備用電源自動投入的研究和設計全套圖紙

1、畢業(yè)設計說明書論文(全套cad圖紙) qq 36396305 摘 要為了使設備不會遭到損壞，同時又可以保證生產過程的順利進行，就要求設備在運行中不能斷電。因此，就需要在線路出現(xiàn)故障時，不但能夠有備用的電源，并且可以及時的投入使用。備用電源自動投入的成功，能夠及時地使工作中的設備持續(xù)運行，消除了運行人員手動操作時可能發(fā)生的不準確或錯誤的動作，減輕了運行人員的勞動強度，提高可勞動生產率，保證了用戶用電的安全性、可靠性和連續(xù)性。本文介紹了可編程邏輯控制器plc（三菱fx）在備用電源自投中的應用方案。plc采集一次設備的正常運行狀態(tài)信號,作為備用電源自動投入的啟動條件和閉鎖條件,通過編程來實現(xiàn)不同的功

2、能,以適應不同的運行方式。與繼電器組成的備用電源自動投入裝置相比,該方案具有可靠性高、接線簡單、控制靈活、調試方便和投資小等優(yōu)點。因此，可編程邏輯控制器在電力系統(tǒng)自動化領域中得以廣泛應用。關鍵詞：備用電源自動投入，可編程邏輯控制器plc，三菱fx，啟動條件，閉鎖條件abstractin order to make equipment not be damaged and guarantee the smooth progress of the production process, it is required that the power can not break in the opera

3、tion of equipment. therefore, when the line occurs faults, it is not only to have backup power, but also can be putting into used timely.the success to put into the backup power automatically can make the equipments continue to work in time. also it can eliminate the running personnels manual operat

4、ion in the operation of inaccurate or wrong moves, reduce the running personnels strength of the labor, raise the labor productivity, guarantee the power users the safety, reliability and continuity.this paper introduces a scheme of programmable logic controller plc(mitsubishi fx) in putting into th

5、e backup power automatically. plc gather the first equipment the normal operation of state signal as launce conditions and closed conditions of putting into the backup power automatically and through programming to achieve different functions to adapt to different operating manner. compared with the

6、 relay consistence of putting into the backup power automatically device, this scheme has advantages of high reliability, simple wiring, control flexibility, convenience debugging, small investment and so on. therefore, the programmable logic controller is widely used in the field of power system au

7、tomation.keyword: put into the backup power automatically, plc programmable logic controller, mitsubishi fx, launce conditions, closed conditions目 錄摘 要iabstractii目 錄iii第1章 緒論11.1 備用電源自動投入裝置的背景及意義11.2 備用電源自動投入裝置的現(xiàn)狀與發(fā)展11.2.1 基于微機備用電源自動投入裝置的研究應用21.2.2 基于plc的備用電源自動投入裝置的研究應用61.2.3 基于遠方備用電源自動投入裝置的研究應用71.3

8、 本文的主要工作10第2章 備用電源自動投入的實現(xiàn)112.1 備用電源自動投入裝置的要求112.2 備用電源自投的典型接線與實現(xiàn)方式112.2.1 備用電源自投的典型接線112.2.2 備自投的實現(xiàn)方式122.2.3 備用電源自動投入成功的幾個要素122.3 備用電源自動投入的有壓與無壓判定132.3.1 有壓與無壓的定義132.3.2 失壓判別142.3.3 有壓與失壓判別的邏輯框圖162.3.4 失壓自動分閘202.3.5 線路電壓恢復，自動恢復正常工作202.4 備用電源自動投入裝置的整定原則212.5 縮短備用電源自動投入裝置的投入時間222.6 本章小結22第3章 三菱fx錯誤！不能

9、通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。系列可編程程序控制器及其基本指令233.1 三菱fx錯誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。系列可編程程序控制器233.1.1 fx錯誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。系列可編程程序控制器的基本組成233.1.2 fx錯誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。系列可編程程序控制器型號名稱體系及其種類233.1.3 fx錯誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。系列可編程程序控制器技術指標243.2 fx錯誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。系列可編程程序控制器主要編程元件273.2.1 編程元件的基本特征273.2.2 編程元件的功能和作用273.3 fx錯誤！不能通過編輯域代碼創(chuàng)建對象。系列可編

10、程程序控制器應用指令表293.4 本章小結29第4章 備用電源自動投入的軟件設計方案3141 輸入輸出信號的定義314.1.1 模擬量314.1.2 開關輸入量334.1.3 開關輸出量334.2 整定值344.3 備用電源自動投入邏輯說明圖354.4 程序設計384.4.1 程序設計流程圖384.4.2 程序設計：（梯形圖見附錄）14394.5 本章小結39第5章 結論與展望40致謝41參考文獻4243第1章 緒論1.1 備用電源自動投入裝置的背景及意義備用電源自動投入裝置就是當工作電源因故障斷開以后, 能自動而迅速地將備用電源投人到工作或將用戶切換到備用電源上去, 從而使用戶不至于被停電的

11、一種自動裝置, 簡稱備自投。在現(xiàn)代的生產、生活中，110kv,220kv系統(tǒng)相繼建成，電網的短路容量越來越大，對電能質量的要求越來越高，許多用電設備必須在一定的電壓、電流范圍內工作，否則會損壞設備本身，甚至會引起局部用電網絡的崩潰。許多企業(yè)的重要設備在運行中，要求不能夠斷電，一旦斷電可能造成巨大的經濟損失，這就需要在線路出現(xiàn)故障時，不但能夠有備用的電源，并且可以及時的投入使用，可以大大提高供電的質量、連續(xù)性和可靠性，從而使設備不會遭到損壞，同時又可以保證生產過程的順利進行，進而保證各種運行設備以及各個方面的安全，所以，就必須裝設備用電源自動投入裝置。在發(fā)電廠中, 備用電源自動投入裝置用于投入廠

