電力系統(tǒng)自動裝置任務1 提高電力系統(tǒng)故障情況 下的可靠性

義務1提高電力系統(tǒng)缺點情況下的可靠性【義務導讀】電力系統(tǒng)的缺點千變?nèi)f化，提高電力系統(tǒng)缺點情況下可靠性的措施也多種多樣。義務1主要經(jīng)過增設備用電源并采用備用電源自動投入安裝的方法來提高電力系統(tǒng)缺點情況下的可靠性。1.1義務的導入：認識備用電源自動投入安裝1.1.1電源的備用方式電源的備用方式有兩種：明備用和暗備用。1、明備用方式〔1〕明備用的概念

明備用：具有明確的備用電源，正常情況下備用電源不投入運轉(zhuǎn)，只有當任務電源消逝后，備用電源才投入運轉(zhuǎn)的備用方式。特點：明備器具有明顯的備用電源?！?〕明備用方式的典型一次接線

圖1.1中小型發(fā)電廠廠用電接線圖1.1所示為中小型發(fā)電廠普遍采用的廠用電一次接線圖。通常情況下，1#、2#、4#和5#廠用變壓器〔簡稱廠變〕投入運轉(zhuǎn)，各自對應的高、低壓側(cè)斷路器處于合閘形狀；3#廠用變壓器充任備用電源〔簡稱備變〕，其高壓側(cè)斷路器QF7處于分閘形狀；Ⅰ~Ⅳ段母線的備用電源進線開關QF3、QF6、QF10和QF13處于分閘形狀。當某段母線因非正常停電操作而失去電源時，該段母線對應的廠變高、低壓側(cè)斷路器自動跳閘，3#備變高壓側(cè)斷路器QF7和該段母線的備用電源進線開關自動合閘，該段母線改由3#備變供電。

2、暗備用方式(1)暗備用的概念暗備用：沒有明確的備用電源，兩個電源各自帶負荷運轉(zhuǎn)，當其中一個電源所帶的負荷因非正常緣由失電時，另一個電源經(jīng)過中間環(huán)節(jié)〔通常為母線聯(lián)絡斷路器〕向失去電源的負荷供電的備用方式。特點：暗備用沒有明顯的備用電源，通常指兩個任務電源互為備用?！?〕暗備用方式的典型一次接線正常情況下，圖中的兩臺變壓器均作為任務電源單獨運轉(zhuǎn)，其高、低壓側(cè)斷路器QF1、QF2、QF4和QF5均處于合閘形狀；聯(lián)接低壓側(cè)Ⅰ、Ⅱ段母線的母線聯(lián)絡斷路器〔簡稱母聯(lián)斷路器〕QF3處于分閘形狀。1#、2#變壓器分別為Ⅰ、Ⅱ段母線供電。當?shù)蛪簜?cè)Ⅰ段母線因非正常停電操作而失去電源時，為該段母線供電的1#變壓器高、低壓側(cè)斷路器QF1、QF2自動跳閘，母聯(lián)斷路器QF3自動合閘，那么低壓側(cè)兩段母線均由2#變壓器供電。1.1.2備用電源的投入方式備用電源的投入方式有兩種：〔1〕手動投入；〔2〕自動投入。備用電源采用人工投入方式時，負荷失電時間較長，通常為幾分鐘到幾非常鐘〔視人員的操作程度和一次回路的操作復雜程度而異〕。假設負荷對供電的延續(xù)性要求較高，不允許較長時延續(xù)電，這種情況下，就應該設置專門的備用電源自動投入安裝(簡稱AAT安裝〕。當某任務電源因非正常停電操作失去電源時，備用電源的投入由AAT安裝自動完成。備用電源采用AAT安裝自動投入方式時，負荷失電時間較短，通常只需1、2秒鐘。圖1-1-4所示為某110kV變電所一次接線簡圖為了減小變電所10kV側(cè)的短路電流，正常運轉(zhuǎn)方式時，10kVⅠ、Ⅱ段母線采用分段運轉(zhuǎn)方式。10kV母聯(lián)斷路器QF3處于“分閘〞形狀。為了提高對10kV用戶供電的可靠性，1#、2#變壓器除分別為10kVⅠ、Ⅱ段母線供電外，還同時分別作為另一段10kV母線的備用電源，且要求在技術條件允許的前提下，備用電源投入的時間盡能夠短，因此備用電源的投入應采用備用電源自動投入安裝，即AAT安裝來實現(xiàn)。義務1的主要任務是：為該變電所選擇一套適宜的AAT安裝。AAT安裝的義務是：時辰監(jiān)視任務電源的電壓，當其電壓消逝或低于一定值時，自動將任務電源斷開，然后馬上投入備用電源。1.2義務的分析：選擇適宜的備用電源自動投入安裝選擇一套適宜的AAT安裝，首先應根據(jù)相關的電氣根本知識〔如防止電氣設備和電力系統(tǒng)多次蒙受短路電流的沖擊等〕和用戶的要求等內(nèi)容對安裝的根本要求進展分析，其次思索安裝的根本組成，最后進展電路圖設計。

