專利名稱：基于方向電流的工業(yè)企業(yè)電源快速切換裝置閉鎖方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)企業(yè)電源快速切換裝置的新閉鎖方法，主要適用于石化、鋼
鐵、冶金、煤炭等工業(yè)企業(yè)的中高壓變電所的電源切換裝置，可以在工作母線及其所帶負(fù)荷 發(fā)生故障情況下有效閉鎖電源切換裝置，避免將備用電源合到故障上。
背景技術(shù)：
工業(yè)企業(yè)變電站一般采用雙電源供電模式以提高供電可靠性。根據(jù)運(yùn)行方式的不 同，備用電源分為熱備用和冷備用。當(dāng)工作電源發(fā)生各種影響到生產(chǎn)負(fù)荷正常運(yùn)行的異常 或故障后，必須快速地將備用電源投入，以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。目前通常使用備自投裝置 來(lái)實(shí)現(xiàn)工作電源和備用電源之間的切換，但由于備自投裝置自身的特點(diǎn)導(dǎo)致備用電源投入 需要若干秒，此時(shí)工作母線電壓已經(jīng)降至20%以下，即使備用電源投入，生產(chǎn)負(fù)荷也會(huì)因工 作電壓太低而跳機(jī)，大量電機(jī)的再啟動(dòng)基本已無(wú)法實(shí)現(xiàn)。更有一些工業(yè)企業(yè)索性將備自投 退出運(yùn)行。 針對(duì)上述情況，基于發(fā)電廠廠用電源快速切換裝置的成熟經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工業(yè)企業(yè)變 電站的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出專門(mén)用于該領(lǐng)域的工業(yè)企業(yè)電源快速切換裝置，利用快速及同期捕捉 原理可以在500ms內(nèi)，最快100ms左右就將備用電源投入，使工作母線電壓保持在70%以 上，確保生產(chǎn)負(fù)荷的連續(xù)運(yùn)行。隨著在石化、鋼鐵等企業(yè)的順利實(shí)施和成功應(yīng)用，極大地降 低了企業(yè)因故障等計(jì)劃外停掉造成的損失，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，得到用戶 的充分肯定。 生產(chǎn)的連續(xù)固然重要，安全更是不容忽視。工作電源發(fā)生故障后要及時(shí)將備用電 源投入，同時(shí)，當(dāng)工作母線及其所帶電機(jī)等負(fù)荷發(fā)生故障時(shí)，必須防止將備用電源投入，事 故擴(kuò)大。這種情況下如果不采取閉鎖措施，進(jìn)線側(cè)開(kāi)關(guān)保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)，造成工作母線失壓， 導(dǎo)致切換裝置啟動(dòng)，將備用電源投入，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。所有非常有必要采用一靈敏可靠的 閉鎖判據(jù)識(shí)別出工作母線及以下發(fā)生故障。在電廠廠用電快速切換裝置中，利用接入工作 母線進(jìn)線開(kāi)關(guān)處的保護(hù)接點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)閉鎖，因?yàn)檫M(jìn)線開(kāi)關(guān)處的保護(hù)就是保護(hù)工作母線及其以 下設(shè)備的，所以當(dāng)此開(kāi)關(guān)處保護(hù)動(dòng)作后，將動(dòng)作信號(hào)送給快切裝置，閉鎖切換。但由于工企 的特殊性，可能出現(xiàn)此處無(wú)保護(hù)，或者保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)無(wú)法引出的情況，而且工業(yè)企業(yè)干擾嚴(yán) 重，單純依靠外部接點(diǎn)閉鎖存在一定隱患。所以必須開(kāi)發(fā)能適用于工業(yè)企業(yè)電源快速切換 裝置的閉鎖邏輯，依靠自身采集信息來(lái)判斷故障點(diǎn)位置，及時(shí)可靠閉鎖裝置切換行為，確保 安全。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提出一種工業(yè)企業(yè)電源快速切換裝置閉鎖方法，工作母線及其 所帶負(fù)荷發(fā)生故障情況下能及時(shí)可靠閉鎖電源切換，避免將備用電源合到故障上，造成事 故的擴(kuò)大?？梢圆辉賳渭円揽客獠拷狱c(diǎn)進(jìn)行閉鎖。 