12、用電備用變壓器、備用線路及重要機械的電動機的自動投入。在變電站中, 變電站的分段母線上可以由彼此無聯(lián)系的線路或變壓器供電。利用備用電源自動投入裝置, 在主電源跳閘后, 可以轉由備用電源供電, 使用戶重新得到供電1。備用電源自動投入裝置可以有效地提高供電的可靠性, 而且本身的實現(xiàn)原理簡單, 費用較低,所以在發(fā)電廠和變電站及配電網絡中得到了廣泛的應用。這是一種提高對用戶不間斷供電的經濟而又有效的重要技術措施之一。備用電源自動投入的成功，能夠及時地使工作中的設備得于持續(xù)運行，消除了運行人員手動操作時可能發(fā)生的不準確或錯誤的動作，減輕了運行人員的勞動強度，提高可勞動生產率，保證了用戶用電的安全性、可靠

13、性和連續(xù)性。1.2 備用電源自動投入裝置的現(xiàn)狀與發(fā)展備用電源自投裝置作為電力系統(tǒng)中常用的一種安全自動裝置, 其發(fā)展與繼電保護裝置一樣經過了電磁整流型晶體管型集成電路型微機型等四個主要階段。究其本質, 各階段的主要技術區(qū)別在于對采集量（電流量、電壓量、開關量）的運算方式和邏輯功能的實現(xiàn)方式上的不同。傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制系統(tǒng)由于其結構簡單,容易掌握,價格便宜,在一定范圍內能滿足控制要求,因而使用面甚廣,在發(fā)供電系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。傳統(tǒng)的備用電源自動投入裝置(apr)就是通過繼電器控制來實現(xiàn)母聯(lián)斷路器的自動投入。但繼電器- 接觸器控制系統(tǒng)又有著明顯的缺點:設備體積大、壽命短、可靠性差、動作速

14、度慢、功能少、程序不可變等,完成一種基本的保護或控制任務往往都必須由多個繼電器共同承擔,比如一條10 kv饋線的過流保護和自動重合閘控制就要用到數(shù)以十計的各種繼電器,又由于繼電器的觸點要經常分合動作,容易損壞,降低了供電的可靠性,并增加了設備維護的工作量;同時,各繼電器之間大量的連接導線不僅使調試檢修困難極大,還致使變電站的各部分幾乎不可能被連接成一個完整的自動化系統(tǒng)。因此,傳統(tǒng)的機械觸點繼電器顯然已不能滿足變電站自動化對繼電保護裝置的要求。目前以微機型備用電源自投裝置為應用主流, 它將電流量、電壓量等模擬量通過壓頻變換器元件或元件轉換為數(shù)字量送到裝置的數(shù)據(jù)總線上, 通過預設程序對數(shù)字量和開關

15、量進行綜合邏輯分析, 并根據(jù)分析結果作用于相關斷路器, 從而實現(xiàn)自動切換功能。新型微機備用電源自動投入裝置，采用先進的單片機技術實現(xiàn)軟硬件模塊化設計，操作直觀，運行可靠，有自適應特點，能根據(jù)變電站接線形式不同，自動采用最優(yōu)自投方案，且特別適用于綜合自動化配套應用，有強大的通訊功能：對時、傳遞事故報文，遠方在線修改定值，投退備自投，遠方復歸動作信號等。可編程控制器( plc)是一種性能較好的控制器。其主要特點是用內部已定義的各種輔助繼電器(每個plc可有多達上千個內部繼電器)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械觸點繼電器，又通過軟件編程方式用內部邏輯關系代替實際的硬件連接線。正因為這一特點,如果將plc引入繼電器保護

16、裝置中,一方面可以克服使用傳統(tǒng)繼電器所帶來的種種弊端;另一方面,又可兼容基于傳統(tǒng)繼電器的設計思想和技術方案,尤其是對于邏輯關系較為復雜的觸點信號處理及操作出口控制,采用plc編程能使方案設計工作變得更加簡單方便 。1.2.1 基于微機備用電源自動投入裝置的研究應用1.2.1.1 微機備用電源自動投入裝置的優(yōu)點備用電源自動投入裝置的作用是當正常供電電源因供電線路故障或電源本身發(fā)生事故而停電時，它將負荷自動、迅速切換至備用電源上，使供電不至中斷，從而確保正常運行，把停電造成的經濟損失降到最低程度。這種裝置簡稱為apd 裝置。在缺電的地方，越來越多的用戶使用雙電源，apd 裝置在經濟發(fā)展中發(fā)揮了重要

17、的作用。大，中型工廠變電所主變壓器低壓側常采用單母線分段的運行方式。將plc應用于單母線分段聯(lián)絡斷路器的備用電源自動投入裝置中，可提高供電系統(tǒng)的可靠性。過去，設計使用的apd 裝置均由傳統(tǒng)的繼電器來實現(xiàn)，這種類型的apd 裝置因設計不完善，繼電器多、觸點多，或繼電器本身存在的問題，發(fā)生振動或誤動故障率較高。近年來，由于微機綜合繼電保護、微機apd 裝置的不斷完善與快速發(fā)展，微機備用電源自動投入裝置以快速發(fā)展并發(fā)揮它的作用。微機apd 裝置與傳統(tǒng)的繼電器式a p d 裝置相比有如下不同的特點和優(yōu)點：（1）裝置直觀簡便：連線少，占據(jù)空間小，微機a p d裝置可以在線查看裝置全部輸入量和開關量，以及

