用電源自動投入和系統(tǒng)自動恢復(fù)裝置的研究和實(shí)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(jì)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(yùn)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(jī)等任何手段來實(shí)現(xiàn),都只能實(shí)現(xiàn)當(dāng)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(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(shí)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(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,不能滿足綜合自動化及無人值班的要求,技術(shù)和經(jīng)濟(jì)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(yùn)行使電力系統(tǒng)在條件滿足時自動恢復(fù)到原有運(yùn)行方式下運(yùn)行的功能。裝置投入運(yùn)行后,能夠自動識別和判斷所處電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式,自適應(yīng)地進(jìn)行裝置本身運(yùn)行方式的自動轉(zhuǎn)換:
正向方式――以常規(guī)備用電源自動投入裝置方式運(yùn)行;
逆向方式――以系統(tǒng)自動恢復(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。
上述過程自動實(shí)現(xiàn),無需人為干預(yù)。即當(dāng)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(dāng)備用電源自動投入裝置動作后或電力系統(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,則能自動識別其變化并自動進(jìn)入逆向運(yùn)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(yùn)行方式(一般為原設(shè)計的運(yùn)行方式)下運(yùn)行。當(dāng)裝置所處的電力系統(tǒng)不具備2種正常工作條件時,裝置將自動退出運(yùn)行并發(fā)出相應(yīng)信號。由于裝置可自適應(yīng)地進(jìn)行本身運(yùn)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(shí)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。
3 本方案考慮的幾個問題
為使本方案構(gòu)成的裝置可靠、靈敏、快速并具有廣泛的通用性,我們對如下幾個問題進(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)怎樣簡單而有效地實(shí)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(shí)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(kuò)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(yùn)行方式分析
4.1 備自投的基本方式和動作判據(jù)
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(diǎn)模式。通過帶電顯示器接點(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
對圖1a所示的系統(tǒng),備用電源自投自復(fù)裝置有4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)UB1>U1Y,UB2>U2Y,即2段母線電壓正常;
2)IL1<I1G,IL2<I2G,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(dú)立運(yùn)行;
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