CN101795017A - 基于频率及电压变化量的工业企业电源快速切换起动方法 - Google Patents

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苗世华
李�杰
宗洪良
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Abstract

基于频率及电压变化量的工业企业电源快速切换起动方法，当进线或变压器上侧开关因线路或变压器故障跳开后，工作母线电压及频率出现异常，偏离正常运行范围，装置测量电压幅值和频率的变化，在同时达到下述电压幅值和频率判据时，快速启动：1)电压幅值判据：|Umax-Ue|＞Uset，2)频率判据：|fmax-f|＞fset，3)当PT断线时，闭锁该起动条件；本发明通过优化组合相关独立判据，形成一个有效可靠的起动方法，能够在第一时间准确识别出电源侧发生的故障，从而快速起动电源切换。解决了在工作母衔上还接有发电机的变电站正常运行时进线开关处电流幅值太小从而导致现有起动方法不适应的问题。

Description

基于频率及电压变化量的工业企业电源快速切换起动方法
技术领域
本发明涉及一种工业企业电源快速切换装置的起动方法，主要适用于石化、钢铁、冶金、煤炭等工业企业的中高压变电所的电源切换装置，可以在工作电源发生故障情况下快速起动切换，将备用电源投入。
背景技术
工业企业变电站一般采用双电源供电模式以提高供电可靠性。根据运行方式的不同，备用电源分为热备用和冷备用。当工作电源发生各种影响到生产负荷正常运行的异常或故障后，必须快速地将备用电源投入，以保证生产的正常进行。目前通常使用备自投装置来实现工作电源和备用电源之间的切换，但由于备自投装置自身的特点导致备用电源投入需要若干秒，此时工作母线电压已经降至20％以下，即使备用电源投入，生产负荷也会因工作电压太低而跳机，大量电机的再启动基本已无法实现。更有一些工业企业索性将备自投退出运行。
针对上述情况，基于发电厂厂用电源快速切换装置(以下简称装置)的成熟经验，结合工业企业变电站的特点，开发出专门用于该领域的工业企业电源快速切换装置，利用快速及同期捕捉原理可以在几百毫秒内，最快100ms左右就将备用电源投入，使工作母线电压保持在70％以上，确保生产负荷的连续运行。随着在石化、钢铁等企业的顺利实施和成功应用，极大地降低了企业因故障等计划外停电造成的损失，取得了良好的社会效益和经济效益，得到用户的充分肯定。
装置之所以能够在很短的时间内完成电源的切换，快速及同期捕捉的实现方式固然重要，同样重要的就是要能够在故障发生后尽快地起动切换逻辑。工业企业变电站接线及运行情况复杂多变，要针对不同的运行方式及故障类型设计开发相应的快速起动逻辑。如图1，在工作母线以下只有负荷，无发电机，即正常运行时开关(断路器)1DL处的电流只可能流向母线，装置利用功率方向起动或无流起动等判据可在工作电源发生任何故障情况下快速起动装置的切换逻辑。如图2，在工作母线不只有生产负荷，还接有发电机，该发电机向负荷供电，负荷少的情况下还可能向电网倒送电，即正常运行时开关1DL处的电流可能很小，甚至会流向上级电网，这种情况下，装置现有的起动条件就无法在故障的第一时刻起动切换逻辑。所以，有必要开发适用于此情况下的快速起动判据。
发明内容
本发明的目的是：提出一种工业企业电源快速切换的起动方法，通过切换装置自身采集的相关信息，准确判断出电源侧发生的故障，快速起动切换，将备用电源投入，尤其提出在工作母线不但接有生产负荷，还接有发电机的情况下工业企业电源快速切换的起动方法，以解决工企变电站在某些特殊运行工况下的电源侧故障无法快速识别的问题。
本发明的技术方案是：基于频率及电压变化量的工业企业电源快速切换装置起动条件，利用工作母线电压幅值及频率在工作电源因故障而跳开后的变化量，确认工作电源故障而起动切换。
当进线或变压器上侧开关因线路或变压器故障跳开后，工作母线电压及频率出现异常，偏离正常运行范围，装置测量电压幅值和频率的变化，在同时达到下述判据时，快速启动：
1)电压幅值判据：|Umax-Ue|＞Uset，其中Umax为装置测量工作母线的最大线电压，Ue为额定电压，Uset为整定值；
2)频率判据：|fmax-f|＞fset，其中fmax为装置测量通过工作母线电流的频率最大值且对三相分别进行测频，f为工频50Hz，fset为整定值；
但在PT断线时，闭锁该起动条件。
本发明方法利用快速切换装置现有采集量，通过逻辑运算与组合，实现期望目标。
本发明的有益效果是：通过组合上述各判据(元件)，即可得到一个既灵敏又可靠的闭锁逻辑，可参见图3。本发明在工作母线不但接有生产负荷，还接有发电机的情况下实现工业企业电源快速切换的起动方法，解决了工企变电站在某些特殊运行工况下的电源侧故障无法快速识别的问题。最终实现电源快速切换装置的工业企业变电站的成功应用。
附图说明
图1：不带发电机的工业企业变电站接线图
图2：带发电机的工业企业变电站接线图
图3：基于电压及频率变化量的起动条件逻辑
具体实施方式
图1中，工作母线只接有负荷，无发电机，即正常运行时开关1DL处的电流只可能流向母线，则利用功率方向起动或无流起动等判据可在工作电源发生任何故障情况下快速起动装置的切换逻辑。
图2所示正常情况下，工作母线的三相电压幅值应在额定的95％～105％之间运行，频率为50Hz。当进线或变压器上侧开关因线路或变压器故障跳开后，工作母线电压及频率必然出现异常，偏离正常运行范围。装置利用这个特性以最快的速度捕捉到电压幅值和频率的变化，快速启动。
电压幅值判据：|Umax-Ue|＞Uset，其中Umax为工作母线最大线电压，Ue为额定电压，Uset为整定值；Uset为整定值，取额定电压的5-30％；常用10％额定电压为整定值。
频率判据：|fmax-f|＞fset，其中fmax为工作母线频率最大值(对三相电压分别进行测频)，f为工频50Hz，fset为整定值。fset为整定值的范围一般取0.5-2Hz
该判据需要装置接入工作母线三相电压。装置程序在没有闭锁的情况下每个采样中断都判断该起动条件是否满足，一旦所有条件满足，经内部设定延时起动切换逻辑。由于电压及频率的测量都来源于工作母线的二次PT，所以要判断是否有PT断线，一旦PT断线，则装置所采集电压及频率都不可信，此时闭锁该起动条件。t为25ms延时。
图3中逻辑符号的定义：“&”表示逻辑“与”。

