CN101369739A - 一种三段母线二分段开关备自投装置及备自投方法 - Google Patents

Abstract

一种三段母线二分段开关备自投装置，属供配电领域。包括两个电源进线断路器、三个母线段和两个分段断路器，其在两个分段断路器处，设置两个备自投装置；备自投装置具有电流、电压检测回路和控制电路；电流检测回路取两路进线电流互感器的信号作为“无流”判据，取所对应分段断路器的电流信号作为“过流”判据，电压检测回路分别取与其所对应分段断路器相邻的两母线段的电压信号作为“有/无压”判据；备用电源自动投入装置包括充电判别电路、第一、第二启动条件判断电路、备自投动作电路和后加速动作电路。本发明还公开了上述装置的备自投方法。其实现了三段母线不同的运行方式下各进线事故时的电源快速自动切换，保障了事故状态下的供电可靠性。

Description

一种三段母线二分段开关备自投装置及备自投方法

技术领域

本发明属于供配电的控制装置或系统之领域，尤其涉及一种用于紧急或备用电源的投入/解除装置。

背景技术

备自投装置，即备用电源自动投入装置(或称为备用电源自投装置)，是电力系统中为了提高供电可靠性而装设的自动装置，对提高多电源供电负荷的供电可靠性，保障连续供电具有重要的作用，其作用是当工作电源因故障或其他原因消失后，迅速地断开工作电源，并将备用电源投入工作。

备自投装置从逻辑原理上讲属于简单逻辑运算，其可靠性直接影响着整个变电站乃至整个电网系统的安全稳定运行，稍有不慎就会导致系统部分停电乃至全站大面积停电。

目前，备自投装置已广泛应用于各种电压等级的变、配电站(所)，公告日为2003年9月10日，公告号为CN 2572648Y的中国专利“双路电源切换开关的自动控制装置”、公开日为2008年7月23日，公开号为CN 101227091A的中国发明专利申请“智能所用电系统”以及公告日为2007年11月21日，公告号为CN200979999Y的中国专利“备自投装置”，披露了与“备自投”相关的技术方案。

但是，现有备用电源自投装置通常用于双进线、二段母线、一分段开关的变(配)电所主接线形式(如说明书附图1所示，其中，210′为自动切换电器控制器，211′为运行方式切换器，212′为定时器，221′为一段母线，222′为二段母线，230′为电动操作机构；整个备自投装置的具体说明可参见公告号为CN 200979999Y的中国专利“备自投装置”中的相关说明)，对于双进线、三段母线、二分段开关的变(配)电所主接线形式，现有的备自投装置还没有很好的解决方案。

有些备自投装置生产厂家将二段母线、一分段开关的自备投装置生搬硬套地用于三段母线二分段开关主接线中，其保护性能是不完善的，供电的可靠性也低。

举个例子来说，在某大型项目建设中，由某大型专业设计院设计的双电源进线、三段母线、二分段开关主接线备自投方案(如说明书附图2所示)是：采用双电源进线供电运行方式，且当一/三分段开关300″处在分闸位置，二/三分段开关400″处在合闸位置时，一/三分段备自投装置302″投用，二/三分段备自投装置402″退出。

在该备自投方案中，当二段母线201″因上级系统发生故障而低电压时(届时电源进线开关200″很有可能因低电压保护动作而自动跳闸)，备自投装置402″将先分断二/三分段开关400″，然后合上一/三分段开关300″。

这样的备自投方案，由于此时电源进线开关200″以及二/三分段开关400″均处于断开状态，将会导致三段母线301″短时失电、二段母线201″长时间失电，造成二段母线下的负载(诸如变压器、电动机、配电子站等)大面积失电。

一套完善的备自投逻辑方案，应考虑装置实际运行环境的问题。备自投装置的设计应避免求全思想，任何不切实际地追求适应一切故障情况甚至臆想的稀有故障情况的装置均会因自投逻辑过分复杂而大大降低可靠性。设计良好的备自投装置应该是在满足常见运行方式下，充分考虑相关环节，在供电系统可靠性与控制装置可靠性之间取得合理的优化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三段母线二分段开关备自投装置及备自投方法，其通过采用两只备自投装置的投/退方式实现了三段母线不同的运行方式下的各进线事故时的电源快速自动切换，所用逻辑判断方法简洁明了，能适应各种运行方式，能自动识别熔断器熔断等故障，可有效地预防事故扩大，防止倒送电现象的发生，大大提高了事故状态下的供电可靠性。

