備用電源自投裝置的基本原理分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u11850備用電源自投裝置的基本原理分析案例 1305261.1備用電源自投系統(tǒng)概述 1235631.1.1備用電源自投系統(tǒng)定義 1298501.1.2備自投方式的分類 110821.1.3采用備自投裝置的優(yōu)點(diǎn) 2324781.1.4多級(jí)變電站的備自投配合 2128241.2備自投裝置應(yīng)滿足的要求 340791.3備自投工作方式 3115291.3.1進(jìn)線備自投 367321.3.2分段備自投 429411.3.3變壓器備自投 5145721.4小結(jié) 5備用電源自投系統(tǒng)概述備用電源自投系統(tǒng)定義備用電源自動(dòng)投入裝置（BZT）是變電站的一種重要的自動(dòng)化裝置，與自動(dòng)重合閘、自動(dòng)切負(fù)荷、自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置等類似，同樣屬于一種電力系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置，都是為了防止電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定性或者發(fā)生大面積停電而設(shè)計(jì)的自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。對(duì)于龐大的電力系統(tǒng)來講，每一個(gè)備自投裝置能否正確動(dòng)作，都直接關(guān)系到電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，在供配電系統(tǒng)中，對(duì)于電網(wǎng)中的一級(jí)負(fù)荷和二級(jí)負(fù)荷通常需設(shè)計(jì)并使用備用電源自投系統(tǒng)。備用電源自投裝置定義如下：電力系統(tǒng)的主供電源因上一級(jí)電源出現(xiàn)故障而被切斷后，可以及時(shí)地將備用電源或其他的正常供電電源投入使用，從而使因原主供電源斷開而停電的用戶快速得電的一種安全自動(dòng)裝置，它是保證電力系統(tǒng)可靠并持續(xù)供電的重要措施[9]。備自投方式的分類按運(yùn)行狀態(tài)分類明備用：工作電源和備用電源分工明確，正常運(yùn)行時(shí)工作電源供電，工作電源因故障失壓，投入備用電源供電。暗備用：工作電源和備用電源分工不明確，正常時(shí)兩電源進(jìn)線分裂運(yùn)行，分別給各自段的母線供電，當(dāng)其中一個(gè)電源發(fā)生故障停電時(shí)，母聯(lián)斷路器閉合，由另一個(gè)電源給兩段母線同時(shí)供電，暗備用實(shí)際上是兩個(gè)工作電源互為備用。按接線方式分類備用電源自投裝置原理上屬于一種簡單的邏輯運(yùn)算，但變電站的一次部分電氣主接線形式種類比較多，如單母線分段、內(nèi)橋接線、單元接線、角形接線等，從而使備自投系統(tǒng)也有了多種運(yùn)行方式。但歸根結(jié)底，眾多復(fù)雜的備自投方式都可看成是以下幾種典型備自投的組合，其具體工作方式詳見2.3節(jié)內(nèi)容。進(jìn)線備自投分段備自投變壓器備自投這三種備自投方式無一例外都遵循一個(gè)原則，即當(dāng)工作電源失壓時(shí)，先跳開與其相連的斷路器，在備用電源可以正常供電的前提下，合上與備用電源相連接的斷路器。采用備自投裝置的優(yōu)點(diǎn)提高了供電的可靠性，與具有相同可靠性的不帶備自投的變電站相比，節(jié)省了建設(shè)投資；為電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)提供了便利，簡化了繼電保護(hù)系統(tǒng)，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)可以開環(huán)運(yùn)行，變壓器可以分列運(yùn)行；同樣起限制短路電流的作用，降低了變電站母線的短路容量，同時(shí)提高了母線的殘余電壓，提高了電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性[10]。多級(jí)變電站的備自投配合當(dāng)電力系統(tǒng)中存在多電壓等級(jí)備自投時(shí)，應(yīng)考慮到各級(jí)備自投間的關(guān)系以及如何配合工作。原則上是電壓等級(jí)高、影響范圍大的備自投先動(dòng)作，電壓等級(jí)低、影響范圍小的備自投以躲過上一級(jí)的備自投時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)來整定[11]。