Claims (3)

1.基于频率及电压变化量的工业企业电源快速切换起动方法，其特征是利用工作母线电压幅值及频率在工作电源因故障而跳开后的变化量，确认工作电源故障而起动切换，当进线或变压器上侧开关因线路或变压器故障跳开后，工作母线电压及频率出现异常，偏离正常运行范围，装置测量电压幅值和频率的变化，在同时达到下述电压幅值和频率判据时，快速启动：
1)电压幅值判据：|Umax-Ue|＞Uset，其中Umax为装置测量工作母线的最大线电压，Ue为额定电压，Uset为整定值；
2)频率判据：|fmax-f|＞fset，其中fmax为装置测量通过工作母线电流的频率最大值且对三相分别进行测频，f为工频50Hz，fset为整定值；
3)当PT断线时，则闭锁该起动条件。
2.由权利要求1所述的基于频率及电压变化量的工业企业电源快速切换起动方法，其特征是Uset整定值取额定电压的5-30％；
3.由权利要求1所述的基于频率及电压变化量的工业企业电源快速切换起动方法，其特征是整定值fset取0.5-2Hz。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102723773A (zh) * 2011-10-31 2012-10-10 中国石油化工股份有限公司 基于频率变化方向的电源快速切换装置同期捕捉合闸方法
CN103490502A (zh) * 2013-08-23 2014-01-01 湖南骏泰浆纸有限责任公司 一种智能备自投装置控制方法
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