用電源自動投入和系統(tǒng)自動恢復(fù)裝置的研究和實現(xiàn)

1、    用電源自動投入和系統(tǒng)自動恢復(fù)裝置的研究和實現(xiàn)1常規(guī)備用電源自動投入裝置隨著技術(shù)和經(jīng)濟的發(fā)展，對供電的質(zhì)量、連續(xù)性和可靠性的要求越來越高。備用電源自動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。國內(nèi)外對它的研究也比較深入。但目前廣泛運行的備用電源自動投入裝置，無論采用電磁式、整流型、晶體管、集成電路甚至微機等任何手段來實現(xiàn)，都只能實現(xiàn)當工作電源消失時將備用電源自動投入并只能動作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)備用電源自動投入裝置隨著技術(shù)和經(jīng)濟的發(fā)展，對供電的質(zhì)量、連續(xù)性和可靠性的要求越來越高。備用電源自動投

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。國內(nèi)外對它的研究也比較深入。但目前廣泛運行的備用電源自動投入裝置，無論采用電磁式、整流型、晶體管、集成電路甚至微機等任何手段來實現(xiàn)，都只能實現(xiàn)當工作電源消失時將備用電源自動投入并只能動作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，并且也必須人為進行，即裝置本身不具備自適應(yīng)功能，無法真正滿足綜合自動化的要求，并使無人值班在一定程度上失去了意義。另外，常規(guī)的備用電源自動投入裝置對工作電源和備用電源有壓或無壓的判斷取自PT，對一次設(shè)備的小型化和無油化不利。國內(nèi)各廠家研制生產(chǎn)的

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

4、力系統(tǒng)的運行方式，自適應(yīng)地進行裝置本身運行方式的自動轉(zhuǎn)換：正向方式以常規(guī)備用電源自動投入裝置方式運行；逆向方式以系統(tǒng)自動恢復(fù)裝置方式運行；退出方式系統(tǒng)既不滿足裝置正向運行條件也不滿足裝置逆向運行條件。上述過程自動實現(xiàn)，無需人為干預(yù)。即當需要它起備用自投作用時，以備用電源自動投入裝置出現(xiàn)和工作，可完全取代傳統(tǒng)的備用電源自動投入裝置。而當備用電源自動投入裝置動作后或電力系統(tǒng)的運行方式發(fā)生變化后滿足裝置的逆向運行條件時，則能自動識別其變化并自動進入逆向運行方式，以系統(tǒng)自動恢復(fù)裝置出現(xiàn)，并在所處的電力系統(tǒng)符合條件時將電力系統(tǒng)自動恢復(fù)到原有運行方式(一般為原設(shè)計的運行方式)下運行。當裝置所處的電力系統(tǒng)不

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

6、可靠、靈敏、快速并具有廣泛的通用性，我們對如下幾個問題進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)怎樣簡單而有效地實現(xiàn)傳統(tǒng)備用電源自動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，如何有效實現(xiàn)裝置的逆向自動恢復(fù)功能；e)減少PT后可能給系統(tǒng)帶來的問題及相應(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充、互聯(lián)和升級；h)裝置與整個變電站綜合(配網(wǎng))自動化系統(tǒng)的有效銜接。4本方案的運行方式分析4.1備自投的基本方式和動作判據(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進行討論。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)自動恢復(fù)，本方案構(gòu)成的系列裝置在有無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模式。通過帶電顯示器接點的狀態(tài)可判斷出相關(guān)設(shè)備(進線或母線等)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、種運行方式(狀態(tài))及運行條件。a)正向運行，即傳統(tǒng)的備自投運行條件：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故障；3)母線斷路器QFB處于斷開位置，即2段母線獨立運行；4)兩進線斷路器QF1和QF2均處于合閘位置，即2條進線分別獨立地向2段母線供電。b)正向動作，即傳統(tǒng)的備自投動作條件：1)裝置處于正向運行狀態(tài)；2)UB1U1D或UB2U2D，即段母線或段母線中的一段失電；3)IL1I1W或IL2I2W，即失電母線進線側(cè)欠流；4)UB2U2Y或UB1U1Y，即另一段母線電壓正常；5)無手動(或遙控)跳閘和外部閉鎖。c)逆向運行，

9、即原工作電源自動恢復(fù)，系統(tǒng)恢復(fù)到原有運行方式的條件：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)逆向動作，即原工作電源自動恢復(fù)，系統(tǒng)恢復(fù)到原有運行方式的條件：1)裝置處于逆向運行狀態(tài)；2)失電進線電壓恢復(fù)正常；3)IL1IL2，IL2I2G，即2段母線及出線上均無故障。綜上所述，裝置在上電或復(fù)位后的運行全程內(nèi)，對系統(tǒng)的實際運行狀況進行判斷，若系統(tǒng)滿足自投(正向)運行條件，經(jīng)15s延時，裝置自動進入正向運行方式。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、跳開失電母線進線斷路器，并在確認進線斷路器斷開后，合上分段斷路器，自動投入備用電源，繼續(xù)向失電母線供電。這一工作模式對互為備用的電源是雙向的。若系統(tǒng)滿足自復(fù)(逆向)運行條件，經(jīng)15s延時，裝置自動進入逆向運行方式。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作，先跳開分段斷路器，并在確認分段斷路器斷開后，投上原失電進線斷路器，自動恢復(fù)工作電源，使系統(tǒng)恢復(fù)到原始運行方式。這一工作模式對互為備用的電源也是雙向的。若系統(tǒng)既不滿足自投(正向)運行條件又不滿足自復(fù)(逆向)運行條件，經(jīng)2s延時，裝置將自動退出運行狀態(tài)。裝置的運行方式(退出、正向運行或逆向運行)及動作狀況等均在就

11、地(裝置本身)顯示并可通過通訊網(wǎng)上傳。裝置的正向運行、逆向運行均可投退。裝置既可用母聯(lián)自投自復(fù)又可用作線路自投自復(fù)，通過面板整定。裝置運行條件中的QF1和QF2為一合一分，即一條工作，另一條備用，裝置的工作過程和原理同上。但由于哪條進線為工作電源，哪條進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，需對工作電源和備用電源進行明確定義。上已述及，裝置有壓無壓的判別既可采用傳統(tǒng)PT采集的方式，也可通過帶電顯示器接點的方式實現(xiàn)。以帶電顯示器接點方式判別有壓無壓，可省去PT，有利于實現(xiàn)開關(guān)柜的無油化和小型化。當然，這需要對傳統(tǒng)的帶電顯示器進行改造，提出如電壓繼電器的一些參數(shù)要求，如動作電壓、返回電壓、動作速度等。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而已，并已由華聯(lián)公司與有關(guān)廠家研制成功，價格低廉，適宜于廣泛