然而，低壓線路發(fā)生事故的概率頗高，為了滿足更高的供電可靠性，縮短停電時(shí)間，不妨使各級(jí)備自投同時(shí)啟動(dòng)，這種方式在開環(huán)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)中推薦使用，對(duì)持續(xù)供電意義重大，但在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中需考慮多方面因素，應(yīng)依據(jù)電網(wǎng)不同的運(yùn)行情況，研究適合的配合方法。備自投裝置應(yīng)滿足的要求為了保證備自投裝置在電力系統(tǒng)中起到有效的作用，而不影響電網(wǎng)和用戶的正常工作，備自投裝置往往要滿足以下幾點(diǎn)要求：工作電源斷開后方可投入備用電源，以防止將備用電源投到有故障的線路上，擴(kuò)大事故造成嚴(yán)重后果；備用電源的投入需有一定的延時(shí)，延時(shí)時(shí)間應(yīng)超過最長的外部故障繼電保護(hù)切除的時(shí)間，但延時(shí)應(yīng)盡量做短，應(yīng)滿足用戶中電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)時(shí)間需求；人為手動(dòng)拉閘不應(yīng)該觸發(fā)備自投系統(tǒng)工作，但運(yùn)行人員誤操作造成失壓的情況下需要觸發(fā)備自投[12]；備用電源電壓不足時(shí)不應(yīng)投入工作，同時(shí)備用電源應(yīng)保證與主供電源有相同的負(fù)荷能力；備自投裝置在電壓互感器二次回路斷線時(shí)不應(yīng)動(dòng)作；備自投裝置只應(yīng)動(dòng)作一次，當(dāng)母線發(fā)生持久性的故障時(shí)，備自投系統(tǒng)第一次將備用電源投入工作后，因故障仍然會(huì)存在，繼保裝置會(huì)將備用線路切斷，備自投失去意義，故備自投裝置應(yīng)及時(shí)自動(dòng)復(fù)位，以免對(duì)電力系統(tǒng)造成不必要的沖擊擴(kuò)大事故。在不同PLC之間，以及PLC和上位機(jī)之間需要保證良好通信，實(shí)時(shí)交換信息[13]。備自投工作方式進(jìn)線備自投圖2.1進(jìn)線備自投起始圖此種方式類似于明備用，如圖2.1所示，在正常運(yùn)行時(shí)，假設(shè)進(jìn)線1為主供電源，進(jìn)線2為備用電源，則斷路器1DL、3DL處于合位置，2DL處在斷開狀態(tài)，兩段母線均正常工作，備自投系統(tǒng)等待啟動(dòng)；當(dāng)欠電壓繼電器檢測(cè)到母線失壓時(shí)，進(jìn)線1沒有電流，進(jìn)線2有足夠電壓，便可啟動(dòng)備自投裝置，經(jīng)延時(shí)跳開1DL，再合上2DL，若1DL已經(jīng)跳開，則可經(jīng)延時(shí)直接合上2DL[14]。由于這種接線方式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有不錯(cuò)的對(duì)稱性，所以進(jìn)線1和進(jìn)線2可角色互換。當(dāng)備自投動(dòng)作一次后，或1DL、2DL都處在合位置，或有備自投閉鎖信號(hào)輸入時(shí)，備自投系統(tǒng)應(yīng)退出。分段備自投圖2.2分段備自投起始圖此種方式類似于暗備用，如圖2.2所示，正常運(yùn)行時(shí)，進(jìn)線斷路器1DL、2DL處在合位置，母聯(lián)斷路器3DL處在分位置，兩段母線均正常供電，備自投系統(tǒng)等待啟動(dòng)；當(dāng)其中任意一段母線被檢測(cè)到失壓，即任意一路進(jìn)線無電流，而另一路進(jìn)線正常供電，則啟動(dòng)備自投系統(tǒng)；假設(shè)Ⅰ段母線失壓，若1DL未斷開，則經(jīng)延時(shí)后斷開1DL，再合上3DL，若1DL由于故障已經(jīng)斷開，則直接經(jīng)延時(shí)合上3DL即可。同樣由于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，兩路進(jìn)線可角色互換，互為備用。當(dāng)備自投動(dòng)作一次后，或3DL處在合位置，或有備自投閉鎖信號(hào)輸入時(shí)，備自投系統(tǒng)應(yīng)退出。變壓器備自投圖2.3變壓器備自投起始圖如圖2.3所示，假設(shè)1#為主變壓器，2#為輔變壓器，正常運(yùn)行時(shí)主變兩側(cè)斷路器在合位置，輔變壓器處于未投入工作狀態(tài)，但進(jìn)線2處應(yīng)有電壓，由主變?yōu)槟妇€供電，備自投系統(tǒng)準(zhǔn)備啟動(dòng)；當(dāng)主變無電流，母線檢測(cè)到失壓，證明主變或進(jìn)線1出現(xiàn)故障停電，此時(shí)啟動(dòng)備自投，若主變二次側(cè)斷路器處在閉合狀態(tài)，則經(jīng)一段延時(shí)后跳主變兩側(cè)斷路器，然后按順序合上輔變壓器兩側(cè)斷路器，若主變二次側(cè)斷路器已經(jīng)被切斷，則經(jīng)延時(shí)后合上輔變