用電源自動(dòng)投入和系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)裝置的研究和實(shí)現(xiàn)

1、    用電源自動(dòng)投入和系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)裝置的研究和實(shí)現(xiàn)1常規(guī)備用電源自動(dòng)投入裝置隨著技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)供電的質(zhì)量、連續(xù)性和可靠性的要求越來(lái)越高。備用電源自動(dòng)投入裝置在保證供電連續(xù)性方面取得了較好的成效，在電力系統(tǒng)中被廣泛采用。國(guó)內(nèi)外對(duì)它的研究也比較深入。但目前廣泛運(yùn)行的備用電源自動(dòng)投入裝置，無(wú)論采用電磁式、整流型、晶體管、集成電路甚至微機(jī)等任何手段來(lái)實(shí)現(xiàn)，都只能實(shí)現(xiàn)當(dāng)工作電源消失時(shí)將備用電源自動(dòng)投入并只能動(dòng)作1次。工作電源恢復(fù)正常供電后必須人為換向操1常規(guī)備用電源自動(dòng)投入裝置隨著技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)供電的質(zhì)量、連續(xù)性和可靠性的要求越來(lái)越高。備用電源自動(dòng)投

2、入裝置在保證供電連續(xù)性方面取得了較好的成效，在電力系統(tǒng)中被廣泛采用。國(guó)內(nèi)外對(duì)它的研究也比較深入。但目前廣泛運(yùn)行的備用電源自動(dòng)投入裝置，無(wú)論采用電磁式、整流型、晶體管、集成電路甚至微機(jī)等任何手段來(lái)實(shí)現(xiàn)，都只能實(shí)現(xiàn)當(dāng)工作電源消失時(shí)將備用電源自動(dòng)投入并只能動(dòng)作1次。工作電源恢復(fù)正常供電后必須人為換向操作，以調(diào)整到原始運(yùn)行方式，在此之后備用自投裝置才能重新復(fù)位，并且也必須人為進(jìn)行，即裝置本身不具備自適應(yīng)功能，無(wú)法真正滿足綜合自動(dòng)化的要求，并使無(wú)人值班在一定程度上失去了意義。另外，常規(guī)的備用電源自動(dòng)投入裝置對(duì)工作電源和備用電源有壓或無(wú)壓的判斷取自PT，對(duì)一次設(shè)備的小型化和無(wú)油化不利。國(guó)內(nèi)各廠家研制生產(chǎn)的

3、備用電源自動(dòng)投入裝置均是如此。國(guó)外同類產(chǎn)品也多是僅能實(shí)現(xiàn)單一備用電源自動(dòng)投入的功能。部分裝置雖具有逆向使系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)的功能，但所見文獻(xiàn)及實(shí)際裝置仍都是以傳統(tǒng)的電壓判據(jù)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的，不僅工作電源(如工作母線)上需要PT柜，各進(jìn)線或備用電源上也需要PT柜，即在進(jìn)線斷路器電源側(cè)兩端需各裝設(shè)1個(gè)PT柜，并且仍由電磁元件實(shí)現(xiàn)，接線繁瑣，體積龐大，實(shí)現(xiàn)困難，不能滿足綜合自動(dòng)化及無(wú)人值班的要求，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上也不適宜于我國(guó)國(guó)情。2本方案的構(gòu)成本方案除包括常規(guī)備用電源自動(dòng)投入裝置的全部功能外，還具有自動(dòng)轉(zhuǎn)入逆向運(yùn)行使電力系統(tǒng)在條件滿足時(shí)自動(dòng)恢復(fù)到原有運(yùn)行方式下運(yùn)行的功能。裝置投入運(yùn)行后，能夠自動(dòng)識(shí)別和判斷所處電

4、力系統(tǒng)的運(yùn)行方式，自適應(yīng)地進(jìn)行裝置本身運(yùn)行方式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換：正向方式以常規(guī)備用電源自動(dòng)投入裝置方式運(yùn)行；逆向方式以系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)裝置方式運(yùn)行；退出方式系統(tǒng)既不滿足裝置正向運(yùn)行條件也不滿足裝置逆向運(yùn)行條件。上述過(guò)程自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需人為干預(yù)。即當(dāng)需要它起備用自投作用時(shí)，以備用電源自動(dòng)投入裝置出現(xiàn)和工作，可完全取代傳統(tǒng)的備用電源自動(dòng)投入裝置。而當(dāng)備用電源自動(dòng)投入裝置動(dòng)作后或電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式發(fā)生變化后滿足裝置的逆向運(yùn)行條件時(shí)，則能自動(dòng)識(shí)別其變化并自動(dòng)進(jìn)入逆向運(yùn)行方式，以系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)裝置出現(xiàn)，并在所處的電力系統(tǒng)符合條件時(shí)將電力系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)到原有運(yùn)行方式(一般為原設(shè)計(jì)的運(yùn)行方式)下運(yùn)行。當(dāng)裝置所處的電力系統(tǒng)不