本发明的技术方案是：提供一种三段母线二分段开关备自投装置，包括第一、第二电源进线断路器、第一至第三母线段和第一、第二分段断路器，其第一、第二电源进线断路器出线端分别与第一、第二母线段对应连接，第一分段断路器设置在第一、第三母线段之间，第二分段断路器设置在第三、第二母线段之间，在两个电源进线端和第一、第二分段断路器处分别依次设置有第一至第四电流互感器，在第一至第三母线段分别依次设置有第一至第三电压互感器，其特征是：在第一和第二分段断路器处，分别对应设置第一、第二备用电源自动投入装置及其附件；当第一进线断路器带第一、第三母线段，第二进线断路器带第二母线段运行时，其第一分段断路器在“运行”位置，第一备用电源自动投入装置的开关或压板设置在“退出”位置，第二分段断路器在“热备用”位置，其第二备用电源自动投入装置的开关或压板设置在“投入”位置；当第一进线断路器带第一母线段，第二进线断路器带第三、第二母线段运行时，第一分段断路器在“热备用”位置，其第一备用电源自动投入装置的开关或压板设置在“投入”位置，第二分段断路器在“运行”位置，其第二备用电源自动投入装置的开关或压板设置在“退出”位置；所述的第一、第二备用电源自动投入装置具有交流电流检测回路、交流电压检测回路和控制电路。

具体的，所述各备用电源自动投入装置的交流电流检测回路共有5组，其中2组取自于两路进线电流互感器的信号作为“无流”判据，3组取自于所对应的分段断路器的电流信号作为“过流”判据。

所述各备用电源自动投入装置的交流电压检测回路共有6组，分别取自于与其所对应分段断路器相邻的两段母线的电压互感器，作为“有压”或“无压”判据。

所述的备用电源自动投入装置包括充电判别电路、第一启动条件判断电路、第二启动条件判断电路、备自投动作电路和后加速动作电路。

所述备用电源自动投入装置的充电判别电路是一个与门电路，当满足备自投压板在“投入”位置、进线断路器在“合后”位置、分段断路器在“跳闸”位置时，电路导通。

所述备用电源自动投入装置的第一、第二启动条件判断电路分别由2个与门和1个或门组成，该电路中的“有压”判据为或门，定值选取70V；该电路中的“无压”判据为与门，定值选取25V；其“无流”判据取所对应的进线电流互感器的一相电流，其定值取0.1A。

所述备用电源自动投入装置的备自投动作电路由4个与门电路组成，当备自投启动单元输出信号后，经延时1.1秒分断进线断路器。

所述备用电源自动投入装置的后加速动作电路由2个与门和1个或门所组成，当第一分段断路器合在事故仍存在的母线上时，发出将第一分段断路器自动分闸的信号。

进一步的，所述备用电源自动投入装置的启动条件判断电路的启动判据为与门，若同时满足进线电流互感器无流、本侧电压互感器无压、对侧电压互感器有压，且进线断路器未发生过流跳闸连锁条件时，启动单元便输出“启动”信号。

所述备用电源自动投入装置的启动判据中加有进线断路器的过流跳闸的限制条件，当事故发生在母线上或者事故发生在出线，但出线断路器因故拒跳闸却越级跳闸到进线断路器的情况发生时，闭锁备用电源自动投入装置，禁止其发出“启动”信号。

所述第一、第二进线断路器的分闸判断条件为，备用电源自动投入装置投用、工作进线断路器无流、与工作进线断路器连接的母线段无压、备用母线段有压、工作进线断路器的过流保护没有动作、延时1.1秒；

所述第一、第二分段断路器的合闸判断条件为，备用电源自动投入装置投用、工作进线断路器在跳位、延时0秒；

所述第一、第二分段断路器的分闸判断条件为，备用电源自动投入装置投用、分段过流、母线低电压、延时0秒。

本发明还提供了一种上述的三段母线二分段开关备自投装置的备自投方法，其主回路接线采用第一进线断路器带第一母线段，第二进线断路器带第二、第三母线段的运行方式，其特征是：

第一分段断路器在“热备用”位置，其第一备用电源自动投入装置开关或压板设置在“投入”位置，第二分段断路器在“运行”位置，其第二备用电源自动投入装置开关或压板设置在“退出”位置；

当第一母线段发生无流、无压故障时，第一备用电源自动投入装置分断与第一母线段相连的第一进线断路器，第一进线断路器分断后，第一备用电源自动投入装置自动合上第一分段断路器，保障第一母线段的安全供电；

当第一分段断路器合上后，若在第一进线断路器负荷侧发生故障，则快速分断第一分段断路器，保障第二、第三母线段的安全供电；

当第三母线段及第二母线段发生无流、无压故障时，第一备用电源自动投入装置分断与第二母线相连的第二进线断路器，第二进线断路器分断后，第一备用电源自动投入装置自动合上第一分段断路器，保障第三母线段和第二母线段的安全供电；

当第一分段断路器合上后，若在第三母线段或第二母线段的负荷侧发生故障，则快速分断第一分段断路器，保障第一母线段的安全供电。

本发明还提供了另一种上述的三段母线二分段开关备自投装置的备自投方法，其主回路接线采用第一进线断路器带第一、第三母线段，第二进线断路器带第二母线段的运行方式，其特征是：

