大连市旅顺电力电子设备有限公司 辽宁省大连市 116000;
庄河市高级中学 辽宁省庄河市 116400；
国网大连供电公司 辽宁省大连市 116000；
国网大连供电公司 辽宁省大连市 116000
摘要：由于电网规模的不断扩大，电力系统网络结构日益复杂，为保证电力系统供电可靠性，系统中一般采用环形电网供电，而备自投在保障电网可靠供电，提高保供电指标方面发挥了重大的作用，本文介绍了本公司的智能低压备自投装置在辽宁省供电公司超高压局所用低压柜微机监控改造工程中的应用情况。
关键词：智能型；备自投装置；供电可靠性；应用
前言
“备自投装置”是备用电源自动投切装置和备用设备自动投切装置的简称。当工作电源A因故障断开后，它能自动地切换到备用电源B上去，当已投入工作的备用电源B因故障断开后，又能自动地将用户切换到已停止工作的电源A上去，从而保证用户连续不断地供电的装置。
随着科学技术的迅速发展，各行业对对供电可靠性要求的提高，采用多路电源进行供电已经变为一种常态，备自投装置的应用也随之变得越来越多，而微机式备自投装置以它的高灵敏性和可靠性而被广泛应用，逐步地取代了常规的电磁式或集成电路式备自投装置，成为继电保护发展的总体趋势。我公司研发的智能低压备自投装置就是其中一种，常用于电力变电站低压AC400V运行设备，当任意一路进线电源故障情况时，可以通过设置相应参数实现二次开关的自动投切，最终实现低压母线的持续供电，从而保证变电站的正常运行。
一、备自投装置的基本原则
要想实现变电站备用电源自动投切装置的有效应用，应当遵循以下原则合理的进行备投：
1、工作电源或设备被断开后才能投入备用电源或设备；
2、备用电源确保有压条件时才能动作投入；
3、备自投装置应保证动作一次；
4、电源或设备上的工作电压无任何原因，除有阻塞信号外，备自投装置应可靠锁定；
5、备自投装置的延时时限应大于最长的外部故障切除时间；
6、应具有开关装置的锁定功能；
7、人工切除工作电源，备自投装置不应动作，并应可靠锁定。
二、备自投装置投入的分析
1、常规传统备自投装置
常规传统的备自投装置是由继电器和接触器组合而成（如下图所示），因其组成简单、成本低，在一些小型企业和工厂的供配电系统中应用很多，但是也存在着很多缺点：体积大（常常需要组成一面单独的屏体）、响应能力差、开发周期长，不能适应现代对自动化水平要求较高的场合。
传统继电器式备自投屏原理图
2、智能电源备自投装置
智能电源备自投装置是由断路器和智能控制器组成，具有通信和监控功能，能使整个供配电系统有机地组合为一体，完全克服了传统双电源自动互投装置的缺点，并且可以在线连接诊断和调试，进而确保了系统的稳定性和可靠性，缩短了维护和维修周期，更加快捷和方便。
三、智能备自投装置的结构和运行分析
随着传统自动化变电站向智能化变电站的改造，对抗干扰性要求更高，降低故障发生率及减少成本等考量，传统的备自投装置已不能满足智能化变电站的要求，而智能备自投装置的最大特点就是由微处理器控制着装置的工作过程。
1.结构组成
智能型备自投装置包括管理计算机，交流电压采集单元，开关量采集输出单元，断路器等。交流电压采集单元的两个交流采集新型模块，每个模块能够采集三路交流电压，针对三路交流进线变电站设备采集三路进线电压及两段母线电压；针对两路交流进线变电站采集两路进线电压及两段母线电压。开关量采集输入输出单元为两个新型开关量检测输入输出模块，分别采集低压AC400V设备二次开关状态参数，并对二次开关线圈进行输出控制，最后通过与监控主机通信达到最终显示功能。
2、运行分析
2.1 在二进线一联络低压系统（如下图所示），当1#进线电压异常时，备自投装置通过判断数据量和采集量，这时会给1#进线断路器分闸命令，再给母线联络断路器合闸命令，实现2#进线带两段母线的功能；同样2#进线电压异常时，备自投装置通过判断数据量和采集量，这时会给2#进线断路器分闸命令，再给母线联络断路器合闸命令，实现1#进线带两段母线的功能。
2.2 在三进线二联络低压系统（如下图所示），当1#进线电压异常时，备自投装置通过判断数据量和采集量，这时会给1#进线断路器分闸命令，再给13母线联络断路器合闸命令，实现0#进线带I段母线的功能，或者给1#进线断路器分闸命令以及0#断路器分闸命令，给13母联断路器合闸命令以及23母联断路器合闸命令，实现2#进线电源带两段母线的功能。
同样2#进线电压异常时，备自投装置通过数据量和采集量，这时会给2#进线断路器分闸命令，再给23母线联络断路器合闸命令，实现0#进线带II段母线的功能，或者给2#进线断路器分闸命令以及0#断路器分闸命令，给23母联断路器合闸命令以及13母联断路器合闸命令，实现1#进线电源带两段母线的功能。
当1、2#进线同时异常时，备自投装置通过判断数据量和采集量，这时会给1#、2#进线断路器分闸命令，再给13、23母线联络断路器合闸命令，实现0#进线带I、II段母线的功能
四、智能低压备自投装置的原理及应用