5、具備2種正常工作條件時(shí)，裝置將自動(dòng)退出運(yùn)行并發(fā)出相應(yīng)信號(hào)。由于裝置可自適應(yīng)地進(jìn)行本身運(yùn)行方式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，并具有可互聯(lián)成系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)接口，可方便實(shí)現(xiàn)三遙，無(wú)需任何人為干預(yù)，因此滿足變電站綜合自動(dòng)化的需要，也使無(wú)人值班真正具有了意義。本方案對(duì)有壓無(wú)壓的判斷既適用于傳統(tǒng)的PT采集電壓的方式，也可采用改進(jìn)后的帶電顯示器實(shí)現(xiàn)，無(wú)需為該裝置專門設(shè)置PT間隔，可減少設(shè)備總數(shù)量和總投資。特別是應(yīng)用于非計(jì)費(fèi)的城市中心配電所或開關(guān)站，每段母線還可省去1個(gè)PT柜，不但可使中心配電所或開關(guān)站無(wú)油化和減少設(shè)備的總投資，還可減少中心配電所或開關(guān)站的占地面積，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。3本方案考慮的幾個(gè)問(wèn)題為使本方案構(gòu)成的裝置

6、可靠、靈敏、快速并具有廣泛的通用性，我們對(duì)如下幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了著重研究并采取了相應(yīng)的措施：a)電力系統(tǒng)常見的幾種備用方式下方案的適應(yīng)性和通用性；b)已有PT及不增加PT反而要減少PT的可能性及可行性；c)怎樣簡(jiǎn)單而有效地實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)備用電源自動(dòng)投入裝置具有的功能；d)在不增加PT反而要減少PT的情況下，如何有效實(shí)現(xiàn)裝置的逆向自動(dòng)恢復(fù)功能；e)減少PT后可能給系統(tǒng)帶來(lái)的問(wèn)題及相應(yīng)的措施；f)裝置抗干擾性能；g)裝置本身與其它裝置可能的擴(kuò)充、互聯(lián)和升級(jí)；h)裝置與整個(gè)變電站綜合(配網(wǎng))自動(dòng)化系統(tǒng)的有效銜接。4本方案的運(yùn)行方式分析4.1備自投的基本方式和動(dòng)作判據(jù)通常情況下有2種最基本而常用的備自投方式：一

7、種方式是2個(gè)工作電源互為備用，稱為暗備用，也叫母聯(lián)備自投；另一種方式是正常情況下備用電源不工作，稱為明備用，也叫線路備自投。為簡(jiǎn)單起見，我們僅就這2種備用方式，并且以暗備用方式為重點(diǎn)進(jìn)行討論。備自投通常采用失壓或失壓加欠流判據(jù)。本方案構(gòu)成的系列裝置除具備常規(guī)備自投功能外，還具有系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)功能。仍采用失壓或失壓加欠流判據(jù)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)，本方案構(gòu)成的系列裝置在有無(wú)電壓判斷上除有傳統(tǒng)的PT采集電壓外，還引入了帶電顯示器接點(diǎn)模式。通過(guò)帶電顯示器接點(diǎn)的狀態(tài)可判斷出相關(guān)設(shè)備(進(jìn)線或母線等)的帶電狀況。裝置中如不用電流，電流端可以懸空。4.2備用電源自投自復(fù)裝置工作原理備用電源自投自復(fù)裝置有4

8、種運(yùn)行方式(狀態(tài))及運(yùn)行條件。a)正向運(yùn)行，即傳統(tǒng)的備自投運(yùn)行條件：1)UB1U1Y，UB2U2Y，即2段母線電壓正常；2)IL1I1G,IL2I2G，即2段母線及出線上均無(wú)故障；3)母線斷路器QFB處于斷開位置，即2段母線獨(dú)立運(yùn)行；4)兩進(jìn)線斷路器QF1和QF2均處于合閘位置，即2條進(jìn)線分別獨(dú)立地向2段母線供電。b)正向動(dòng)作，即傳統(tǒng)的備自投動(dòng)作條件：1)裝置處于正向運(yùn)行狀態(tài)；2)UB1U1D或UB2U2D，即段母線或段母線中的一段失電；3)IL1I1W或IL2I2W，即失電母線進(jìn)線側(cè)欠流；4)UB2U2Y或UB1U1Y，即另一段母線電壓正常；5)無(wú)手動(dòng)(或遙控)跳閘和外部閉鎖。c)逆向運(yùn)行，