1.2.1對備用電源自動投入安裝的根本要求〔1〕除正常停電操作外的其他任何緣由使任務電源消逝后，AAT安裝都應能動作而使備用電源自動投入。此要求的目的：盡能夠地提高對用戶供電的可靠性和延續(xù)性?！?〕AAT安裝應確保在任務電源斷開以后，備用電源方能投入，即任務電源先切，備用電源后投。此要求的目的：提高AAT安裝動作的勝利率，防止相應的電氣設備和電力系統(tǒng)無謂地蒙受短路電流的沖擊。〔3〕確保AAT安裝只動作一次。此要求的目的：防止備用電源所屬電氣設備和電力系統(tǒng)多次蒙受短路電流的沖擊。〔4〕當任務母線電壓互感器因發(fā)生回路斷線等緣由，從而導致虛偽的失去電源情況時，AAT安裝不應動作。此要求的目的：防止AAT安裝發(fā)生不用要的動作?！?〕正常停電操作時，AAT安裝不應動作。此要求的目的：確保停電操作的正常進展?！玻丁硲邆浞从橙蝿漳妇€電壓互感器回路斷線和AAT安裝動作的信號。此要求的目的：第一時間告知電氣運轉(zhuǎn)人員相關信息，便于電氣運轉(zhuǎn)人員及時作出相應的處置。1.2.2備用電源自動投入安裝的組成根據(jù)備用電源自動投入安裝的義務和對其的根本要求，通常AAT安裝由下面兩部分組成：1.低電壓起動部分監(jiān)視任務電源的電壓，當任務電源電壓消逝或低于一定值時，自動斷開任務電源。大多數(shù)情況下，低電壓起動部分還承當監(jiān)視備用電源能否有電壓的義務。2.自動合閘部分當任務電源斷開后，自動將備用電源投入。1.3義務的處理方案引言在前面對義務進展詳細分析的根底上，我們分別利用“三步法〞來分析模擬式AAT安裝和數(shù)字式AAT安裝，詳細解析二種控制方式下AAT安裝的總體構造和任務原理?！静鸥少A藏】

根據(jù)發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)培育的高技藝人才目的定位，可將自動安裝讀圖才干作為專業(yè)中心才干來培育,以充分提高學生的實踐工程運用才干,提高了學生的就業(yè)才干。在經(jīng)過<電力系統(tǒng)自動安裝>課程教學進展專業(yè)中心才干培育提升方面主要可采用“三步法〞和“對比分析法〞。1.運用“三步法〞提升學生的自動安裝讀圖才干在教學實際可經(jīng)過“三步法〞來培育學生的自動安裝讀圖能力，經(jīng)過反復訓練強化以提高學生的讀圖才干。詳細如下：第一步:搞清楚〔正確分析〕整套安裝的總體構造;第二步:搞清楚〔正確分析〕安裝正常情況下的任務形狀;第三步:搞清楚〔正確分析〕安裝缺點情況下的動作過程。