本發(fā)明的技術(shù)方案是基于方向電流的工業(yè)企業(yè)電源快速切換裝置閉鎖方法，當(dāng)工作母線及其所帶設(shè)備發(fā)生不對(duì)稱故障或?qū)ΨQ故障時(shí)，電流幅值增大，母線進(jìn)線開(kāi)關(guān)處的 方向電流流向工作母線判據(jù)、母線出現(xiàn)大的負(fù)序電壓或母線低電壓判據(jù)，識(shí)別出故障是否 發(fā)生在工作母線及其所帶負(fù)荷，構(gòu)成閉鎖邏輯； 1)故障電流識(shí)別判據(jù)1 > Iw，其中I為某相的單相電流，Isrt為整定值； 2)方向電流識(shí)別判據(jù)某二相間電壓與相對(duì)應(yīng)的電流夾角在-90 90度之間，即
若滿足下列三式中任一式條件， -90° < arg 7f < 90。，式丄 [ooi o] -90。 < arg ~;~ < 90° ，式2 [ooi 1 ] -90° < arg ~;~ < 90。式3 3)負(fù)序電壓判據(jù)U2 > U^t，其中U2為工作母線負(fù)序電壓，U2srt為負(fù)序電壓門(mén)檻 值； 4)低電壓判據(jù)Umax < U^，其中Umax為工作母線三相電壓的最大值，Uset為電壓整 定值； 在滿足判據(jù)1) 、2)和3)以及或滿足判據(jù)1) 、2)和4)的條件下，則電源快速切換 裝置閉鎖。 以電流幅值增大及方向流向工作母線作為外電源故障檢測(cè)的判據(jù)；以母線負(fù)序電 壓或低電壓判據(jù)作為防止誤判手段。 本發(fā)明利用快速切換裝置現(xiàn)有采集量，通過(guò)邏輯運(yùn)算與組合，實(shí)現(xiàn)期望目標(biāo)。
本發(fā)明的有益效果是將本發(fā)明方法應(yīng)用于電源快速切換，可以有效避免用戶最 擔(dān)心的誤切換造成事故擴(kuò)大的問(wèn)題，使電源快速切換可以更加有效的應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)變電 站，為企業(yè)的連續(xù)安全生產(chǎn)提供支撐。尤其是不再單純依靠外部接點(diǎn)進(jìn)行閉鎖，即使進(jìn)線開(kāi) 關(guān)處的閉鎖不能正常工作時(shí)也能使電源快速切換裝置閉鎖。能實(shí)現(xiàn)電源快速切換裝置的工 業(yè)企業(yè)變電站的安全應(yīng)用。


圖1 :典型的工業(yè)企業(yè)變電站接線及運(yùn)行方式；
圖2 :本發(fā)明完整的閉鎖邏輯圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明將方向電流判據(jù)、負(fù)序電壓判據(jù)及低電壓判據(jù)融入到電源快速切換裝置， 構(gòu)成閉鎖邏輯；正常運(yùn)行時(shí)，進(jìn)線開(kāi)關(guān)處電流幅值小于額定值，方向流向工作母線，工作母 線電壓幅值在95% 105%之間，相序?yàn)檎?。?dāng)工作母線及其所帶設(shè)備發(fā)生不對(duì)稱故障 或?qū)ΨQ故障時(shí)，電流幅值增大，方向流向工作母線，母線出現(xiàn)較大的負(fù)序電壓或低電壓。
以電流幅值增大及方向流向工作母線作為外電源故障檢測(cè)的主判據(jù)。
以母線負(fù)序電壓和低電壓判據(jù)作為防止誤判手段。 正常情況下，圖1所示開(kāi)關(guān)1DL處的電流方向應(yīng)該流向母線，幅值低于額定值運(yùn) 行，工作母線三相電壓幅值應(yīng)在額定的95% 105%之間運(yùn)行，相序?yàn)檎?，即?fù)序電壓應(yīng) 接近于零。將故障分為兩種情況分別進(jìn)行說(shuō)明一、當(dāng)工作母線及其所帶設(shè)備發(fā)生單相或兩 相故障時(shí)，進(jìn)線開(kāi)關(guān)處對(duì)應(yīng)相的電流增大為故障電流，方向流向工作母線，母線產(chǎn)生較大的 負(fù)序電壓；二、當(dāng)發(fā)生三相對(duì)稱故障時(shí)，進(jìn)線開(kāi)關(guān)處三相電流都表現(xiàn)為故障電流，方向流向 工作母線，母線三相電壓降低。1DL、2DL均為開(kāi)關(guān)(斷路器)。 故障電流識(shí)別元件1 > Iw，其中I為單相電流，I^為整定值，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)額定電流 及可能存在的最大負(fù)荷電流進(jìn)行校驗(yàn)整定；
電流方向識(shí)別元件
-卯° <arg~^~<W
，
—90° <arg~;~ <卯°， ey"C7 ，