18、全部整定值、預設值、瞬時采樣數(shù)據(jù)和大部分事故分析記錄。顯示屏實時顯示相關運行數(shù)據(jù)，并可調節(jié)。（2）可靠性高：采用了先進的電磁兼容性（e m c ）設計技術，新型抗電磁和尖脈沖干擾器件，mpc 器件、軟件上采用了冗余、容錯、數(shù)字濾波等技術精度高，免校驗：精度均由軟件調整、全數(shù)字化處理和接點信號系統(tǒng)。（3）智能化程度高，自適應能力強：通過面板或軟件可設置和修改t v 、t a 變比、量程、接線方式、保護定值、定值越限觸發(fā)等參數(shù)，保護功能均設有軟壓板，可根據(jù)現(xiàn)場需要投退，出口繼電器均為可編程輸出，所有設置參數(shù)斷電后能保存10 年。（4）綜合功能強：裝置既可通過通訊口連成網絡系統(tǒng)，接受主站監(jiān)控，又可脫

19、離網絡獨立完成各項功能，任一裝置故障均不會影響其他設備，從而保證了整個系統(tǒng)的高可靠性。（5） 微機備用電源自動投入的核心是cpu，利用軟件實現(xiàn)bzt邏輯，代替了機電式裝置，具有和好的信息處理能力和記憶功能。同時也簡化了接線，使檢修重點由復雜的配線和電壓繼電器的調試轉向bzt的理論研究。（6） 微機bzt就收得信號多，利用軟件進行綜合邏輯判斷，解決了以往觸點配合不好，bzt拒動、誤動現(xiàn)象，提高了bzt正確動作率。（7） 微機bzt能實現(xiàn)常規(guī)bzt很難實現(xiàn)的自動糾錯功能，即自動識別和排除干擾，防止由于干擾而造成的誤動作。（8） 微機bzt采用通用的硬件構成，不同的bzt方式由軟件決定，因此，只需要

20、改變軟件就可以得到不同方式的bzt，維護非常方便。（9） 微機bzt具有顯示功能，人機界面友好，能記錄bzt的動作信息，特別是bzt動作時間，利于事故后分析。（10） 微機bzt的實現(xiàn)過程更接近于理論，使bzt邏輯通過軟件編制，避免了大量的電磁繼電器來模擬bzt邏輯具有質的飛躍。1.2.1.2 對微機備用電源自動投入裝置的基本要求根據(jù)運行經驗，apd 裝置只有滿足下列基本要求才能更好地發(fā)揮它的作用：（1）apd 裝置必須在工作電源失去電壓或電壓很低時、而備用電源正常時投入。（2）apd 裝置應該保證停電時間最短，使電動機容易自起動。（3）apd 裝置只應動作一次，以免在母線或引出線上發(fā)生持續(xù)性

21、故障時，備用電源被多次投入到故障元件上，造成更嚴重的事故。（4）apd 裝置應在工作電源失壓后，不論其斷路器是否已斷開，裝置自投起動延時到跳開工作電源斷路器，并確認該斷路器在斷開后，自投裝置才能投入。這樣可以防止因工作電源在其它地方被斷開，a p d 裝置合于故障或備用電源倒送電的情況。（5）當電壓互感器的熔斷器熔斷，二次斷路器保護跳開，或拉開電壓互感器刀閘或退出電壓互感器手車，常用電源因負荷側故障被繼電保護切除時，aapd 裝置均不應動作，apd 裝置還通過進線斷路器電流檢測，在進線側無壓無流的情況下，apd 裝置才動作。（6）當備用電源無電壓時，apd 裝置不應動作。（7）apd 裝置應躲

22、過因任何原因引起母線電壓下降的時間，這種情況是指母線電壓在短時間內恢復正常，因而要求apd 裝置延時時限應大于最長的外部故障切除時間。（8）微機apd 裝置必須有低電壓啟動模塊和無流檢測啟動模塊。1.2.1.3 微機式備用電源自動投入裝置的原理微機式備用電源自動投入裝置大都采用16位或32位微處理器，配置大容量的存儲器ram和flash memory存儲器，具有較強的數(shù)據(jù)處理、邏輯運算和信息存儲功能；微機式備投和傳統(tǒng)的電磁式備投不同，在軟件中，其動作邏輯是通過對允許條件及閉鎖條件的配置來實現(xiàn)的，而不是由二次回路的接線來完成，具有很大的靈活性；同時接線簡單，動作可靠。備投裝置通過采集工作電源電壓

23、、電流，備用電源電壓及相關開關位置、相關閉鎖接點等交流量及開關量，判斷一次運行方式，給與這種一次運行方式對應的動作邏輯充電，然后檢查該邏輯的允許條件和閉鎖條件是否滿足，從而產生相應的動作行為。圖1.1 備自投動作邏輯框圖從圖1.1可以看出，微機式備投裝置在軟件中設計了充電器及相應的充電邏輯，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的脈沖合閘繼電器的功能，確保備自投不會出現(xiàn)多次動作的情況。即使在手動分閘或相應保護跳閘需要閉鎖備投，而閉鎖接點動作后又返回的情況下，微機式備投裝置也不會誤動作，因為閉鎖接點對充電器放電后，如某動作邏輯的允許條件滿足，則該邏輯的充電邏輯將始終被閉鎖。某些產品是這樣設計的，將備投閉鎖接點的輸入設置為脈

24、沖輸入，即將閉鎖信號保持直至手動對裝置復歸，這雖然能夠解決上述問題，但要求在備投動作后、手動操作后或相應的閉鎖備投的保護裝置動作后，對備投裝置手動復歸，增加了運行人員的操作步驟和可能出現(xiàn)錯誤的機會。1.2.1.4 微機式備用電源自動投入裝置的參數(shù)整定（1） 有壓、無壓整定備用電源有電壓時，apd 裝置才啟動，否則啟動了也無意義。監(jiān)視備用電源電壓的電壓繼電器整定值，應按母線最低工作電壓不應動作的條件來選擇，一般整定在額定電壓的70% 時動作。也即備用電源電壓值不大于線路額定電壓的70% 時，apd 裝置不應動作。低電壓繼電器的定值應根據(jù)下面原則來進行，即a p d 裝置在下面兩種情況下不應動作：