第一分段断路器在“运行”位置，其第一备用电源自动投入装置开关或压板设置在“退出”位置，第二分段断路器在“热备用”位置，其第二备用电源自动投入装置开关或压板设置在“投入”位置；

当第一母线段及第三母线段发生无流、无压故障时，第二备用电源自动投入装置分断与第一母线段相连的第一进线断路器，第一进线断路器分断后，自动合上第二分段断路器，保障第一母线段和第三母线段的安全供电；

当第二分段断路器合上后，若在第一母线段或第三母线段的负荷侧发生故障，则快速分断第二分段断路器，保障第二母线段的安全供电；

当第二母线段发生无流、无压故障时，第二备用电源自动投入装置分断与第二母线段相连的第二进线断路器，第二进线断路器分断后，自动合上第二分段断路器，保障第二母线段的安全供电；

当第二分段断路器合上后，若在第二母线段的负荷侧发生故障，则快速分断第二分段断路器，保障第一母线段的安全供电。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.通过采用两只备自投装置的投、退方式实现了三段母线不同的运行方式下的各进线事故的电源快速自动切换；

2.通过采用三相电压无压与门电路和三相有压或门电路预防了熔断器熔断导致的误动作；

3.通过采用进线过流跳闸闭锁装置启动的方法预防了备用电源切换到故障母线上；

4.通过采用事故回路进线断路器处于“跳闸”位置的确认，预防了备用电源倒送到事故进线；

5.通过分段断路器设置的复合电压过流保护电路进一步地预防了备自投装置的误动或拒动；

6.通过合适的启动延时保障电机再次启动的需要。

附图说明

图1是现有常见的双进线、二段母线、一分段开关系统主接线备自投方案；

图2是某大型项目双电源进线、三段母线、二分段开关系统主接线图；

图3是本发明备自投装置运行方式1结构图；

图4是本发明备自投装置运行方式2结构图；

图5是第一备自投装置302的外部接线图；

图6是第二备自投装置402的外部接线图；

图7是第一备用电源自动投入装置的逻辑电路图；

图8是第二备用电源自动投入装置的逻辑电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1中，正常运行时，两路进线断路器1DL、2DL合闸接通，分段断路器3DL处于跳闸断开状态，当进线断路器1DL(或2DL)回路出现过流、失压等故障时，在自动切换电器控制器210′的控制下，进线断路器1DL(或2DL)跳闸断开，分段3DL合闸接通，以保证第一母线段2211′和第二母线段222′的不间断连续供电。

图2中，由某大型专业设计院设计的双电源进线、三段母线、二分段开关主接线备自投方案是：采用双电源进线供电运行方式，且当一/三分段开关300″处在分闸位置，二/三分段开关400″处在合闸位置时，一/三分段备自投装置302″投用，二/三分段备自投装置402″退出。

在该备自投方案中，当二段母线201″因上级系统发生故障而低电压时(届时电源进线开关200″很有可能因低电压保护动作而自动跳闸)，备自投装置402″将先分断二/三分段开关400″，然后合上一/三分段开关300″。

这样的备自投方案，由于此时电源进线开关200″以及二/三分段开关400″均处于断开状态，将会导致三段母线301″短时失电、二段母线201″长时间失电，造成二段母线下的负载(诸如变压器、电动机、配电子站等)大面积失电。

图3、图4中，本装置包括第一、第二电源进线断路器100、200、第一至第三母线段101、201、301和第一、第二分段断路器300、400，其第一、第二电源进线断路器100、200出线端分别与第一、第二母线段101、201对应连接，第一分段断路器300设置在第一、第三母线段101、301之间，第二分段断路器400设置在第三、第二母线段301、201之间，在两个电源进线端和第一、第二分段断路器处分别设置有第一至第四电流互感器103、203、303、403，在第一至第三母线段分别设置有第一至第三电压互感器104、204、304，第一、第二分段断路器300、400上分别对应设置了两只备用电源自动投入控制器302、402和两副投/退压板306、406。

在本技术方案中，当第一进线断路器带第一、第三母线段，第二进线断路器带第二母线段时，第一分段断路器在“运行”位置，其第一备用电源自动投入装置开关或压板设在“退出”位置，第二分段断路器在“热备用”位置，其第二备用电源自动投入装置开关或压板设在“投入”位置(相当于图4所示情况)。

当第一进线断路器仅带第一母线段，第二进线断路器带第三、第二母线段时，其第一备用电源自动投入装置设在“投入”位置，其第二备用电源自动投入装置设在“退出”位置(相当于图3所示情况)。