上述三步中，第二步本質(zhì)上是關鍵，由于自動安裝正常情況下任務形狀分析清楚了，缺點情況就容易分析了〔普通情況下均相反〕

針對義務一的“三步法〞：第一步:搞清楚AAT整套線路的總體構造；第二步:搞清楚AAT線路正常情況下的任務形狀；第三步:搞清楚AAT線路缺點情況下的動作過程。2.經(jīng)過對比分析法提升學生的自動安裝讀圖才干在專業(yè)中心才干培育提升方面，還可采用對比分析法，即采用功能一樣的自動安裝的兩種處理方案進展對比分析，分別進展讀圖才干的訓練，可以起到一定的效果。義務1中將模擬式AAT安裝與數(shù)字式AAT安裝進展比較分析，義務2中將模擬式ARC安裝與數(shù)字式ARC安裝進展比較分析，義務4中將模擬式自動準同期安裝與數(shù)字式自動準同期安裝進展比較分析，義務5中將模擬式勵磁安裝與數(shù)字式勵磁安裝進展分析比較。經(jīng)過對比分析法，不但可以提升讀圖才干，而且還可以對自動安裝的任務原理有進一步的了解。1.3.1模擬式AAT安裝的典型接線及原理分析根據(jù)對備用電源自動投入安裝的根本要求和圖1-1-4所示變電所的電氣一次接線情況，為該變電所設計的模擬式AAT安裝相關原理電路展開圖如圖1-3-1所示。1.模擬式AAT安裝的任務原理

下面我們一同用“三步法〞來讀圖，進而分析備用電源自動投入安裝的任務原理。一切分析均以10kVⅠ段母線負荷因各種緣由發(fā)生失電或低電壓情況的暗備用方式為例。1)搞清楚模擬式AAT安裝的總體構造模擬式AAT安裝主要由低壓啟動跳閘和自動合閘兩部分構成。低壓起動跳閘部分主要包括：監(jiān)視10kV母線失壓的低電壓繼電器KV1和KV2、監(jiān)視備用電源能否正常的過電壓繼電器KV3、確定AAT安裝啟動時間的時間繼電器KT1和閉鎖時間繼電器KT2、信號繼電器KS1和KS2、騰躍閉鎖繼電器KCF2和跳閘線圈LT2；自動合閘部分主要包括中間繼電器KM、信號繼電器KS3、騰躍閉鎖繼電器KCF1和合閘繼電器KC等。

2)搞清楚任務電源正常情況下模擬式AAT安裝的任務形狀根據(jù)該變電所的一次接線情況，當兩臺變壓器同時運轉(zhuǎn)時，由于為暗備用方式，因此變壓器T1和T2互為備用，因此正常運轉(zhuǎn)方式為：1、2號變壓器各自帶10kVⅠ、Ⅱ段母線運轉(zhuǎn)，除10kV母線聯(lián)絡斷路器QF3處于“跳閘〞形狀外，其他斷路器(包括QF1、QF2、QF4、QF5)均處于“合閘〞形狀。低電壓繼電器KV1、KV2動作，其動斷觸點斷開；過電壓繼電器KV3動作，其動合觸點閉合；T1、T2的高、低壓側(cè)斷路器一切動合輔助觸點閉合，一切動斷輔助觸點斷開；10kV母線聯(lián)絡斷路器QF3一切動合輔助觸點斷開，一切動斷輔助觸點閉合；切換開關SH處于“備用〞位置，其一切觸點閉合；T1、T2低壓側(cè)斷路器QF2的控制開關SA2處于“合閘后〞位置，控制開關SA2的觸點21-23接通。閉鎖時間繼電器KT2因其線圈通電而動作，其瞬時閉合延時斷開的動合觸點閉合。因此，圖〔b〕中的下述回路接通：電源〔＋〕201→SH⑤－⑦→QF1動合輔助觸點→KT2線圈→QF2動合輔助觸點→電源〔－〕2023)搞清楚任務電源缺點情況下模擬式AAT安裝的動作過程

