CN201156680Y - 自适应备用电源自动投入装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种自适应备用电源自动投入装置，包括调理电路板，PT、CT二次侧依次与调理电路板、A/D转换模块、数字逻辑处理器DSP相接，断路器位置开关依次与核心控制板的I/O口、数字逻辑处理器DSP相接，数字逻辑处理器DSP的输出端分别与通信接口、外部接口相接，通信接口的输出端与人机界面相接。本实用新型具有切换品质高、适应性强、可靠性高、人机界面友好的特点。

Description

自适应备用电源自动投入装置

技术领域

本实用新型属于电力输配电装置的控制装置技术领域，涉及一种多功能自适应备用电源自动投入装置。

背景技术

备用电源自动投入装置作为电力系统中常用的一种安全自动装置，其发展与继电保护装置一样经过了电磁(整流)型——晶体型——集成电路型——微机型等四个主要阶段。究其本质，各阶段的主要技术区别在于对采集量(电流量、电压量、开关量)的运算方式和逻辑功能的实现方式上。电磁型备自投装置目前在电网运行中仍发挥着很大的作用。但由于其逻辑条件都由继电器构成，致使开关切换品质差；工作模式僵化，不能适应系统运行方式的变化；实现控制过程的继电元件较多，动作可靠性低，占用空间大，维护复杂，成本高；不能实现远程控制。相对而言，微机控制型备自投装置则摒除了上述诸多缺点。但目前已投入使用的微机备用电源自动投入装置仍采用传统判据，不具有广泛适应性，且备用电源投入成功率低，可靠性难以保证。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可靠性高，具有广泛适应性的一种多功能自适应备用电源自动投入装置。

本实用新型所采用的技术方案是，一种多功能自适应备用电源自动投入装置，包括调理电路板，PT、CT二次侧依次与调理电路板、A/D转换模块、数字信号处理器DSP相接，断路器位置开关依次与核心控制板的I/O口、数字信号处理器DSP相接，数字信号处理器DSP的输出端分别与通信接口、外部接口相接，通信接口的输出端与人机界面相接。PT、CT二次侧的PT输出为0～100V，CT输出为0～5A。外部接口为RS-232接口。

本实用新型区别于其它类型备自投装置的特点：

1、装置切换品质高。采用软件流程对备自投逻辑进行控制，并带有软件故障检测功能。从各开关量、模拟量采集到备用电源成功投入过程时间短，效率高，保证了特殊场合下对供电可靠性的要求。

2、装置适应性强。多个独立的工作方式可以反映出多种不同的备自投方式，通过自行整定，无论是变电站的各种主接线形式，还是城市配网开闭所要求的各种供电方案，或是大用户用电的高、低压配合，对备自投功能的要求都能得到满足。

3、装置可靠性高。装置设有快速切换、同期捕捉切换和低压切换多个备用电源自动切换方式。在备用电源进线断路器合闸时刻，依次采用快速切换、同期捕捉切换和低压切换作为备用电源切换的主切换方式、后备切换方式和远后备切换方式，确保备用电源的成功切换。

4、装置人机界面友好，通信方式灵活。任何场合下都可利用人机界面插件组织站内局部通信网与外界通信。面板上除了有液晶显示控制屏外，还带有RS-232接口，用于连接外部PC机，便于设备的调试和运行维护。

附图说明

图1是本实用新型系统的总体结构框图；

图2是本实用新型实施例的不同工作模式工作流程图，a为正常手动切换工作流程，b为不正常或事故模式下切换工作流程；

图3是本实用新型工作流程图。

图中，1.核心控制板，2.调理电路板，3.人机界面，4.PT、CT二次侧，5.A/D转换模块，6.数字信号处理器DSP，7.断路器位置开关，8.核心控制板的I/O口，9.通信接口，10.外部接口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型的自适应备用电源自动投入装置，PT、CT二次侧4依次与调理电路板2、A/D转换模块5、数字信号处理器DSP6相接，断路器位置开关7依次与核心控制板的I/O口8、数字信号处理器DSP6相接，数字信号处理器DSP6的输出端分别与通信接口9、外部接口10相接，通信接口9的输出端与人机界面3相接。

其中，电压、电流交流信号取自PT、CT二次侧4，PT的输出为0～100V，CT的输出为0～5A，交流信号接入调理电路板2，经过限幅滤波后，输入数字信号处理器DSP6的交流信号限定在-1.5V～+1.5V之间，然后通过A/D转换模块5变为数字信号处理器DSP6可以识别的二进制数，系统软件再将其转换为十进制数并进行数据处理。断路器位置开关7通过继电器直接输入到核心控制板的I/O口8采集断路器位置开关信号，系统软件通过采集的开关量来自动跟踪系统的运行状态，并通过通信接口9显示在人机界面3上。外部接口10为RS-232接口，用于连接外部PC机，便于设备的调试和运行维护，在任何情况下，只要使用携带的PC机与相适应的操作软件，就可通过接口调用数据或修改装置整定参数。

目前的备用电源自动投入装置大都采用传统的合闸判据，即当失压母线残压降至额定电压的20％～40％时合闸出口动作。这种方法虽在投入时冲击电压较小，安全可靠，但母线电压过低，对于厂用电而言，会使连结在母线上的电动机因电压过低而停转，造成厂用动力消失，严重时会使发电机停机。另外就是采用快速切换方式，即备用电源投入时的相角差越小越好，一般在30°这种方法虽在较大残压时投入，冲击电压较小，对电动机自启动极为有利，但对切换速度要求很高，实施时成功率低。

