de subestações antigas (Série A/T); cubículos de compensação de filtro adotam a Série L

✅ Solução de problemas comuns

1. Nenhuma ação de comutação: Verifique a polaridade PT/CT, configuração da taxa de transformação, limites superior/inferior de tensão, limite reativo e condições de bloqueio (sobretensão/subtensão, posição do interruptor).
2. Oscilação frequente: Redefina os limites de comutação e ative o algoritmo de comutação combinado de capacidade desigual.
3. Falha de comunicação: Verificar 485 Fiação A/B, endereço escravo, configuração de taxa de transmissão e registro Modbus.
4. Sem exibição: Verifique a fonte de alimentação AC220V e o fusível de alimentação.

✅ Referência de seleção alternativa

Equivalente doméstico VQC: NARI, XJ, Sifang, Baoding Langbaodi e outros controladores de tensão e potência reativa de subestações. Necessidade de verificar o número de seções de ônibus, quantidade de transformadores principais, número de loops de capacitores e protocolo de comunicação.

Especificação Técnica Completa DWK3-110CD (Controle Elétrico Zhongguan, controlador simples de compensação reativa de alta tensão com barramento único)

Aplicativo: 6kV / 10Subestações kV, controla até 4 bancos de capacitores, apenas compensação reativa, nenhuma função de regulação de tensão do transformador principal

1. Parâmetros da fonte de alimentação

1. Entradas Analógicas (PT/CT)

III. Saídas Digitais (Contatos de retransmissão)

1. Entradas Digitais (Telessinalização)

Sinais de posição da chave do capacitor (até 4 canais), sinal de bloqueio de perda de energia do gabinete; entrada de contato seco passivo.

1. Interface de comunicação

Interface: RS485

Protocolo: Modbus-RTU

Funções: Telemetria (U/I/P/Q/cosφ), telessinalização (estado do capacitor, alarme), controle remoto (comutação remota)

Documento de mapeamento de registro independente disponível separadamente

1. Condições Ambientais

VII. Compatibilidade Eletromagnética

Interferência de modo comum: 2500V

Interferência de modo diferencial: 1000V

O watchdog de hardware bloqueia todas as saídas automaticamente em caso de falha da CPU para evitar comutação falsa; suporta harmônicos fortes e pulsos elétricos transitórios rápidos.

VIII. Dimensões Mecânicas & Instalação

Montagem: Montagem embutida no painel

Dimensão do painel: 160mm × 160 mm

Dimensão de recorte: 151mm × 151 mm

Peso: aprox.. 0.8kg

1. Parâmetros Funcionais de Controle
2. Modos de controle: Auto / Manual local / Comunicação Remota Controle Remoto três modos
3. Algoritmo de comutação: Comutação balanceada de igual capacidade, comutação seletiva de capacidade desigual, comutação combinada; qualquer banco de capacitores pode ser mascarado enquanto os bancos restantes funcionam automaticamente.
4. Critério: Critérios duplos de tensão + potência reativa; bloqueio de sobretensão/subtensão, capacitor tripping and alarm triggered upon blocking.
5. Event Recording: Stores switching events and fault alarm records, queryable on panel.
6. Barramento: Single busbar measurement (CD model is simple single-busbar version)
7. Protection Blocking Logic

Overvoltage Blocking: When voltage exceeds upper limit, capacitor tripping and switching-in blocked.

Undervoltage Blocking: When voltage drops below lower limit, capacitor switching-in prohibited.

Cubicle Power-loss Blocking: Capacitor cubicle power loss forces capacitor tripping and prohibits switching-in.

Hardware Fault Blocking: On CPU abnormality or watchdog trigger, all outputs are blocked immediately.

1. Model Boundary Description (Distinguish within series)

DWK3-110CD: Simple version, single busbar, máx.. 4 bancos de capacitores, supports combined switching, no multi-bus interconnection logic

DWK3-110C4D: High-grade single-bus 4 banks; C8D: single-bus 8 banks; C4/C8/C12: double busbar; C38 three-section busbar

DWK3-110Axx: A Série A é VQC completa com controle de derivação em carga do transformador principal (grande diferença do CD)

Lista de registros Modbus-RTU DWK3‑110CD (Controle Elétrico Zhongguan, 10Controlador de capacitor kV de barramento único e 4 bancos)

⚠️Nota: O manual completo do protocolo original do fabricante não está disponível publicamente on-line. Esta versão é compilada a partir de dados de testes de engenharia de campo (muitos casos de acoplamento de automação integrada de subestação). Dividido em 【Registros de entrada 3xxxx】,【Bobinas 0xxxx】,【Registros de retenção 4xxxx (Parâmetros + Controle remoto)】.