25、網絡內發(fā)生了在集中阻抗后的短路，工作母線上的電壓因之降低，但當繼電保護把短路切除后，工作母線的電源可以恢復時。當工作母線電壓因電動機的自起動而降低時。按上述兩點要求，檢查工作電源的低壓繼電器的整定值，一般為額定電壓的25%。（2）有電流、無電流整定進線無電流一般指工作電源進線的一個相電流小于線電流定值。該定值應小于最小負荷電流，以防工作電源t v 三相斷線時微機a p d 裝置的誤動作。（3）時間整定微機a p d 裝置的動作時限與繼電保護的配合。apd 裝置的動作時限（第一時限）應盡可能縮短，以利于電動機的自啟動，但應滿足以下要求：時間繼電器延時的時限應大于可以導致低電壓繼電器起動的網絡內所

26、有外部故障相應元件上的保護最長時限，即 top1 = tst.max + ty1 （1.1） 式中tst.max可以導致低電壓繼電器起動的網絡內所有外部故障相應元件上的保護最長時限；ty1 裕度時間，取0.5 s。apd裝置動作時限與斷路器合閘時間的配合。apd 裝置動作時限（第二時限）應可靠地保證斷路器只自投一次，為此要求第二時限為： top2 tdl.on + ty2 （1.2）式中tdl.on 斷路器的全部合閘時間（包括傳動裝置的動作時間）；ty2裕度時間，取0.2-0.3 s。1.2.2 基于plc的備用電源自動投入裝置的研究應用1.2.2.1 基于plc的備用電源自動投入裝置的優(yōu)點b

27、zt邏輯決定于主接線方式、電源性質和容量、負荷重要性等因素。將plc應用于備用電源自動投入裝置后,不僅使得可靠性和穩(wěn)定性有了較大的提高,更為重要的是,用軟件編程代替了傳統(tǒng)的硬件接線圖之后,當實際情況要求系統(tǒng)在某方面的功能進一步改進時,工作人員只需修改軟件程序即可,而不是像以前那樣,必須對復雜的硬件接線圖進行重新布線。這樣就省去了大量的人力物力,使得該裝置能隨實際情況,很方便地進行改進。1.2.2.2 基于plc的備用電源自動投入裝置的應用正因為基于plc的備用電源自動投入裝置所具備的優(yōu)點,玉林橋水電站備用電源自動投入項目就是用三菱公司的fx-2n系列的plc來實現(xiàn)備用電源的自動投入。fx-2n

28、系列plc可應用于各種自動化系統(tǒng),功能強大的指令集使其可以實現(xiàn)各種復雜控制命令,能夠更加靈活地完成自動化任務。用軟件fx-pcs/win-（c/e）對可編程控制器fx-2n進行編程,通過用軟件編程代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器,對工作電源和備用電源兩回路中的斷路器通斷的控制,達到對備用電源自動投入裝置的控制。通過編制梯形圖程序,使得當工作電源出現(xiàn)故障時,系統(tǒng)能迅速斷開工作電源回路中的斷路器,切除故障。然后,檢查備用電源是否有壓,在備用電源有壓的情況下,接通備用電源回路中的斷路器,這樣就使得備用電源及時投入工作,保證供電的連續(xù)性。1.2.2.3 基于plc的備用電源自動投入裝置的實現(xiàn)備自投裝置的硬件框圖如圖1

29、.2所示。圖1.2 備自投硬件框圖模擬量輸入信號先經由電壓形成、低通濾波、采樣保持、多路切換等元件組成的模數(shù)轉換通道,將模擬量轉換成數(shù)字量再送到plc。輸入開關量經光電隔離元件隔離,再經并行口輸入。輸出信號中控制斷路器跳閘或合閘的信號，經光電隔離元件送到出口繼電器,由出口繼電器接點執(zhí)行斷路器跳閘或合閘操作。輸出數(shù)字量為變電站的一些重要運行參數(shù)。由于plc具有數(shù)據(jù)處理和邏輯判斷的功能,使plc型備自投裝置不僅能完成備自投裝置規(guī)定的操作,而且能在操作時考慮系統(tǒng)運行情況以及系統(tǒng)的其他操作要求,裝置可通過顯示窗口顯示變電站主要設備的運行情況。另外,對裝置的調試維護也很方便,通過離線仿真可以測試軟件,不

30、影響設備的安全運行,而且可以通過改變程序來適應不同的運行方式。裝置本身具有很強的抗干擾能力,使其可靠性高于電磁型裝置。plc的通信功能為實現(xiàn)變電站綜合自動化創(chuàng)造了條件。1.2.3 基于遠方備用電源自動投入裝置的研究應用1.2.3.1 遠方備用電源自動投入裝置的特點常用的備用電源自動投入裝置,在兩電源線路之間串接的2 個變電站開環(huán)運行時,只能滿足在開環(huán)處變電站具有自動投入的功能,另一個變電站上級電源線路故障無法自投。本裝置具有通信功能,可以與其他變電站的遠方備用電源自動投入裝置交換信息,更能夠根據(jù)多個協(xié)調變電站之間聯(lián)絡線路及電源進出線路的電流、電壓和開關位置等信息,實現(xiàn)多個變電站之間的備自投,大