1、控制原理（如下图所示）：线圈控制电源为AC220V电源，电源侧加熔断器FU4、FU5进行保护，1SA为控制启动的转换开关，1SB1为就地合闸按钮，1SB2为就地分闸按钮，1JHJ为备自投发出合/分闸控制命令相应的控制继电器，YC为断路器合闸线圈，M为断路器储能线圈，YD为断路器分闸线圈，1HL/2HL为合/分闸指示灯；
当1SA在停止位时，备自投控制装置将不启动，此时通过合/分闸按钮（1SB1/1SB2）来控制断路器。当1SA在遥控位，备自投控制装置启动，备自投控制装置通过采集的电压以及断路器的工作位置来决定是否发出命令，也就是通过1HJH控制继电器来实现对断路器的合/分闸控制。
说明：103和105之间为与另一侧进线断路器和联络断路器之间形成的闭锁；105和107之间断路器闭点、133和111之间断路器开点作用是对断路器合/分闸线圈的保护，避免线圈持续供电；合/分闸指示是通过断路器本身开/闭点来实现的。
控制原理图
2、应用：在辽宁省供电公司超高压局所用低压柜微机监控改造工程中，要求采集断路器工作状态、进线电压以及母线电压。备自投控制装置根据这些采集量判断进线是否电压异常或者故障，当进线电压异常或者故障的时候，备自投装置将通过自动控制功能，将故障进线断路器分开，将母联断路器合上，保证母线的正常供电。是否具备自复功能根据现场要求确定。
经我公司对现场低压400V设备的勘察，了解到现场设备运行方式为三进线二联络，对于这种运行方式，备自投装置需要采集以下信号：1#进线电压、1#进线断路器状态位置、1#进线断路器合/分闸控制信号、2#进线电压、2#进线断路器状态位置、2#进线断路器合/分闸控制信号、3#进线电压、3#进线断路器状态位置、3#进线断路器合/分闸控制信号、I段母线电压、13联络断路器状态位置、13#联络断路器合/分闸控制信号、II段母线电压、23联络断路器状态位置、23#联络断路器合/分闸控制信号。
备自投装置通过汇总这些采集量，实现对各进线及联络断路器的自动控制。在现场进线故障等突发情况下，完全通过设备自动控制，保证母线的持久供电，无需人为操作，快捷、高效、安全。
系统图及控制原理图
2.1具体方案分析：①现场停1#进线侧变压器及1#进线断路器（并将断路器摇到停止位）。先将柜体安装固定，之后敷设11根电缆（分别到3个进线柜及联络柜各2根，直流屏1根）；从1#进线柜找到进线端电压采样端子，取得电压采样信号，从合/分闸指示灯对应接线端子取得断路器工作状态位置采集信号，从合/分闸控制按钮对应接线端子取得断路器控制信号，完成接线。②现场停3#10KV备用进线及3#进线、13联络、23联络断路器（并将断路器摇到停止位）。从3#进线柜找到进线端电压采样端子，取得电压采样信号，从合/分闸指示灯对应接线端子取得断路器工作状态位置采集信号，从合/分闸控制按钮对应接线端子取得断路器控制信号，完成接线；从13#联络柜找到I段母线电压采样端子，取得电压采样信号，从合/分闸指示灯对应接线端子取得断路器工作状态位置采集信号，从合/分闸控制按钮对应接线端子取得断路器控制信号，完成接线；从23#联络柜找到II段母线电压采样端子，取得电压采样信号，从合/分闸指示灯对应接线端子取得断路器工作状态位置采集信号，从合/分闸控制按钮对应接线端子取得断路器控制信号，完成接线。③现场停2#进线侧变压器及2#进线断路器（并将断路器摇到停止位）。从2#进线柜找到进线端电压采样端子，取得电压采样信号，从合/分闸指示灯对应接线端子取得断路器工作状态位置采集信号，从合/分闸控制按钮对应接线端子取得断路器控制信号；在直流屏内找到备用馈出空开，并找到对应馈出端子完成接线。最后恢复送电进行调试工作。
五、结束语
“智能电源备自投装置”是我公司的一项实用型专利，已被广大电力用户接受，从近两年的现场应用看，其性能完善、安全可靠、调试方便、应用方式灵活，并具有很高的正确动作率，至今还没有误动或拒动记录，明显高于常规备自投装置。实践证明智能电源备自投装置是保证可持续供电的一种很有效的方式，因此，研究好智能电源备自投装置对我们的电网安全运行具有重要的现实意义。
参考文献：
[1]DL/1074-2007 电力用直流和交流一体化不间断电源设备[S]
[2]DL/T 5136电-2001 火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程[S]
[3]赖振宇，220KV备自投原理分析及运行注意事项探析[J].科技风，2011（9）：129-130
[4]张保会，尹项根，电力系统继电保护[M]，北京；中国电力出版社，2008
[5]胡孔忠，供配电技术[M]，合肥；安徽科学技术出版社，2007
[6]夏于友，10KV变电站备自投不动作原因分析与处理[J].机电信息，2017（11）
论文作者:杜时光,刘昀松,王长青,李高海
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/16
标签：断路器论文; 装置论文; 母线论文; 电压论文; 电源论文; 信号论文; 命令论文; 《基层建设》2018年第28期论文;