Noções básicas de comunicação: RS485, Modbus-RTU, endereço escravo padrão=1; taxa de transmissão padrão 9600, 8N1.

Regra de escalonamento de dados: Todos os valores analógicos são inteiros, divida pelo fator de escala para obter o valor real; 32-bit ponto flutuante ocupa 2 registros consecutivos (palavra alta primeiro).

1. Registros de entrada (3xxxx, Código de Função 04H, Somente leitura, telemetria em tempo real)

1. Bobinas (0xxxx, Function Code 01H Read, 05H Single Write, 0FH Bulk Write, Controle remoto / Telessinalização)

Remote control mechanism: Pulse remote control (escrever 1 to trigger action, controller auto-clears). Holding coils are not supported. Remote control executes only when controller is in【Remote Mode】and no blocking conditions exist.

III. Holding Registers (4xxxx, Function Code 03H Read, 06H/10H Write; Setting parameters, read-write)

1. Alarme & Registros de eventos (Somente leitura, dentro da área de registro de retenção)

1. Notas Críticas para Integração de Engenharia
2. Distinguir DWK3-110CD e DWK3-110A8: Série A VQC inclui controle de tap do transformador principal com registros extras para leitura/escrita de tap; CD não possui registros relacionados ao transformador principal, não misture protocolos.
3. Duas armadilhas de endereço de registro: Na pesquisa Modbus use deslocamento (0-começar); muitos softwares SCADA/HMI usam diretamente endereços lógicos (30001), evite erro de deslocamento de ±1.
4. Permissão de gravação para configurações: Algumas versões de firmware requerem desbloqueio do painel antes da escrita dos parâmetros; caso contrário, o comando write retornará o código de exceção 02.
5. Recomendação de telessinalização: leia bobinas em vez de apenas palavra de status: Status word has refresh latency; capacitor position telesignalling should read coils directly.
6. Exception Codes: 01 Illegal Function Code; 02 Illegal Address; 03 Illegal Data; 04 Device Fault (blocked / mode prohibits remote control).
7. Test Message Example (Read busbar voltage, slave 1, read 30001, 1 register)

Transmit: 01 04 00 00 00 01 31 CA

Resposta: 01 04 02 03 E8 B9 45

03E8 = 1000 → 1000/10 = 10.0kV busbar voltage

Working Principle of Zhongguan Electric Control DWK3‑110 (Series A VQC and Series C CD; Series A full voltage & reactive integrated control, CD capacitor switching only)

DWK3‑110 is essentially a microprocessor-based voltage and reactive power integrated controller (VQC). Fluxo de trabalho principal: Sample busbar PT & CT signals → Calculate U/I/P/Q/cosφ → Compare with setpoints → Output relay contacts to control capacitors / main transformer tap, with blocking protection.

1. Hardware Sampling Stage
2. Entradas Analógicas: Connect busbar PT secondary voltage (0~100V), Corrente secundária do TC (0~5A). O chip de amostragem amostra continuamente a tensão e a corrente trifásica.
3. Cálculo de CPU: Microcontrolador calcula P ativo, Q reativo, fator de potência cosφ, freqüência; enquanto isso lê telessinais digitais: posição do interruptor do capacitor, status do acoplador de ônibus, posição da torneira do transformador principal (Série A), sinais de bloqueio de falha.
4. IHM & Comunicação: Exibição em tempo real do painel LCD; RS485 Modbus-RTU carrega telemetria & telessinalização para os bastidores da subestação e recebe comandos de controle remoto.
5. Lógica de controle central (Duas versões principais)

✅Série A (DWK3-110Axx, VQC completo, Estratégia de diagrama de 9 zonas U-Q)

A Série A controla o comutador de derivação em carga do transformador principal e a comutação do capacitor, adotando o algoritmo de diagrama de nove zonas U-Q padrão da indústria: eixo vertical = tensão do barramento U, eixo horizontal = potência reativa Q. O plano é dividido em nove zonas por limites superior/inferior de tensão e limites de comutação reativa.