31、大地提高了供電可靠性、靈活性。1.2.3.2 遠方備用電源自動投入裝置的結構遠方備用電源自動投入裝置硬件結構如圖1.3所示。圖1.3遠方備自投裝置結構框圖從物理結構和功能上可分為信息采集單元、綜合控制單元、執(zhí)行單元、通信監(jiān)控單元和通信通道,整體集成在1 個箱體內。信息采集單元負責采集當?shù)刈冸娬镜挠嘘P信息。綜合控制單元是裝置的數(shù)據(jù)交換和控制中心,它負責從信息采集單元和通信監(jiān)控單元獲取數(shù)據(jù),進行綜合處理和發(fā)出指令。執(zhí)行單元負責執(zhí)行綜合控制單元發(fā)來的動作命令。通信監(jiān)控單元負責接收對側遠方備自投裝置傳來的有關信息,并將本側有關數(shù)據(jù)信息發(fā)送給對側遠方備自投裝置。通信通道是數(shù)據(jù)和信息傳遞的通道,采用光纖或

32、專用通道。1.2.3.3 遠方備用電源自動投入裝置各單元模塊功能（1） 信息采集單元信息采集單元主要是狀態(tài)量采集。采集變電站進出線路開關位置量,也可增加刀閘位置量。對母線電壓、線路電壓和電流等交流量,設置繼電器用定值轉化為狀態(tài)量。1 個單元可配置64 塊模板,1個模板可采集16個狀態(tài)量,采集周期2ms。（2） 綜合控制單元綜合控制單元采用鑲嵌技術的80486 為主cpu ,4m內存。主要完成系統(tǒng)的人機界面處理、數(shù)據(jù)庫管理、規(guī)約處理、邏輯判斷和系統(tǒng)檢測等管理功能。它通過對信息采集單元和接收通信控制單元獲取的數(shù)據(jù),進行綜合分析判斷,給執(zhí)行單元發(fā)送命令,還要把通信通道實時檢測異常和裝置告警信息及時傳

33、送給調度中心。必須同時接收到本側和對側的信息才能進行分析判斷,當通道或對側裝置異常時,將自動閉鎖,有效地防止裝置誤動。裝置的人機界面采用大屏幕液晶顯示器和84 鍵盤,全漢化菜單方式,可方便現(xiàn)場參數(shù)設置(定值輸入/ 輸出) 、實時數(shù)據(jù)顯示信道和系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視及維護工作。綜合控制單元還具備gps 統(tǒng)一對時、遠方投停和改變定值等功能,滿足無人值守變電站的要求。（3） 通信控制單元通信控制單元中can 網絡管理器由一塊cpu獨立完成,通過大容量雙口ram實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信?？赏瑫r提供8 路高速串口,支持多通道、多規(guī)約、多通信方式的通信。裝置設置了數(shù)字口和內置modem ,實現(xiàn)2 個變電站備自投裝置的通信。在正

34、常情況下,兩側裝置信息巡測交換時間在2 s 內;當發(fā)生異常狀態(tài)量變位時,可優(yōu)先傳送。在保證裝置之間通信的前提下,還將裝置有關信息上傳調度scada 系統(tǒng),方便調度員對裝置的管理。（4） 執(zhí)行單元執(zhí)行單元主要完成分、合閘、閉鎖有關保護等。每塊模板標準輸出6 對無源接點,包括2 對分閘、2 對合閘和2 對閉鎖接點。接點容量dc 220 v ,510 a。1.2.3.4 遠方備用電源自動投入裝置的運作過程遠方備用電源自動投入裝置應成對使用,分別安裝在2 個變電站,實時檢測當?shù)睾瓦h方變電站的有關數(shù)據(jù)和信息,主要是開關位置、母線電壓、線路電壓和電流等,通過對數(shù)據(jù)信息進行綜合分析和邏輯判斷,發(fā)出有關開關的

35、跳、合閘命令,實現(xiàn)遠方備用電源自動投入。遠方備用電源自動投入裝置在使用時應注意以下幾點:（1）網絡應該具備環(huán)網運行條件;（2）遠方備自投裝置動作時間與線路保護動作時間相配合, 應躲過線路保護段動作及重合閘時間;（3）遠方備自投裝置必須成對使用,兩站設備投停做到一致。1.2.3.5 遠方備用電源自動投入裝置的應用前景具有遠投功能的備用電源自動投入裝置其實就是普通站內bzt裝置功能的擴展,然而,它卻完成普遍bzt裝置所不能完成的功能。從技術上說 , 它最關鍵的是使用了遠程通信技術，所以它的使用范圍主要取決于其通信接口的能力 , 因此 , 在設計時必須考慮要能適應電力系統(tǒng)現(xiàn)有的各種通信方式。它的應用

36、場合 , 除了農村電網用之較多外 , 在城市電網向其目標網架過渡時期里也常會得到應用。1.3 本文的主要工作結合國內外關于備用電源自動投入裝置的研究，了解備用電源自動投入的發(fā)展前景以及研究意義、理解備用電源自動投入裝置的實現(xiàn)邏輯、應用三菱公司的fx系列plc實現(xiàn)對玉林橋水電站廠用電備用電源制動投入的控制。第2章 備用電源自動投入的實現(xiàn)2.1 備用電源自動投入裝置的要求根據(jù)電網運行經驗, 備自投只有滿足下列基本要求才能更好地發(fā)揮作用。（1） 備自投裝置必須在具有備用電源的工作母線因任何原因失去電壓時動作。（2） 備自投裝置應該保證停電的時間最短, 使電動機的自起動容易一些。（3） 備自投裝置只應