10kVⅠ段母線低電壓時AAT動作過程：①低電壓使T1低壓側(cè)斷路器QF2跳閘過程分析。當10kVⅠ段母線電壓低于一定值時，接于該段母線電壓互感器TV1二次回路的低電壓繼電器KV1、KV2前往，其動斷觸點閉合，接通T1低壓側(cè)斷路器QF2控制回路中的低電壓啟動回路，詳細回路如下：電源〔＋〕201→SH⑤－⑦→KV1動斷觸點→KV2動斷觸點→KV3動合觸點→KT1線圈→QF2動合輔助觸點→電源〔－〕202時間繼電器KT1因其線圈通電而動作，KT1延時閉合的動合觸點經(jīng)預定的延時后閉合，接通QF2跳閘線圈LT2所在回路。詳細回路如下：電源〔＋〕201→SH⑤－⑦→KT1延時閉合動合觸點→信號繼電器KS2線圈→騰躍閉鎖繼電器KCF2的電流起動線圈→QF2動合輔助觸點→QF2跳閘線圈LT2→電源〔－〕202上述回路接通后，一方面，LT2通電動作并帶動操動機構使變壓器T1低壓側(cè)斷路器QF2跳閘；另一方面，反映低電壓跳閘的信號繼電器KS2因其線圈通電而動作，其動合觸點閉合并自堅持，發(fā)出“低電壓跳閘〞信號。②AAT使10kV母聯(lián)斷路器QF3合閘過程分析。當變壓器T1低壓側(cè)斷路器QF2跳閘后，其動合輔助觸點斷開，動斷輔助觸點閉合，接通圖〔d〕10kV母聯(lián)斷路器QF3控制回路中的AAT安裝合閘回路。詳細回路如下：電源〔＋〕101→SH1-3→來自T1控制回路的KT2瞬時閉合延時斷開動合觸點→來自T2控制回路的KT2瞬時閉合延時斷開動合觸點→來自T1控制回路SA2的21-23觸點→來自T1控制回路的QF2動斷觸點→信號繼電器KS線圈和中間繼電器KC線圈→電源〔－〕102上述回路接通后，一方面，反映AAT動作的信號繼電器KS因其線圈通電而動作，其動合觸點閉合并自堅持，發(fā)出“AAT動作〞信號；另一方面，中間繼電器KM因其線圈通電而動作，其動合觸點閉合，接通10kV母聯(lián)斷路器QF3合閘接觸器KC線圈所在的回路，詳細回路如下：電源〔＋〕101→KM動合觸點→KCF1動斷觸點→10kV母聯(lián)斷路器QF3的動斷輔助觸點→合閘接觸器KC線圈→電源〔－〕102