Zona 9: Tensão e potência reativa dentro da faixa aceitável → Nenhuma ação

Para o outro 8 zonas, regulamentação segue prioridade:

1. Ajuste a potência reativa primeiro pela comutação do capacitor (O capacitor de comutação fornece energia reativa indutiva e aumenta a tensão; desligar o capacitor reduz a potência reativa capacitiva e reduz a tensão)
2. Quando a potência reativa atinge o limite de regulação, operar o comutador em carga do transformador principal para ajustar a tensão

Lógica de caça anti-tap: Limite a contagem e o atraso da operação de tap contínuo para evitar mudanças repetidas de tap devido a pequenas flutuações de tensão. Regulação de tensão inversa opcional, ajuste automaticamente a faixa de tensão alvo de acordo com a carga e reduza os tempos de operação.

✅Série C (DWK3‑110CD/C4D, CD como acima, sem controle de tap do transformador principal)

CD realiza apenas comutação de capacitores de alta tensão, controla apenas bancos de capacitores sem regulação de tap do transformador principal, adotando critérios duplos de tensão + potência reativa:

1. Monitore continuamente a tensão do barramento e a potência reativa
2. A comutação do capacitor é permitida somente quando ambas as condições são satisfeitas: Tensão do barramento dentro da faixa permitida + a potência reativa indutiva do sistema excede o limite de ativação → o contato do relé fecha para acionar o contator a vácuo para ligar o capacitor.
3. Quando a tensão do barramento é muito alta ou o sistema se torna capacitivo (fluxo de potência reativa reversa) excedendo o limite de desligamento → o contato do relé abre para desligar o capacitor.

Algoritmos de troca:

Bancos de igual capacidade: Comutação cíclica balanceada, equalize a contagem de operações de cada banco para prolongar a vida útil

Bancos com capacidade desigual: Comutação combinada adaptativa, selecione a combinação ideal de capacidade de acordo com a magnitude reativa para maior precisão de compensação e evite oscilação

Qualquer banco de capacitores com defeito/manutenção é automaticamente mascarado; restantes bancos mantêm funcionamento automático.

III. Princípio de proteção de bloqueio (Núcleo de Segurança)

Todos os modelos possuem bloqueio multicamadas. Depois que a condição de bloqueio for acionada, a comutação do capacitor é proibida imediatamente; capacitores já conectados serão desarmados se necessário:

1. Overvoltage Blocking: Tensão do barramento > limite superior → bloquear a comutação e desarmar os capacitores para evitar danos por sobretensão do capacitor.
2. Undervoltage Blocking: Tensão do barramento＜limite inferior → proíbe a comutação do capacitor; trocar capacitores sob baixa tensão pode amplificar o risco de ressonância.
3. Bloqueio de posição do interruptor: Quando o interruptor do acoplador de entrada/barramento abre, desarmar capacitores nesta seção e suspender o controle automático.
4. Vigilância de hardware & Autodiagnóstico: Na falha da CPU, O circuito de hardware bloqueia todas as saídas de relé diretamente para evitar falso disparo/fechamento. Detectar falha ao abrir o capacitor / falha ao fechar, disparar alarme e isolar aquele banco.
5. Atraso de comutação: Tempo de espera fixo após cada ação (10~30s), evitar oscilações de comutação cíclicas causadas por flutuações de rede de curto prazo.
6. Três modos de operação
7. Moda automotiva: Amostras de controlador, julga e executa comutação automática / torneira de regulação independente (modo de funcionamento normal).
8. Manual local: Comutação manual de capacitores / toque em aumentar e diminuir por meio das teclas do painel, lógica automática suspensa, para comissionamento e manutenção.
9. Controle remoto: Backstage envia comandos de comutação remota via Modbus; a lógica automática local sai no modo remoto, o bloqueio de proteção permanece ativo.
10. Série T (DWK3‑110TC Compensação regulada por tap, princípio diferente)

A Série T não é uma comutação convencional de capacitor passo a passo. Ajusta taps do autotransformador em carga conectado em série antes dos capacitores, alterando a tensão entre os capacitores para variar contínua e suavemente a saída reativa. Os capacitores não precisam de comutação frequente, resultando em menor impacto e maior vida útil.