37、動作一次, 以免在母線或引出線上發(fā)生持續(xù)性故障時, 備用電源被多次投人到故障元件上去, 造成更嚴重的事故。（4） 備自投動作投于永久性故障的設備上, 應加速跳閘。（5） 當電壓互感器的熔斷器熔斷時, 備自投不應動作。（6） 當備用電源無電壓時, 備自投不應動作, 因為動作是沒有效果的。（7） 備自投裝置應在工作電源確已斷開后, 再將備用電源投人。其目的在于工作電源發(fā)生故障的情況下, 不致在備用電源投人后, 由備用電源經過母線來供給故障點電流以及其他一些電網所禁止的特殊運行方式2。2.2 備用電源自投的典型接線與實現(xiàn)方式2.2.1 備用電源自投的典型接線變電站的典型接線是兩條進線、兩臺主變分列運

38、行或一運行、一備用。備自投分為變壓器備自投和進線備自投兩大類。2.2.1.1 進線變壓器自投和分段備自投若正常運行時, 一臺主變帶兩段母線并列運行, 另一臺主變作為明備用, 采用進線變壓器自投。若正常運行時,兩段母線分列運行, 每臺主變各帶一段母線, 兩段母線互為暗備用, 采用分段備自投。該種接線方式在重要的低壓用戶配電網絡上較常采用。其典型接線方式如圖2.1。段段圖2.1 備自投典型接線示意圖2.2.2 備自投的實現(xiàn)方式2.2.2.1 進線或變壓器備用電源自動投入方式的實現(xiàn)。（1）若正常運行時, 1dl、3dl在運行,2dl作為備用。當1dl進線電源因故障或其他原因被斷開后, 段進線失電,

39、經延時, 再確認1dl跳開后, 合上2dl, 保證兩段母線不停電, 饋線可靠供電3。（2）若正常運行時,1dl、3dl在運行,2dl作為備用。當段母線無壓、#1進線無流, 母線有壓則經延時后跳開1dl, 確認跳開后合上2dl。同樣保證兩段母線的不停電。2.2.2.2 分段開關備用電源自動投入方式的實現(xiàn)（1）若正常運行時, 1dl、2dl各帶一段母線分列運行, 3dl作為備用。當1dl進線電源因故障或其他原因被斷開后, 段進線失電, 經延時, 再確認1dl跳開后, 合上3dl, 由2dl帶兩段母線運行, 饋線可靠供電。（2）若正常運行時, 1dl、2dl各帶一段母線分列運行, 3dl作為備用。當

40、段母線無壓、#1進線無流, 母有壓則經延時后跳開1dl, 確認跳開1dl后合上3dl。同樣由2dl帶兩段母線運行, 饋線可靠供電。2.2.3 備用電源自動投入成功的幾個要素根據(jù)備用電源自動投入裝置的基本要求, 備自投的成功與否和系統(tǒng)的運行方式有很大關系。對于低壓用戶而言, 只需考慮其供電可靠性即可, 因此可采用1dl、2dl、3dl之間的開關輔助接點作為判據(jù)。對于較為復雜的系統(tǒng)和對電源要求較高的用戶而言,不單需要有電, 還對主、備電源的質量有較高的要求, 因此除了輔助接點作判據(jù)外, 還需在兩條電源進線分別裝設低電壓判別元件作為輔助判據(jù)。其中在主電源進線側為低壓判別元件, 為了避免系統(tǒng)發(fā)生短路造

41、成的短時間內工作母線電壓降低而誤將務用電源投人, 應盡可能將該元件的整定值放低一些, 以使其反應短路的范圍縮小同時還應避免因負荷自起動引起的電壓降低而使備用電源自動投入裝置誤動作。備用電源自動投入成功的一個重用標志同時也是采用備自投的目的是保證供電的可靠性, 因此只有在備用電源的電壓運行于正常允許范圍, 或備用設備處于正常的準備狀態(tài)下, 備自投裝置進行動作才有實際運用的意義。在備用電源上采用有壓判別元件來確定備用電源是否有電壓, 當備用母線電壓低于允許的電壓范圍時, 則不允許自動投人裝置動作。在采用備用電源自動投入的系統(tǒng)中, 還常常需要備用電源自動投入裝置與有關的線路自動重合閘配合使用, 即由

42、重合閘重合一次, 若重合失敗,再進行備用電源自動投人, 以充分發(fā)揮兩者的作用, 提高線路的可用率。一般情況下, 備用電源自動投入裝置的動作時間應大于重合閘周期的時間。2.3 備用電源自動投入的有壓與無壓判定2.3.1 有壓與無壓的定義中不宜使用三極聯(lián)動型的三相空氣開關，應使用三個單極的空氣開關或使用熔斷器作為相應電壓回路的保護元件。對于有壓與無壓的檢測判別是所有備自投功能的基礎。判別有壓與無壓時的判據(jù)：三相均無電壓且進線無電流稱為“無壓”，三相中有電壓則為“有壓” 。對應“無壓”的低電壓定值一般整定為0.150.3倍額定電壓；“有壓”的電壓定值一般整定為0.60.7倍額定電壓。設計備自投的方案

43、時，應該遵循以下原則：盡可能將待檢的三相(母線或線路)電壓信號直接地分相引入備自投裝置。例如美國sel公司的351b裝置，可以接入兩組完整的二次三相電壓回路，由它來完成備自投的功能是非常合適的。有些備自投裝置的i/o接口數(shù)量有限，不能直接地接入兩組三相全部的電壓信號，常會加入一個電壓轉換器之類的中間裝置，在三相中任意有一相正常電壓輸入時轉換器均會給備自投裝置一個“有壓”的信號，有的轉換器與備自投裝置配合還能實現(xiàn)pt二次回路斷線的檢測。如果將“有壓”誤判為“無壓”，就有可能形成備自投誤動，所以需要說明一點：為了避免在pt二次回路非三相短路故障時切斷所有三相回路，引入備自投檢測的三相電壓回路另一方