上述的第一、第二备用电源自动投入装置至少包括交流电流检测回路、交流电压检测回路和控制电路。

具体地，各备用电源自动投入装置的交流电流检测回路共有5组，其中2组取自于两路进线电流互感器的信号作为“无电流”(简称为“无流”)判据，3组取自于所对应的分段断路器的电流信号作为“过电流”(简称为“过流”)判据；各备用电源自动投入装置的交流电压检测回路共有6组，分别取自于与其所对应分段断路器相邻的两段母线的电压互感器，作为“有电压”(简称为“有压”)或“无电压”(简称为“无压”)判据。

上述的控制电路为逻辑控制电路、单片机电路、嵌入式PC机、可编程逻辑控制器或PC机。

其备用电源自动投入装置包括充电判别电路、第一启动条件判断电路、第二启动条件判断电路、备自投动作电路和后加速动作电路。

其备用电源自动投入装置的充电判别电路是一个与门电路，当满足备自投压板投入进线断路器在合后位、分段断路器跳位时，电路导通。

其备用电源自动投入装置的第一、第二启动条件判断电路分别由2个与门和1个或门组成，该电路中的“有压”判据为或门，定值选取70V；该电路中的“无压”判据为与门，定值选取25V；“无流”判据取所对应的进线电流互感器的一相电流，其定值取0.1A。

其备用电源自动投入装置的备自投动作电路由4个与门电路组成，当备自投启动单元输出信号后，经延时1.1秒后分断进线断路器。

其备用电源自动投入装置的后加速动作电路由2个与门和1个或门所组成，当第一分段断路器合在事故仍存在的母线上时，发出将第一分段断路器自动分闸的信号。

其备用电源自动投入装置的启动条件判断电路的启动判据为与门，若同时满足进线电流互感器“无流”、本侧电压互感器“无压”、对侧电压互感器“有压”，且进线断路器未发生“过流跳闸”连锁条件时，启动单元便输出“启动”信号。

其备用电源自动投入装置的启动判据中加有进线断路器的“过流跳闸”的限制条件，当事故发生在母线上或者事故发生在出线，但出线断路器因故拒跳闸却越级跳闸到进线断路器的情况发生时，闭锁备用电源自动投入装置，禁止其发出“启动”信号。

其第一、第二进线断路器的分闸判断条件为：备自投装置投用、工作进线断路器无流、与工作进线断路器连接的母线无压、备用母线有压、工作进线断路器的过流保护没有动作、延时1.1秒。

其第一、第二分段断路器的合闸判断条件为：备自投装置投用、工作进线断路器在跳位、延时0秒。

其第一、第二分段断路器的分闸判断条件为：备自投装置投用、分段过流、母线低电压、延时0秒。

上述备用电源自动投入装置与各断路器、电流互感器或电压互感器的连接方式参见说明书附图5、图6及其说明。

上述备用电源自动投入装置的启动条件、逻辑电路，参见说明书附图7、图8及其说明。

在实际运行过程中，上述备用电源自动投入装置用于4台断路器100、200、300、400的事故状态下的继电保护，并由上述4台断路器向备用电源自动投入控制器302、402提供各断路器的闭合/断开状态信号。

第一、第二进线断路器100、200的型号可选HS3110M-12MF-C，技术参数为31.5KA，1250A，DC220V，AC6000V；第一、第二分段断路器300、400的型号可选HS3110M-12MF-C，技术参数为31.5KA，1250A，DC220V，AC6000V；第一至第四电流互感器103、203、303、403的型号可选LZZB(A)-12C1，0.5/5P20，15VA/20VA，其作用是向自动投入控制器302、402提供交流电流信号；第一至第三电压互感器104、204、304的型号可选JDZX9-6G、0.5/3P，50VA/50VA，其作用是向自动投入控制器302、402提供交流电压信号。

两套备用电源自动投入控制器302、402由5个电压、电流模拟量信号采集电路、8个开关量采集电路、1个逻辑判断电路及4个出口继电器等元件组成。

其5个交流信号源取自于对应的电流互感器和电压互感器，8个开关量信号取自于断路器操动机构、投/退压板，4个出口继电器动作信号分别接到断路器100、200、300、400的控制系统中的“合闸”或“分闸”回路。

由于电压/电流模拟量信号采集电路、开关量采集电路、逻辑判断电路、出口继电器、断路器操动机构、投/退压板以及断路器控制系统中的“合闸”或“分闸”回路均为变配电系统继电保护专业中的现有技术，其具体原理、线路或接线方式在此不再叙述。

本领域的普通技术人员，在了解和掌握了本发明的发明目的和解决问题的思路后，完全可以不经过创造性的劳动，再现本发明中的技术方案，实现其基本的技术效果。

图3中的第一进线断路器100仅带第一母线段101，第一分段断路器300是在“热备用”位置，分段断路器400是在“运行”位置，第二进线断路器200带第二、第三母线段201和301。

