基于dsp的橋備自投裝置設(shè)計(jì)

基于dsp的橋備自投裝置設(shè)計(jì)

預(yù)備投資是水庫(kù)的重要二次設(shè)備。當(dāng)電源發(fā)生故障時(shí)，可以自動(dòng)注入備用電源。本文針對(duì)典型變電站標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)橋接線方式,從提高供電可靠性和自適應(yīng)性方面考慮,提出了一種新型備投方案[1～9]。1投用備用電源動(dòng)作圖1為備自投裝置在典型的雙進(jìn)線內(nèi)橋接線方式中的主接線圖。運(yùn)行時(shí),根據(jù)當(dāng)前線路運(yùn)行方式,備自投裝置投入相應(yīng)動(dòng)作邏輯,并在具有備用電源的工作母線因任何原因失去電壓時(shí)動(dòng)作。先切斷故障線路,在工作電源確已斷開(kāi)后,再將備用電源投入。備自投裝置只動(dòng)作一次,以避免備用電源投入到永久性故障時(shí)繼電保護(hù)動(dòng)作將其斷開(kāi)后又重新投入,對(duì)系統(tǒng)造成再次沖擊,造成更嚴(yán)重的事故。手動(dòng)斷開(kāi)工作回路時(shí),不啟動(dòng)備自投裝置。2不同重要帶設(shè)備自投合閘回路常規(guī)的微機(jī)備自投裝置工作時(shí),首先,人們按照運(yùn)行線路的接線方式設(shè)置好裝置的動(dòng)作流程。備自投裝置檢測(cè)進(jìn)線和母線的各項(xiàng)模擬量以及斷路器開(kāi)關(guān)量,當(dāng)工作電源故障時(shí),裝置切斷故障線路并將備用電源投入運(yùn)行,并且只能動(dòng)作一次。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,備自投裝置才能重新復(fù)位,并且也必須人為進(jìn)行。本備投方案按照備自投基本原理設(shè)計(jì)了新的動(dòng)作邏輯。以橋備投方式(進(jìn)線1、進(jìn)線2分列運(yùn)行,QF1,QF2合,QF3分)為例,進(jìn)行說(shuō)明。a.備自投裝置要求只動(dòng)作一次,本備投方案采用充放電回路作為備自投合閘啟動(dòng)回路產(chǎn)生備自投的合閘啟動(dòng)回路中的一次合閘脈沖。當(dāng)斷路器合閘動(dòng)作出口后就會(huì)使充電回路放電,從而使得內(nèi)橋斷路器的合閘回路無(wú)法啟動(dòng)。以內(nèi)橋開(kāi)關(guān)QF3合閘為例(QF1已跳閘),具體邏輯框圖如圖2所示。b.為了糾正開(kāi)關(guān)偷跳帶來(lái)的問(wèn)題,采用類似重合閘的不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)回路作為備自投合閘啟動(dòng)回路來(lái)完成備自投的合閘啟動(dòng),能夠自動(dòng)區(qū)分?jǐn)嗦菲魇鞘謩?dòng)斷開(kāi)還是偷跳,判據(jù)明確、簡(jiǎn)單、可靠。如圖2中所示,QF1開(kāi)關(guān)偷跳時(shí),產(chǎn)生TWJ(分)和KKJ(合)開(kāi)關(guān)位置不對(duì)應(yīng),則仍會(huì)啟動(dòng)QF3的合閘回路。若手動(dòng)拉開(kāi)QFl,則KKJ由原來(lái)合閘后狀態(tài)變?yōu)榉珠l后狀態(tài),QFl的TWJ和KKJ開(kāi)關(guān)位置不對(duì)應(yīng)條件不成立,故不會(huì)啟動(dòng)QF3的合閘回路。c.當(dāng)變電站內(nèi)一臺(tái)主變發(fā)生故障時(shí),為防止備自投不能動(dòng)作而造成全所失電的情況,采用了主變保護(hù)動(dòng)作閉鎖對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)的合閘的解決方案。兩變同時(shí)運(yùn)行時(shí),橋備投方式下,線路一側(cè)主變發(fā)生故障時(shí),該主變動(dòng)作跳開(kāi)相應(yīng)開(kāi)關(guān)的同時(shí)充電回路就會(huì)立即放電,從而閉鎖了備自投內(nèi)橋開(kāi)關(guān)QF3的合閘。而一線兩變運(yùn)行方式下,不會(huì)閉鎖備用電源線路開(kāi)關(guān)QF2的合閘,未造成該變電所全所失電,保住了該變電所一臺(tái)主變運(yùn)行和大部分負(fù)荷,充分發(fā)揮了備自投裝置的作用,提高了供電可靠性。d.采用合閘時(shí),檢查無(wú)壓方案解決當(dāng)前運(yùn)行的變電站并聯(lián)有地方電廠時(shí)可能出現(xiàn)的非同期合閘問(wèn)題,當(dāng)檢查確認(rèn)無(wú)壓,延時(shí)20s發(fā)出閉鎖信號(hào),如圖3所示。3運(yùn)行可靠性和供電可靠性較好本備投方案能夠自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行方式,并投入相應(yīng)的判斷和動(dòng)作邏輯。采用一套裝置就能實(shí)現(xiàn)雙進(jìn)線分段母線帶內(nèi)橋主接線的5種運(yùn)行方式下的備投功能,使得裝置在較為簡(jiǎn)單的接線方式下能為電網(wǎng)提供更可靠的備用電源,增加了運(yùn)行方式的靈活性和供電的可靠性,這對(duì)屏位較緊張的老變電所改造尤為重要。