44、面，也常會引入電流信號，利用 “有流”“有壓”、“無流”“無壓”這樣簡單的遞推關系，將進線電流的有無作為判斷有壓與無壓的一個補充條件，電流信號采入單相即可，電流整定值一般取得較小，例如：在額定為5a的ct二次系統(tǒng)中常取0.1a的二次值作為“有流”與“無流”的臨界4。2.3.2 失壓判別各電壓定義如表2.1所示。表2.1 電壓定義表段母線a相電壓段母線b相電壓段母線c相電壓段母線線電壓段母線線電壓段母線線電壓線路a相電壓線路b相電壓線路c相電壓線路線電壓線路線電壓線路線電壓失壓判別電壓定值電壓恢復定值母線（段母線）帶電指示器電壓線路（段母線）帶電指示器電壓2.3.2.1斷路器處于閉合狀態(tài)的失壓判

45、別（1）三相全低于門檻電壓u（失壓判別電壓定值）為失壓的判別方法如配置為判別失壓為三個相電壓均低于門檻電壓u，根據(jù)不同情況，按以下步驟進行：線路為三相y/y型tv時：如u、u、u、u2a、u2b、u2c均低于u，則認為失壓，如配置有帶電指示器綜合電壓時，應加判兩個帶電指示器的綜合電壓應低于u。線路為三相vv接法tv時，如u、u、u均低于u，u2ab、u2bc、u2ca均低于 u，則認為失壓。如配置有帶電指示器綜合電壓時，應加判帶電指示器綜合電壓是否低于u。線路tv為單相相電壓tv：如u、u、u、u2a均小于u，則認為失壓。如配置有帶電指示器綜合電壓時，應加判帶電指示器綜合電壓是否低于u。線路t

46、v為單相線電壓tv：如u、u、u均低于u，u2ab低于 u，則認為 失壓。如配置有帶電指示器綜合電壓時，應加判帶電指示器綜合電壓是否低于usy。（2）判任一相電壓低于u為失壓的判別方法：線路為三相y/y型tv時：如u與u2a、u與u2b、u與u2c任一組中的兩個相電壓均低于u，則認為失壓。線路tv為三相vv接法tv時，如u、u、u之一均低于u，線路tv與失壓相關的兩個線電壓之和等于第三個線電壓，則認為失壓。當線路為單相tv時，如u、u、u之一低于u，則認為失壓。2.3.2.2斷路器處于斷開狀態(tài)時的失壓判別當斷路器處于斷開狀態(tài)時，應分別判（i段）母線和線路（ii段母線）失壓。（1）三相電壓均低于

47、u的母線失壓判別：如u、u、u均低于u時，則認為母線失壓，配置有帶電指示器綜合電壓時，應加判母線帶電指示器綜合電壓低于u。（2）任一相電壓低于u為失壓的母線失壓判別：u、u、u之一低于u，則認為母線失壓。（3）三相電壓均低于u的線路失壓判別：線路tv為y/y接法時，u2a、u2b、u2c均低于u，線路tv為vv接法時，u2ab、u2bc、u2ca均低于 u。線路為單相相電壓tv時，u2a低于u；線路tv為單相線電壓tv時，u2ab低于 u，則認為線路失壓。如配置有帶電指示器綜合電壓時，則加判線路帶指示器綜合電壓是否低于u。2.3.2.3 如母線tv為vv接法，則判失壓的方法與線路tv為vv接法

48、時判別失壓的方法相同。2.3.2.4 tv斷線的處理：在母線或線路為三相y/y接法tv，配置任一相低于u為失壓時，如發(fā)生tv斷線，則三相均低于usy為失壓的判別法。2.3.3 有壓與失壓判別的邏輯框圖（1） 母線失壓判別（tv為yy接法）如圖2.2所示。（2） 母線失壓判別（tv為vv接法）如圖2.3所示。（3） 母線有壓判別（tv為yy接法）如圖2.4所示。（4） 母線有壓判別（tv為vv接法）如圖2.5所示。（5） 線路有壓判三相（tv為yy接法）如圖2.6所示。（6） 線路有壓判三相（tv為vv接法）如圖2.7所示。（7） 線路有壓判單相（tv為yy接法）如圖2.8所示。（8） 線路有壓

49、判單相（tv為vv接法）如圖2.9所示。（9） 線路失壓判單相（tv為yy接法）如圖2.10所示。（10）線路失壓判單相（tv為vv接法）如圖2.11所示。（11）線路失壓判三相（tv為yy接法）如圖2.12所示。（12）線路失壓判三相（tv為vv接法）如圖2.13所示。圖2.2 母線失壓判別（tv為yy接法）邏輯框圖圖2.3母線失壓判別（tv為vv接法）邏輯框圖圖2.4母線有壓判別（tv為yy接法）邏輯框圖圖2.5母線有壓判別（tv為vv接法）邏輯框圖圖2.6線路有壓判三相（tv為yy接法）邏輯框圖圖2.7線路有壓判三相（tv為vv接法）邏輯框圖圖2.8 線路有壓判單相（tv為yy接法）邏輯

50、框圖圖2.9線路有壓判單相（tv為vv接法）邏輯框圖圖2.10線路失壓判單相（tv為yy接法）邏輯框圖圖2.11線路失壓判單相（tv為vv接法）邏輯框圖圖2.12線路失壓判三相（tv為yy接法）邏輯框圖圖2.13線路失壓判三相（tv為vv接法）邏輯框圖2.3.4 失壓自動分閘當配置bzt投入，有失壓自動分閘配置時，如斷路器處于合閘狀態(tài)，當斷路器兩側失壓，連續(xù)100ms滿足失壓條件，即發(fā)分閘命令，通信分閘原因及設置失壓自動分閘標志，分斷本斷路器，為備用單元bzt操作合備用電源斷路器創(chuàng)造條件。電源進線失壓自動分閘見圖2.14。斷路器處于合位線路失壓母線失壓&100msbzt動作出口bzt動