因此，第一备自投装置302的投/退压板306设在“投入”位置，第二备自投装置402的投/退压板406设在“退出”位置。

图4中的第一进线断路器100带第一、第三母线段101和301，第一分段断路器300是在“运行”位置；第二分段断路器400是在“热备用位”置，进线断路器200带第二母线段201。

因此，第一备自投装置302的投/退压板306设在“退出”位置，第二备自投装置402的投/退压板406设在“投入”位置。

图5是第一备自投装置302的外部端子接线图，其中，

第一电流互感器103A相二次侧103Ia、103Ian接P10-7、P9-7端子。

第二电流互感器203A相二次侧203Ia、203Ian接P10-8、P9-8端子。

第一电压互感器104A、104B、104C相二次侧104Ua、104Ub、104Uc接P10-1、P10-2、P10-3端子。

第三电压互感器304A、304B、304C相二次侧304Ua、304Ub、304Uc接P9-1、P9-2、P9-3端子。

第一电流互感器303A、303B、303C相二次侧303Ia、303Ib、303Ic、接P10-9、P10-10、P10-11端子。

第一备用电源自动投入控制器的投/退压板306接P1-9端子。

第一进线断路器100“跳”位、“合后”位接点接P4-1和P4-2端子。

第二进线断路器200“跳”位、“合后”接点接P4-3和P4-4端子。

第一分段断路器300“跳”位、“合后”接点接P4-5和P4-6端子。

第一进线断路器100“跳闸”回路接P5-11和P5-12端子。

第二进线断路器200“跳闸”回路接P5-14和P5-15端子。

第一分段断路器300“跳闸”回路接P6-1和P6-2端子。

第一分段断路器300“合闸”回路接P6-3和P6-4端子。

正、负直流电源端+3000KM、-300KM接P2-1和P2-2端子。

图6是第二备自投装置402的外部端子接线，其原理、接线规则与图5所示的第一备自投装置302相似。

不同的是，第四电压互感器404A、404B、404C相二次侧404Ua、404Ub、404Uc接P9-1、P9-2、P9-3端子。

第四电流互感器403A、403B、403C相二次侧403Ia、403Ib、403Ic接P10-9、P10-10、P10-11端子。

第二备用电源自动投入控制器投/退压板406接P1-9端子。

第二分段断路器400“跳”位、“合后”位端子接P4-5和P4-6端子。

第二分段断路器400“跳闸”回路接P6-1和P6-2端子。

第二分段断路器400“合闸”回路接P6-3和P6-4端子。

正、负直流电源端+4000KM、-400KM接P2-1和P2-2端子。

图7中，第一备自投装置302的逻辑判断电路包括备自投装置充电判别电路801、第一启动条件判断电路802、第二启动条件判断电路803、备自投动作电路804以及第一分段断路器300的后加速动作电路805所组成。

其备自投装置充电判别电路801是一个4输入端与门电路，当满足“第一压板306投入”、“第一进线断路器100合后位”、“第二进线断路器200合后位”、“第一分段断路器300跳位”时，电路导通。

第一启动条件判断电路802由2个与门和1个或门组成。

该电路中的“有压”判据为或门电路，其定值选取70V(继保二次回路的额定电压为100V)，即三相电压104Ua、104Ub、104Uc中只要有一相电压大于或等于70V便判断为“有压”，以预防电压回路的熔断器有可能熔断导致装置拒动。

该电路中的“无压”判据为与门电路，其定值选取25V(继保二次回路的额定电压为100V)，即三相电压304Ua、304Ub、304Uc均要小于或等于25V才能判断为“无压”，以预防电压回路的熔断器有可能熔断导致装置误动。

“无流”判据取进线第二电流互感器203的一相电流，其定值取0.1A，即只要203Ia小于或等于0.1A便判断为无流。这是因为“无流”定值既不能选取过大，也不能过小。“无流”定值若取得过大，在电压互感器断线时会造成误动；“无流”定值若取得过小则由于微机型备自投装置的零漂的存在易造成“拒动”。

第一启动条件判断电路802的启动判据为与门，即在同时满足第二电流互感器203无流、第三电压互感器304无压、第一电压互感器104有压，且第二进线断路器200未发生“过流跳闸”时，第一启动条件判断电路便输出“启动”信号。

启动判据中加上第二进线断路器200过流跳闸的限制条件，是为了防止事故发生在第二母线段201上或者事故发生在出线，但出线断路器因故拒跳闸却越级跳闸到第二进线断路器200的情况发生。因为当事故发生在第二母线段201或出线事故越级跳时，备自投装置是不应该动作的，否则有可能扩大事故范围，导致全站失电。

第二启动条件判断电路803的组成与802相似，不同的是，启动条件判断电路803的启动判据为同时满足第一电流互感器103无流、第一电压互感器104无压、第三电压互感器304有压，且第一进线断路器100未发生过流跳闸时，第二启动条件判断电路便输出“启动”信号。