合閘接觸器KC通電動作，接通10kV母聯(lián)斷路器3QF合閘線圈所在的回路〔圖中未畫出〕。斷路器QF3合閘線圈通電動作，經(jīng)過操作機構使10kV母聯(lián)斷路器QF3合閘。變壓器T2除了為10kVⅡ段母線供電外，還經(jīng)過10kV母聯(lián)斷路器QF3為10kVⅠ段母線供電，到達了暗備用的目的。1.3.2數(shù)字式AAT安裝的典型接線及原理分析 前面我們詳細分析了模擬式AAT安裝的線路構造和任務原理，下面我們經(jīng)過典型數(shù)字式AAT安裝的分析，初步了解它的典型接線和任務原理。1.數(shù)字式AAT安裝的啟動條件 備用電源自動投入安裝的啟動條件與主接線方式是嚴密相關的，不同的主接線方式，其備用電源自動投入安裝的啟動條件也不一樣，但是各備用電源自動投入安裝的啟動原理是類似的。下面我們分析圖1.6所示主接線的備用電源自動投放安裝啟動的條件〔設1#主變壓器任務，2#主變壓器備用〕。圖1.6母聯(lián)或橋斷路器自動投入主接線方案2.數(shù)字式AAT安裝的任務原理 下面我們繼續(xù)用“三步法〞來分析數(shù)字式AAT安裝的任務原理，同樣一切分析均以10kVⅠ段母線負荷因各種緣由發(fā)生失電或低電壓情況的明備用方式為例。第一步：搞清楚數(shù)字式AAT安裝的總體構造。數(shù)字式AAT安裝總體構造如圖1.7所示，是一個單CPU構造的微機系統(tǒng)。數(shù)字式AAT安裝總體構造普通采用功能模塊化設計思想，普通由低通濾波器、模/數(shù)(A/D)插件、CPU插件、I/O插件、電源插件和人機接口插件組成。其中低通濾波器輸入量為安裝所需采集的模擬量，如電壓、電流；外部開關量為相關主接線中的斷路器形狀量以及外部閉鎖信號；出口繼電器接通安裝要控制斷路器的分合閘回路。圖1.7數(shù)字式AAT安裝總體構造方框圖 第二步:搞清楚任務電源正常情況下數(shù)字式AAT安裝的任務形狀。 這里用邏輯圖來闡明備用電源自動投入安裝程序任務的邏輯。 數(shù)字式AAT安裝的邏輯原理圖如圖1-3-3所示，下面我們利用邏輯原理圖來分析結(jié)合安裝的任務原理。正常任務形狀下，QF1、QF2在合位，QF3在分位，UⅠ、UⅡ均大于整定值〔普通取70%額定電壓〕，經(jīng)過一定的延時t，備用電源自動投入安裝的硬壓板或控制字為投入形狀時，安裝自動確以為橋開關備投方式。圖1.8數(shù)字式AAT安裝邏輯原理圖第三步:搞清楚任務電源缺點情況下數(shù)字式AAT安裝的動作過程。當由于缺點緣由引起UⅠ失壓〔UⅠ≤30%〕，同時進線1電流也小于整定值〔普通取0.1In〕，UⅡ電壓正常，備用電源自動投入安裝功能即啟動，經(jīng)過一定的時間〔可設定〕跳開關QF1。同時安裝不斷在檢測QF1的形狀；假設由維護安裝動作已將QF1跳開，那么安裝直接合上QF3；假設是備自投安裝將QF1跳開的，那么安裝將在確認QF1處于分位后再發(fā)出QF3合閘命令。假設安裝判別QF1一直處于合位，那么以為QF1操作回路或操作機構出現(xiàn)問題，向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出“備自投不勝利〞的信號，并將安裝閉鎖。在確認備自投運轉(zhuǎn)方式時，還有對備自投安裝閉鎖的功能，例如QF1手動跳閘、3QF手動跳閘、QF3手動合閘、外部的閉鎖觸點閉合〔如主變壓器T1維護動作等〕、Ⅰ段和Ⅱ段母線同時失壓、安裝本身的閉鎖功能等均可以將安配備自投功能解除。安裝經(jīng)過內(nèi)部一定的延時后重新進展方式確認。 經(jīng)過邏輯判別、安裝正確執(zhí)行了備自投功能后，安裝將向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出“備自投勝利〞的信號，同時為了保證備自投只能動作一次，備自投動作勝利后將自動閉鎖，直到人為干涉后安裝再進展新的方式確認過程。1.4義務處理方案的評價義務1處理方案中提出的模擬式AAT安裝符合電力系統(tǒng)對AAT安裝的各項根本要求，完全能運用于圖1.4所示的110kV變電所，而且技術非常成熟。模擬式AAT安裝雖然技術成熟，但模擬式AAT安裝完全由傳統(tǒng)的繼電器、控制開關等硬件來實現(xiàn)，因此由繼電器本身存在的問題引起的振動或誤動缺點率較高，所以從安裝構成來分析模擬式AAT安裝存在繼電邏輯復雜、可靠性不高等本身無法抑制的技術缺陷。為理處理上述問題，我們在1.3.2節(jié)中引入了典型數(shù)字式AAT安裝并進展原理分析，實踐上近年來由于微機維護的快速開展和數(shù)字式AAT安裝本身的不斷完善，數(shù)字式AAT安裝曾經(jīng)成為備用電源自動投入安裝的主流產(chǎn)品。數(shù)字式AAT安裝與模擬式AAT安裝相比，主要有以下技術優(yōu)點：1.可靠性和精度顯著提高。數(shù)字式AAT安裝以可靠性高的微機為控制中心，而且采用新型抗電磁和尖脈沖干擾器件，同時在軟件上采用了冗余、容錯、數(shù)字濾波等技術，因此充分提高了整個安裝的運轉(zhuǎn)可靠性。同時，由于數(shù)字式AAT安裝精度均由軟件調(diào)整，采用全數(shù)字化處置和接點信號系統(tǒng)，因此精度高而且免校驗。２.智能化程度高，綜合功能強。數(shù)字式AAT安裝可經(jīng)過面板或軟件設置接線方式，修正Tv和TA變比、量程、維護定值等一系列參數(shù)，而且現(xiàn)場可根據(jù)需求經(jīng)過控制字投退AAT安裝，同時維護功能均設有軟壓板，出口繼電器均采用可編程輸出。同時，數(shù)字式AAT安裝既可經(jīng)過通訊口連成網(wǎng)絡系統(tǒng)以接受主站監(jiān)控，而且可以脫離網(wǎng)絡獨立完成各項功能，任一安裝缺點均不會影響其他設備，因此數(shù)字式AAT安裝具有強大的綜合功能。

3.運用更如方便、靈敏，適用性進一步提高數(shù)字式AAT安裝可以在線查看安裝全部輸入量和開關量，對各種整定值、預設值、瞬時采樣數(shù)據(jù)和大部分事故進展分析記錄，而且顯示屏可以實時顯示相關運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)并進展調(diào)理，因此數(shù)字式AAT安裝運用相當方便，真實減輕了運轉(zhuǎn)人員的任務量。

針對備用電源接線方式較多的情況〔模擬式AAT安裝只能適用于一種或有限的幾種接線方式〕，數(shù)字式AAT安裝充分表達出了先進性，在硬件充足〔硬件按最大能夠的備用電源方式配置模擬量