9、即原工作電源自動(dòng)恢復(fù)，系統(tǒng)恢復(fù)到原有運(yùn)行方式的條件：1)UB1U1Y，UB2U2Y，即2段母線電壓正常；2)分段斷路器QFS處于合閘位置；3)進(jìn)線斷路器QF1(或QF2)處于斷開位置，而QF2或(QF1)處于合閘位置。d)逆向動(dòng)作，即原工作電源自動(dòng)恢復(fù)，系統(tǒng)恢復(fù)到原有運(yùn)行方式的條件：1)裝置處于逆向運(yùn)行狀態(tài)；2)失電進(jìn)線電壓恢復(fù)正常；3)IL1IL2，IL2I2G，即2段母線及出線上均無(wú)故障。綜上所述，裝置在上電或復(fù)位后的運(yùn)行全程內(nèi)，對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行判斷，若系統(tǒng)滿足自投(正向)運(yùn)行條件，經(jīng)15s延時(shí)，裝置自動(dòng)進(jìn)入正向運(yùn)行方式。這種情況下，如工作電源消失，裝置將按傳統(tǒng)的備用自投工作模式，

10、跳開失電母線進(jìn)線斷路器，并在確認(rèn)進(jìn)線斷路器斷開后，合上分段斷路器，自動(dòng)投入備用電源，繼續(xù)向失電母線供電。這一工作模式對(duì)互為備用的電源是雙向的。若系統(tǒng)滿足自復(fù)(逆向)運(yùn)行條件，經(jīng)15s延時(shí)，裝置自動(dòng)進(jìn)入逆向運(yùn)行方式。這種情況下，如失電的工作電源恢復(fù)，裝置將以傳統(tǒng)備自投工作方式的逆向方式動(dòng)作，先跳開分段斷路器，并在確認(rèn)分段斷路器斷開后，投上原失電進(jìn)線斷路器，自動(dòng)恢復(fù)工作電源，使系統(tǒng)恢復(fù)到原始運(yùn)行方式。這一工作模式對(duì)互為備用的電源也是雙向的。若系統(tǒng)既不滿足自投(正向)運(yùn)行條件又不滿足自復(fù)(逆向)運(yùn)行條件，經(jīng)2s延時(shí)，裝置將自動(dòng)退出運(yùn)行狀態(tài)。裝置的運(yùn)行方式(退出、正向運(yùn)行或逆向運(yùn)行)及動(dòng)作狀況等均在就

11、地(裝置本身)顯示并可通過(guò)通訊網(wǎng)上傳。裝置的正向運(yùn)行、逆向運(yùn)行均可投退。裝置既可用母聯(lián)自投自復(fù)又可用作線路自投自復(fù)，通過(guò)面板整定。裝置運(yùn)行條件中的QF1和QF2為一合一分，即一條工作，另一條備用，裝置的工作過(guò)程和原理同上。但由于哪條進(jìn)線為工作電源，哪條進(jìn)線為備用電源往往不明確，自復(fù)功能投入可能導(dǎo)致2條線路多次轉(zhuǎn)跳。這種情況下可將自復(fù)功能退出。如需要自復(fù)功能，需對(duì)工作電源和備用電源進(jìn)行明確定義。上已述及，裝置有壓無(wú)壓的判別既可采用傳統(tǒng)PT采集的方式，也可通過(guò)帶電顯示器接點(diǎn)的方式實(shí)現(xiàn)。以帶電顯示器接點(diǎn)方式判別有壓無(wú)壓，可省去PT，有利于實(shí)現(xiàn)開關(guān)柜的無(wú)油化和小型化。當(dāng)然，這需要對(duì)傳統(tǒng)的帶電顯示器進(jìn)行改造，提出如電壓繼電器的一些參數(shù)要求，如動(dòng)作電壓、返回電壓、動(dòng)作速度等。這種新型的帶電顯示裝置結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)的帶電顯示器完全相同，只是按要求給出開合接點(diǎn)而已，并已由華聯(lián)公司與有關(guān)廠家研制成功，價(jià)格低廉，適宜于廣泛