备自投动作电路804由4个与门电路组成，当第一启动条件判断电路输出信号后，经延时1.1秒分断第二进线断路器200。这是因为，第二母线段201失压是备自投启动的条件，只有当第二母线段201的电源确实无压时，第一备用电源自动投入控制器302才允许启动。

所设置的启动延时躲开了系统电压的波动，另外，备自投的启动延时不宜过长，否则会影响到高压电机的启动。

在第二进线断路器200跳位的条件下，瞬时合上第一分段断路器300。不加延时地合上第一分段断路器300一方面是为了能使系统中的高压电机的启动，另一方面是为了能减小事故对其他设备的影响。

第一分段断路器300的后加速动作电路805的电路是由2个与门和1个或门所组成，其作用是，当第一分段断路器300合在事故仍存在的母线上时发出自动分闸第一分段断路器300的信号。该电路中的“无压”信号取自于第三电压互感器304的三相二次电压，“过流”的信号取自于第三电流互感器303的二次电流。“无压”的定值选取25V，“过流”的定值选取是通过短路电流计算确定的，针对前述所列设备型号及其图3所示系统主回路接线方式，可选取15A。

备自投装置采用复合电压过流保护方式是为了能够更好地识别过流是事故引起的还是系统中大量的电机启动瞬时启动引起的。前者会产生低电压，后者不会引起低电压。因此，通过这样的方法可以有效地预防电流定值选取过高而保护在事故状态下拒绝动作，同时还可以预防电流定值选取过低而保护装置在因电机启动状态下误动作，在无压、过流且第一分段断路器300处于合位的情况下瞬时将第一分段断路器300分断。

图8为第二备自投装置402的逻辑判断电路的逻辑电路图，其原理、接线与第一备用电源自动投入控制器302的逻辑判断电路的逻辑电路图(图7)相似。

不同的是在其充电判别电路806电路中，投/退压板为第二投/退压板406，分段断路器的跳位信号取自第二分段断路器400。

在其第一启动条件判断电路807中，“无压”信号取自第二电压互感器204的三相电压二次侧，“有压”信号取自第三电压互感器304的三相电压二次侧。

在其第二启动条件判断电路808中，“无压”信号取自第三电压互感器304的三相电压二次侧，“有压”信号取自第二电压互感器204的三相电压二次侧。

在其备自投动作电路809电路中，“合闸”信号送至第二分段断路器400的合闸回路。

在其第二分段断路器400的后加速动作电路810电路中，“过流”信号取自于第四电流互感器403的三相电流二次侧，断路器的“合位”信号取自于第二分段断路器400，分闸信号送至第二分段断路器400的跳闸回路。

其余同图7。

实施例1：

运行方式：第一进线断路器100单独向第一母线段101供电，第二进线断路器200同时向第二、第三母线段201和301供电(如图3所示)。

其第一分段断路器处于“热备用”位置，其第二分段断路器处于“运行”位置。

第一、第二备用电源自动投入控制器分别对应采用如图5、图6的接线方式；并采用图7、8所示的逻辑关系。

将第一投/退压板306放上，将第二投/退压板406取下。

当第二母线段201发生无流、无压故障时，第一备用电源自动投入控制器302的第一启动条件判断电路启动，经判别第二进线断路器200未过流且延时1.1秒后，分断第二进线断路器200，第二进线断路器200跳闸后，瞬间自动合上第一分段断路器300，通过第一进线断路器100、第一分段断路器300和第二分段断路器400，保障第二母线段201和第三母线段301的供电。

若第一分段断路器300合闸后，第二母线段201或第三母线段301发生“低电压”、“过电流”故障时，瞬时分断第一分段断路器300，以保障第一母线段101的安全供电。

当第一母线段101发生无流、无压故障时，第一备用电源自动投入控制器302的第二启动条件判断电路启动，经判别第一进线断路器100未过流且延时1.1秒后，分断第一进线断路器100，第一进线断路器100跳闸后，瞬间自动合上第一分段断路器300，通过第二进线断路器200、第一分段断路器300和第二分段断路器400，保障第一母线段101的供电。

若第一分段断路器300合闸后，第一母线段101发生“低电压”、“过电流”故障时，瞬时分断第一分段断路器300，以保障第二母线段201和第三母线段301的安全供电。

实施例2：

运行方式：第一进线断路器100同时向第一、第三母线段101和301供电，第二进线断路器200单独向第二母线段201供电(如图4所示)。

其第一分段断路器处于“运行”位置，其第二分段断路器处于“热备用”位置。

第一、第二备用电源自动投入控制器分别对应采用如图5、图6的接线方式；并采用图7、8所示的逻辑关系。

将第一投/退压板306取下，将第二投/退压板406放上。

当第二母线段201发生无流、无压故障时，第二备用电源自动投入控制器402的第一启动条件判断电路启动，经判别第二进线断路器200未过流且延时1.1秒后，分断第二进线断路器200，第二进线断路器200跳闸后，瞬间自动合上第二分段断路器400，通过第一进线断路器100、第一、第二分段断路器300、400，保障第二母线段201的供电。