—90' <arg~;~~ <90° 其中a為最大靈敏角，取45度。 負(fù)序電壓元件U2 > U^t，其中U2為工作母線負(fù)序電壓，U2srt為負(fù)序電壓門(mén)檻值；
低電壓元件UMX < U^，其中Umax為工作母線三相電壓的最大值，Usrt為電壓整定 值。 通過(guò)組合上述各元件，即可得到一個(gè)既靈敏又可靠的閉鎖邏輯，如圖2。最終實(shí)現(xiàn) 電源快速切換裝置的工業(yè)企業(yè)變電站的安全應(yīng)用。 該判據(jù)需要裝置接入進(jìn)線開(kāi)關(guān)處的三相電流和母線三相電壓。裝置程序在每個(gè) 采樣中斷都判斷該閉鎖邏輯是否滿足，一旦所有條件滿足，經(jīng)內(nèi)部設(shè)定延時(shí)閉鎖裝置的切 換狀態(tài)，直到檢測(cè)該閉鎖邏輯不滿足，裝置才自動(dòng)進(jìn)入充電邏輯判斷，進(jìn)行切換的各邏輯判 斷。 邏輯中，Isrt為過(guò)流定值，可整定，應(yīng)躲過(guò)可能存在的最大負(fù)荷電流；U2srt為負(fù)序電 壓門(mén)檻值，內(nèi)部固定為8V ;Uset為判斷低壓的定值，內(nèi)部固定為60%額定電壓；t為延時(shí)，固 定為25ms。 圖2中邏輯符號(hào)的定義 "&"表示邏輯"與"；"+ "表示邏輯"或"。
權(quán)利要求
基于方向電流的工業(yè)企業(yè)電源快速切換裝置閉鎖方法，其特征是當(dāng)工作母線及其所帶設(shè)備發(fā)生不對(duì)稱故障或?qū)ΨQ故障時(shí)，電流幅值增大，母線進(jìn)線開(kāi)關(guān)處的方向電流流向工作母線判據(jù)、母線出現(xiàn)大的負(fù)序電壓或母線低電壓判據(jù)，識(shí)別出故障是否發(fā)生在工作母線及其所帶負(fù)荷，構(gòu)成閉鎖邏輯；1)故障電流識(shí)別判據(jù)I＞Iset，其中I為某相的單相電流，Iset為整定值；2)方向電流識(shí)別判據(jù)某二相間電壓與相對(duì)應(yīng)的電流夾角在-90～90度之間，即若滿足下列三式中任一式條件，式1式2式33)負(fù)序電壓判據(jù)U2＞U2set，其中U2為工作母線負(fù)序電壓，U2set為負(fù)序電壓門(mén)檻值；4)低電壓判據(jù)Umax＜Uset，其中Umax為工作母線三相電壓的最大值，Uset為電壓整定值；在滿足判據(jù)1)、2)和3)或滿足判據(jù)1)、2)和4)的條件下，則電源快速切換裝置閉鎖。F2009102643175C00011.tif,F2009102643175C00012.tif,F2009102643175C00013.tif
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于方向電流的工業(yè)企業(yè)電源快速切換裝置閉鎖方法，其特征是Isrt為過(guò)流定值，按躲過(guò)工作母線上負(fù)荷綜合起動(dòng)時(shí)的工作電流整定；U2srt為負(fù)序電壓門(mén)檻值，內(nèi)部固定為8V。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于方向電流的工業(yè)企業(yè)電源快速切換裝置閉鎖方法，其特征是Usrt為判斷低壓的定值，內(nèi)部固定為60%額定電壓。
全文摘要
基于方向電流的工業(yè)企業(yè)電源快速切換裝置閉鎖方法，其特征是當(dāng)工作母線及其所帶設(shè)備發(fā)生不對(duì)稱故障或?qū)ΨQ故障時(shí)，電流幅值增大得故障電流識(shí)別判據(jù)，母線進(jìn)線開(kāi)關(guān)處的方向電流流向工作母線的判據(jù)、以及母線出現(xiàn)大的負(fù)序電壓或母線低電壓判據(jù)，識(shí)別出故障是否發(fā)生在工作母線及其所帶負(fù)荷，構(gòu)成閉鎖邏輯；本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化組合相關(guān)獨(dú)立判據(jù)，形成一個(gè)有效可靠的閉鎖方法，要點(diǎn)是能夠識(shí)別出電源切換下側(cè)的工作母線和負(fù)荷設(shè)備發(fā)生的故障，此種故障情況下，如果電源切換誤動(dòng)，則會(huì)將備用電源投入故障之中，造成事故的擴(kuò)大。所以，此方法通過(guò)合理的設(shè)置可在此類(lèi)故障情況下有效閉鎖切換，確保安全。
文檔編號(hào)H02J9/06GK101714779SQ20091026431
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者宗洪良, 李 杰, 苗世華 申請(qǐng)人:江蘇金智科技股份有限公司