对于上述技术问题，本实用新型装置采用三种切换方式相结合的新型判据，即将快速切换、同期捕捉切换与低压切换，分别作为主切换方式、后备切换方式与远后备切换方式，具体过程如下：

在工作电源出现事故情况与不正常情况而跳开断路器后，备用电源自动投入装置立即启动进行备用电源的合闸操作。装置按照软件流程首先采用快速切换方式。因为合闸断路器两侧为备用电源电压与母线残压，可看作与原工作电源电压同步，且相角差在0～20°主要考虑施加在厂用异步电动机上的差拍电压的大小，需要限制在1.1倍额定电压范围内。在备用电源电压、母线残压与差拍电压构成的矢量三角形中，利用余弦定理可求解出可进行合闸操作时的备用电源电压与母线残压之间相角差的取值范围。在进行合闸判据计算时，直接将实时计算出的备用电源电压与母线残压的相位差和设定值作比较，只要相位差小于设定值，即可发出合闸命令。

当由于一些客观原因，比如备用电源电压和母线电压原本就存在一个较大的初相角，或者开关设备自身条件所限等，使得快速切换不能满足条件时，同期捕捉切换就作为快速切换的后备切换，这时装置自动转入同期判别，使得厂用电源切换能安全进行。同期捕捉切换以相位差为0°时作为合闸目标，同样考虑断路器合闸时间，应用合闸提前时间来进行整定，提前量的大小取决于合闸回路时间和相位差的变化速度。

当母线残压低于最大允许残压时，只需预先设定好最大允许残压定值，即可依据低压切换判据，允许发出合备用电源断路器命令。低压切换作为快速切换与同期捕捉切换的后备切换，即当由于某些原因快速切换和同期捕捉切换不能正常进行时，由低压切换完成任务，保证备用电源的可靠投入。

本装置适用于发电厂厂用电与变电站的备用电源自动投入，其电压等级范围为400V～110kVAC。该装置具有正常手动切换、事故自动切换与不正常情况自动切换三种工作模式。

正常手动切换时，由运行人员手动操作起动，快速切换装置按事先设定的手动切换方式(并联)进行分合闸操作。如图2中a所示，工作人员通过正常手动切换按钮启动备用电源自动投入装置后，备自投装置对备用电源进行并联切换，即首先对待合闸断路器两侧进行自同期合闸，如果合闸成功，就断开工作电源进线断路器，完成正常手动切换操作并向人机界面发信显示；如果第一次合闸失败，则等待下一次合闸时机的到来再进行合闸操作。

事故自动切换，由保护接点起动，发变组、厂变和其它保护出口跳工作电源开关的同时，起动快切装置进行切换，快切装置按事先设定的自动切换方式(串联)进行分合闸操作。

不正常情况自动切换，有两种不正常情况。一是母线失压，母线电压低于整定电压达整定延时后，装置起动，并按自动方式进行切换。二是工作电源开关误跳，由工作开关辅助接点起动装置，在切换条件满足时合上备用电源。

如图2中b所示，在事故自动切换与不正常情况自动切换两种模式下，备自投装置由保护接点信号或不正常情况信号启动，并进行串联方式切换。跳闸后装置根据模拟量处理得到的结果依次根据主、备合闸判据判断是否发出合闸命令。合闸条件满足后，通过开关量I/O口输出合闸信号，合闸信号经过中间继电器将信号放大后输出到断路器的合闸回路，断路器合闸成功则返回其状态信号使合闸输出命令复归并显示在人机交互界面。如果快切方式合闸不成功，则转用同期捕捉切换方式，同期捕捉切换方式仍不成功就采用低压切换方式，确保备用电源的成功投入。

如图3所示为工作主流程图。装置上电或复位后，对系统进行一系列初始化，即对核心控制器DSP芯片、A/D模块等硬件及标志位、计数器等进行初始化，然后根据捕获到的开关量判断系统当前运行方式。运行方式确定后，由通信检测HMI板是否有下达指令，有则对HMI板下达的指令进行处理并返回处理结果；没有则对采入的模拟量进行计算，并由计算结果判断是否有异常或故障情况发生，如果有则根据各工作模式进行备用电源的自动投入；没有则将计算结果返回给人机界面显示。处理完毕后系统继续判断当前运行方式，按照流程往下进行。

本装置采用RS-232通信协议，在综合自动化变电站中，人机界面插件内的接口可以与站内的自动化网络联网；如果是在非综合自动化站中，可以把站内所有具备人机界面功能的设备联接成独立通信网，进行集中管理和共享外设(打印设备和工程师站)，在站内的局部区域实现自动化。一旦变电站进行综合自动化改造，将独立通信网纳入全站综合自动化网络进行协议“握手”，就可充分利用现有的设备达到更高的要求。

Claims (3)

1、一种自适应备用电源自动投入装置，包括调理电路板(2)，调理电路板(2)依次与核心控制板(1)、人机界面(3)相接，其特征在于，PT、CT二次侧(4)依次与调理电路板(2)、A/D转换模块(5)、数字逻辑处理器DSP(6)相接，断路器位置开关(7)依次与核心控制板的I/O(8)、数字信号处理器DSP(6)相接，数字信号处理器DSP(6)的输出端分别与通信接口(9)、外部接口(10)相接，通信接口(9)的输出端与人机界面(3)相接。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述PT、CT二次侧(4)的PT输出为0～100V，CT输出为0～5A。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外部接口(10)为RS-232接口。

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