若第二分段断路器400合闸后，第二母线段201发生“低电压”、“过电流”故障时，瞬时分断第二分段断路器400，以保障第一母线段101和第三母线段301的安全供电。

当第一母线段101或第三母线段301发生无流、无压故障时，第二备用电源自动投入控制器402的第二启动条件判断电路启动，经判别第一进线断路器100未过流且延时1.1秒后，第一进线分断断路器100，第一进线断路器100跳闸后，瞬间自动合上第二分段断路器400，通过第二进线断路器200和第二分段断路器400，保障第一母线段101和第三母线段301的供电。

若第二分段断路器400合闸后，第一母线段101或第三母线段301发生低电压、过电流故障时，瞬时分断第二分段断路器400，以保障第二母线段201的安全供电。

本备用电源自动投入控制器通过采用先进的微机保护技术，动作可靠、准确；其通过采用2只备用电源自动投入控制器的投/退方式实现了三段母线不同的运行方式下的各进线事故时的电源快速自动切换；通过采用三相电压无压与门电路和三相有压或门电路预防了熔断器熔断导致的误动作；通过采用进线过流跳闸闭锁装置启动的方法预防了备用电源切换到故障母线上；通过采用事故回路进线断路器跳位的确认，预防了备用电源倒送到事故进线；通过分段断路器设置的复合电压过流保护电路进一步地预防了备用电源自动投入控制器的误动或拒动；通过合适的启动延时保障电机再次启动的需要。

综上，本装置具有逻辑判断简单明了、能适应各种运行方式、能自动识别二次回路故障、能有效地预防事故扩大、防止倒送电并在事故状态下快速、可靠、自动恢复供电等优点。

由于微处理器电路和逻辑门电路为现有技术，故其具体原理、线路结构和工作过程在此不再叙述。

需要注意的是，上述引用的诸参考文件只应看作有助于对本申请之技术方案的理解，而不应看作是对本申请某些部分的某种限制。

以上的实施例仅仅是用来解释和说明本发明的，而不是对本发明权利要求之发明范围的限定。

特别地，申请人认为，对该技术领域的普通技术人员来说，根据以上技术方案和实施例，可以很容易地联想到其他的等同替换和/或变形。因此，本发明并不局限于上述具体实施例，其仅仅作为例子对本发明的技术方案进行详细的和/或示范性的说明。

在不背离本发明宗旨的范围内，本领域的普通技术人员，可以根据上述技术方案和/或具体实施例，通过各种等同替换，得到具有相同或相近似技术功能的技术方案，但是这些技术方案均应该包含在本发明的权利要求的范围及其等同的范围之内。

本发明可广泛用于各种电压等级变、配电所(站)的紧急或备用电源的投入/解除领域。

Claims (9)

1.一种三段母线二分段开关备自投装置，包括第一、第二电源进线断路器、第一至第三母线段和第一、第二分段断路器，其第一、第二电源进线断路器出线端分别与第一、第二母线段对应连接，第一分段断路器设置在第一、第三母线段之间，第二分段断路器设置在第三、第二母线段之间，在两个电源进线端和第一、第二分段断路器处分别依次设置有第一至第四电流互感器，在第一至第三母线段分别依次设置有第一至第三电压互感器，其特征是：

在第一和第二分段断路器处，分别对应设置第一、第二备用电源自动投入装置及其附件；

当第一进线断路器带第一、第三母线段，第二进线断路器带第二母线段运行时，其第一分段断路器在“运行”位置，第一备用电源自动投入装置的开关或压板设置在“退出”位置，第二分段断路器在“热备用”位置，其第二备用电源自动投入装置的开关或压板设置在“投入”位置；

当第一进线断路器带第一母线段，第二进线断路器带第三、第二母线段运行时，第一分段断路器在“热备用”位置，其第一备用电源自动投入装置的开关或压板设置在“投入”位置，第二分段断路器在“运行”位置，其第二备用电源自动投入装置的开关或压板设置在“退出”位置；

所述的第一、第二备用电源自动投入装置具有交流电流检测回路、交流电压检测回路和控制电路。

2.按照权利要求1所述的三段母线二分段开关备自投装置，其特征是所述各备用电源自动投入装置的交流电流检测回路共有5组，其中2组取自于两路进线电流互感器的信号作为“无流”判据，3组取自于所对应的分段断路器的电流信号作为“过流”判据；

所述各备用电源自动投入装置的交流电压检测回路共有6组，分别取自于与其所对应分段断路器相邻的两段母线的电压互感器，作为“有压”或“无压”判据。

3.按照权利要求1所述的三段母线二分段开关备自投装置，其特征是所述的备用电源自动投入装置包括充电判别电路、第一启动条件判断电路、第二启动条件判断电路、备自投动作电路和后加速动作电路。