51、作發(fā)信號圖2.14電源進線失壓自動分閘邏輯框圖2.3.5 線路電壓恢復，自動恢復正常工作如某電源進線因失壓自動分閘后，線路電壓恢復正常，可自動恢復其正常工作，其操作如下：自動恢復的啟動條件：（1）配置bzt功能投入、失壓自動分閘及電源恢復自動恢復功能；（2）斷路器處于分閘位置且有失壓自動分閘標志；（3）線路電壓已恢復正常（各相電壓均高于電壓恢復電壓定值uhf或各線電壓均高于uhf）。滿足以上三個條件連續(xù)100ms即啟動延時并置啟動標志。（1）延時：設置恢復標志及延時啟動后，如連續(xù)100ms不滿足任一啟動條件，即取消延時和恢復標志。（2）動作：延時到整定延時，即發(fā)命令分斷另一電源線路斷路器，待對

52、側斷路器分斷后，且母線失壓后延時100ms，即bzt 發(fā)命令合上斷路器，恢復正常工作并通信bzt動作恢復正常供電信息。2.4 備用電源自動投入裝置的整定原則(1) 自動投入裝置的電壓鑒定元件按下述規(guī)定整定：低電壓元件應能在所接母線失壓后可靠動作，在電網故障切除后可靠返回，為縮小低電壓元件動作范圍，低電壓定值宜整定得較低，一般整定為（0.150.3）un；有壓檢測元件應能在所接母線（或線路）電壓正常時可靠動作，而在母線電壓低到不允許自投裝置動作時可靠返回，電壓定值一般整定為（0.60.7）un；電壓鑒定元件動作后延時跳開工作電源，其動作時間宜大于本級線路電源側后備保護動作時間與線路重合閘時間之和

53、。（un為額定電壓。）(2) 自動投入裝置的時間整定備用電源投入時間一般不宜帶延時，如跳開工作電源時需聯(lián)切部分負荷，則投入時間可整定為0.10.5s。(3) 后加速過電流保護：安裝在變壓器電源側的自動投入裝置，若投入在故障設備上，則后加速保護快速切除故障，本級線路電源側速動段保護的非選擇性動作由重合閘來補救，電流定值應對故障設備有足夠的靈敏度系數(shù)，同時還應可靠躲過包括自啟動電流在內的最大負荷電流5；安裝在變壓器負荷側的自動投入裝置，若投入在故障設備上，則為提高投入成功率，后加速保護宜帶0.20.3s的延時，電流整定值應對故障設備有足夠的靈敏度系數(shù)，同時還應可靠躲過包括自啟動電流在內的最大負荷電

54、流。2.5 縮短備用電源自動投入裝置的投入時間傳統(tǒng)的備用電源自動投入裝置,在工作電源線路發(fā)生瞬時故障時,由線路重合閘恢復供電,時間長短決定于保護動作和重合閘時間;在工作電源線路區(qū)內發(fā)生永久故障時,線路重合閘動作重合不成,再由備用電源自動投入裝置跳開工作電源線路開關,合上備用線路開關,其恢復供電時間比發(fā)生瞬時故障還要長。發(fā)生瞬時故障時,工作電源線路對側開關經過分(切除故障) 合(帶故障時沒有甩掉的負荷合閘)；在工作線路區(qū)內發(fā)生永久故障時,工作電源線路對側開關經過分(切除故障) 合(重合到故障) 分(切除故障) ,本側工作開關經過空分(最大潛供電流) ,備用開關經過帶負荷合閘(故障時沒有甩掉的負荷

55、) 。按照新的整定原則,備用電源自動投入裝置恢復供電的時間,小于工作電源線路發(fā)生瞬時故障依靠重合閘恢復供電的時間,且不受工作電源線路故障類型的影響。發(fā)生瞬時故障時,工作電源線路側開關動作不變,本側開關和備用開關增加空分(最大潛供電流) 和帶負荷(故障時沒有甩掉的負荷) 合閘;在工作線路區(qū)內發(fā)生永久故障時,各側開關動作過程不變。比較簡單的變電站,母線一般不裝設保護,母線發(fā)生故障時,依靠線路后備保護切除故障。在母線發(fā)生永久故障時,對傳統(tǒng)的備用電源自動投入裝置,工作電源線路對側開關,要經過分(切除故障) 合(重合到故障) 分(切除故障) ;備用電源本側開關,要經過合(備投到故障) ,備用電源對側開關

56、經過分(切除故障) 合(重合到故障) 分(切除故障) 等如此之多動作過程。工作電源線路對側開關和備用電源對側開關,各經過兩次切除故障和一次重合到故障。按照新的整定原則,在發(fā)生上述故障后,雖然也不能成功地備投以恢復供電。但工作電源線路對側開關,只經過分(切除故障) 合(重合成功) ,減少了重合到故障和切除故障的次數(shù)。2.6 本章小結（1） 對備用電源自動投入進行理論分析，了解備用電源自動投入各個方面的要求以及各種整定原則，為以后具體實現(xiàn)備用電源自動投入準備條件。（2）有壓與無壓的檢定是備用電源自動投入功能的基礎。本章分析了各種情況下有壓與無壓的檢定，有壓與無壓檢定的成功與否對于備用電源的成功投入有著重要意義。（3）本章比較了傳統(tǒng)和最新的備自投技術使得備用電源投入更可靠、更精確。第3章 三菱fx系列可編程程序