以下對(duì)各運(yùn)行方式作具體說(shuō)明。3.1qfl3k-qf2合閘電線路斷路器QF1,QF2為合閘運(yùn)行狀態(tài),其相應(yīng)的操作開(kāi)關(guān)1KK,2KK記憶為合閘后,QF3為熱備用,其相應(yīng)的操作開(kāi)關(guān)3KK記憶為分閘后。QFl,QF2跳閘回路開(kāi)放,而合閘回路閉鎖,同時(shí)開(kāi)放QF3合閘充電回路。若QFl(QF2)電源失電,經(jīng)QFl(QF2)檢無(wú)壓和無(wú)流、對(duì)側(cè)QFl(QF2)電源有壓后,延時(shí)后跳閘QFl(QF2)。QF3合閘充電完成后,延時(shí)啟動(dòng)一次合閘脈沖至QF3合閘回路。3.2qft3跳閘保護(hù)QF1(QF2),QF3為合閘運(yùn)行狀態(tài),其相應(yīng)的操作開(kāi)關(guān)1KK(2KK),3KK記憶為合閘后,QF2(QFl)為熱備用,其相應(yīng)的操作開(kāi)關(guān)2KK(1KK)記憶為分閘。QFl(QF2),QF3跳閘回路開(kāi)放,而合閘回路閉鎖,同時(shí)開(kāi)放QF2(QF1)合閘充電回路。若QFl(QF2)電源失電,經(jīng)QFl(QF2)檢無(wú)壓和無(wú)流、對(duì)側(cè)QF2(QF1)電源有壓后,延時(shí)后跳閘QFl(QF2)。QF1(QF2)跳閘后,在QF2(QF1)合閘充電完成后,延時(shí)啟動(dòng)一次合閘脈沖至QF2(QF1)合閘回路。3.3qf2合閘后跳閘方式QF1(QF2)為運(yùn)行,相應(yīng)的操作開(kāi)關(guān)1KK(2KK)記憶為合閘后,QF2(QFl),QF3為熱備用(熱備用主變接地閘刀合上),相應(yīng)的操作開(kāi)關(guān)2KK(1KK),3KK記憶為分閘后。因?yàn)?KK(2KK)為合閘后狀態(tài),QFl(QF2)跳閘回路開(kāi)放,而合閘回路閉鎖,同時(shí)開(kāi)放QF2(QF1),QF3合閘充電回路。若QFl(QF2)電源失電,經(jīng)QFl(QF2)檢無(wú)壓和無(wú)流、對(duì)側(cè)QF2(QF1)電源有壓后,延時(shí)后跳閘QFl(QF2)。QF1(QF2)跳閘后,在QF2(QF1)合閘充電完成后,經(jīng)檢查2號(hào)主變無(wú)壓后,延時(shí)啟動(dòng)一次合閘脈沖至QF2(QF1)合閘回路。同時(shí)在QF3合閘充電完成后,經(jīng)檢查1號(hào)變無(wú)壓后,延時(shí)啟動(dòng)一次合閘脈沖至QF3合閘回路。4執(zhí)行該計(jì)劃4.1平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)由于該新型備投方案比較復(fù)雜,為了保證其執(zhí)行的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性,裝置在計(jì)算速度、精度、存儲(chǔ)容量和通信能力等方面都提出了很高的要求。本備自投裝置主控制部分采用以DSP芯片TMS320F240作為核心的硬件平臺(tái)。裝置采集11路開(kāi)關(guān)量和10路模擬量,并有6路開(kāi)關(guān)量輸出,因此為了簡(jiǎn)化平臺(tái)的硬件結(jié)構(gòu),平臺(tái)采用復(fù)雜可編程邏輯器件XC95108強(qiáng)大的邏輯功能進(jìn)行地址譯碼、邏輯組合及信號(hào)接口擴(kuò)展。平臺(tái)外擴(kuò)高速度和高精度的AD976作為A/D轉(zhuǎn)換的核心器件,使得數(shù)據(jù)采樣精度能夠達(dá)到0.1%。本平臺(tái)還內(nèi)嵌多種通信模塊,包括RS-232,RS-485,CAN現(xiàn)場(chǎng)總線及以太網(wǎng)通信接口,適應(yīng)了電力系統(tǒng)中多種場(chǎng)合的通信需求。硬件平臺(tái)的原理框圖如圖4所示。4.2動(dòng)作邏輯判斷模塊的設(shè)計(jì)裝置軟件由以下幾個(gè)模塊構(gòu)成:數(shù)據(jù)處理、動(dòng)作邏輯判斷、人機(jī)接口、通信、自檢。裝置上電或復(fù)位后,系統(tǒng)首先初始化,包括各個(gè)芯片及寄存器的初始化。然后對(duì)各個(gè)器件自檢,如果發(fā)現(xiàn)故障,裝置會(huì)報(bào)警,若一切正常則進(jìn)入主循環(huán)。在主循環(huán)中進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、動(dòng)作邏輯判斷、刷新液晶和各指示燈的顯示、自檢以及通信。其中,動(dòng)作邏輯判斷模塊首先根據(jù)各模擬量及開(kāi)關(guān)位置自動(dòng)判斷系統(tǒng)運(yùn)行方式,然后按照控制壓板的投退方式投入相應(yīng)動(dòng)作邏輯。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常時(shí),及時(shí)動(dòng)作出口。中斷服務(wù)子程序模塊