4.按照权利要求3所述的三段母线二分段开关备自投装置，其特征是所述备用电源自动投入装置的充电判别电路是一个与门电路，当满足备自投压板在“投入”位置、进线断路器在“合后”位置、分段断路器在“跳闸”位置时，电路导通；

所述备用电源自动投入装置的第一、第二启动条件判断电路分别由2个与门和1个或门组成，该电路中的“有压”判据为或门，定值选取70V；该电路中的“无压”判据为与门，定值选取25V；其“无流”判据取所对应的进线电流互感器的一相电流，其定值取0.1A；

所述备用电源自动投入装置的备自投动作电路由4个与门电路组成，当备自投启动单元输出信号后，经延时1.1秒分断进线断路器；

所述备用电源自动投入装置的后加速动作电路由2个与门和1个或门所组成，当第一分段断路器合在事故仍存在的母线上时，发出将第一分段断路器自动分闸的信号。

5.按照权利要求3或4所述的三段母线二分段开关备自投装置，其特征是所述备用电源自动投入装置的启动条件判断电路的启动判据为与门，若同时满足进线电流互感器无流、本侧电压互感器无压、对侧电压互感器有压，且进线断路器未发生过流跳闸连锁条件时，启动单元便输出“启动”信号。

6.按照权利要求3或4所述的三段母线二分段开关备自投装置，其特征是所述备用电源自动投入装置的启动判据中加有进线断路器的过流跳闸的限制条件，当事故发生在母线上或者事故发生在出线，但出线断路器因故拒跳闸却越级跳闸到进线断路器的情况发生时，闭锁备用电源自动投入装置，禁止其发出“启动”信号。

7.按照权利要求1所述的三段母线二分段开关备自投装置，其特征是所述第一、第二进线断路器的分闸判断条件为，备用电源自动投入装置投用、工作进线断路器无流、与工作进线断路器连接的母线段无压、备用母线段有压、工作进线断路器的过流保护没有动作、延时1.1秒；

所述第一、第二分段断路器的合闸判断条件为，备用电源自动投入装置投用、工作进线断路器在跳位、延时0秒；

所述第一、第二分段断路器的分闸判断条件为，备用电源自动投入装置投用、分段过流、母线低电压、延时0秒。

8.一种如权利要求1所述的三段母线二分段开关备自投装置的备自投方法，其主回路接线采用第一进线断路器带第一母线段，第二进线断路器带第二、第三母线段的运行方式，其特征是：

第一分段断路器在“热备用”位置，其第一备用电源自动投入装置开关或压板设置在“投入”位置，第二分段断路器在“运行”位置，其第二备用电源自动投入装置开关或压板设置在“退出”位置；

当第一母线段发生无流、无压故障时，第一备用电源自动投入装置分断与第一母线段相连的第一进线断路器，第一进线断路器分断后，第一备用电源自动投入装置自动合上第一分段断路器，保障第一母线段的安全供电；

当第一分段断路器合上后，若在第一进线断路器负荷侧发生故障，则快速分断第一分段断路器，保障第二、第三母线段的安全供电；

当第三母线段及第二母线段发生无流、无压故障时，第一备用电源自动投入装置分断与第二母线相连的第二进线断路器，第二进线断路器分断后，第一备用电源自动投入装置自动合上第一分段断路器，保障第三母线段和第二母线段的安全供电；

当第一分段断路器合上后，若在第三母线段或第二母线段的负荷侧发生故障，则快速分断第一分段断路器，保障第一母线段的安全供电。

9.一种如权利要求1所述的三段母线二分段开关备自投装置的备自投方法，其主回路接线采用第一进线断路器带第一、第三母线段，第二进线断路器带第二母线段的运行方式，其特征是：

第一分段断路器在“运行”位置，其第一备用电源自动投入装置开关或压板设置在“退出”位置，第二分段断路器在“热备用”位置，其第二备用电源自动投入装置开关或压板设置在“投入”位置；

当第一母线段及第三母线段发生无流、无压故障时，第二备用电源自动投入装置分断与第一母线段相连的第一进线断路器，第一进线断路器分断后，自动合上第二分段断路器，保障第一母线段和第三母线段的安全供电；

当第二分段断路器合上后，若在第一母线段或第三母线段的负荷侧发生故障，则快速分断第二分段断路器，保障第二母线段的安全供电；

当第二母线段发生无流、无压故障时，第二备用电源自动投入装置分断与第二母线段相连的第二进线断路器，第二进线断路器分断后，自动合上第二分段断路器，保障第二母线段的安全供电；

当第二分段断路器合上后，若在第二母线段的负荷侧发生故障，则快速分断第二分段断路器，保障第一母线段的安全供电。

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