CN101872999A - 变电站低压交流电源可编程切换系统 - Google Patents

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邓世杰
王国军
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Abstract

本发明涉及一种变电站站用电智能可编程逻辑控制装置，尤其是变电站低压交流电源可编程切换系统，其特点是，包括可编程控制器，该可编程控制器通过交流采集回路与所有电源进线及母线连接从而获取进线侧三相电压和母线电压，该可编程控制器通过扩展I/O电路与相应开关连接从而获取开关位置信息，该可编程控制器还通过隔离驱动放大电路与电源开关连接从而控制相应电源开关的通、断。本发明特别适用于两套或多套N+1所用低压电源经常轮换工作的场所，在出现事故时将至少有一路电源工作，在事故消除后系统自动恢复原方式运行，完全不需要人工干预就能有效、可靠保证供电系统的持续运行，尤其适应于35-750kV无人值守变电站。

Description

变电站低压交流电源可编程切换系统
技术领域
本发明涉及一种变电站站用电智能可编程逻辑控制装置，尤其是变电站低压交流电源可编程切换系统。
背景技术
在110kV无人值守变电站中，所用电源一般采用两台站用变高压侧并列运行、低压侧一主一备工作模式。主备的切换完全依靠所用工作电源开关辅助接点直接或经延时继电器启动备用电源投入。这种所用电源主备切换电路存在着较为严重的缺陷，主要表现在以下一些方面：
  站用变所在线路运行工况受电方无法掌控。在有外接站用变的变电站中，当外接站用变所T接的线路发生单相接地或高压跌落保险单相熔断时，所用电源低压侧会出现缺相、欠压等故障，现有的所用备自切换系统受制于自身元器件缺陷制约，根本识别不出上述已出现的故障，而完成应有的自动切换工作。主备电源故障后自动投切辨识标的不完全，备自投功能基础不完善。现有切换系统主备投切判据较为简单，只是将主工作电源开关辅助接点动作作为启动备用电源唯一判据，缺乏有压与无压的检测判别，极易造成误动。在母线或引出线上发生持续性故障时，备用电源有可能会被多次投入到故障元件上，造成更严重的事故。主备切换逻辑完全依靠传统继电器控制回路实现，继电器多，触点多，属于硬逻辑范畴。在继电器触点出现粘连或振动强度较大时，较容易出现误动、拒动等可靠性下降现象。
发明内容
本发明的目的是提供一种变电站低压交流电源可编程切换系统，能够实现具有自愈、自适应、自恢复能力的变电站低压交流备用电源自动投入方案。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种变电站低压交流电源可编程切换系统，其特别之处在于，包括可编程控制器，该可编程控制器通过交流采集回路与所有电源进线及母线连接从而获取进线侧三相电压和母线电压，该可编程控制器通过扩展I/O电路与相应开关连接从而获取开关位置信息，该可编程控制器还通过隔离驱动放大电路与电源开关连接从而控制相应电源开关的通、断。
其中可编程控制器还与一存储器连接。
本发明特别适用于两套或多套N+1所用低压电源经常轮换工作的场所，在出现事故时将至少有一路电源工作，在事故消除后系统自动恢复原方式运行，完全不需要人工干预就能有效、可靠保证供电系统的持续运行。提高了站用电控制设备与现代电力生产管理制度的适应性，完善了变电站站用电设备与综合自动化集控、调度主站数据交换能力；由于只是对现存所用电源系统控制回路进行更改，主回路的断路器、空气开关、电力电缆等元件并不进行更换，故总体应用成本较低。可在改造成本不大的情况下将其广泛应用在各种电压等级的变电站所用电源低压备自投入系统中，尤其适应于35-750kV无人值守变电站。
附图说明
附图1为本发明的电路原理框图；
附图2为本发明的扩展I/O电路部分的原理框图；
附图3为本发明的隔离驱动放大电路部分的原理框图；
附图4为本发明的交流采集回路部分的原理框图；
附图5为本发明中PLC的主程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明作进一步详细的说明：
如图1所示，可编程控制器采用Omron-cpm1A-PLC，其完成运行方式的识别和动作逻辑判别、动作逻辑输出。
如图2所示，扩展I/O电路采用了专用抗电磁干扰模块和电路，使得装置具有很强的抗干扰能力，开关、刀闸位置信息开关量输入部分采用了光电隔离，同时外加滤波电路，强电和弱电完全分开；检测时若开关闭合，则+12V电压加在光耦的1、2端，相应的光耦的3、4端导通，被8255I/O扩展芯片的P27引脚检测到，再通过74533p锁存芯片传送给PLC从而或取相应开关的通、断信息，反之亦然。
如图3所示，隔离驱动放大电路检测时PLC输出DC+24V信号加在光耦的1、2端，相应的光耦的3、4端导通，此时三极管截至，继电器J1不动作，反之继电器J1动作。
如图4所示，交流采集回路采集主备电源进线侧ABC三相电压、母线相电压L，通过变压器PT降压后，再经交流电量变送器装置变为0～5V信号送至PLC电量采集单元，电量采集单元通过A/D变换后作为判据输入到Omron-cpm1A-PLC单元进行判别。
如图5所示，主备电源进线侧ABC三相电压、母线电压U￠(相对地电压)作为启动信号，检测U￠是否大于定值UT，UT一般取为相电压标准值的70％。进行电压比值判断，如果某一相小于0.7UT，经延时确认仍成立，则认为主供电源发生故障，对其发出跳闸指令，经断路器辅助接点位置状态确认其处于分闸状态后，再对备用电源进线断路器发合闸指令；运行一段时间后，若主供电源由故障恢复正常，则自动断开备用电源，投入主供电源，令系统恢复原运行方式。而动作逻辑部分主要靠梯形图程序完成，实现获得的数据计算、内部参数计算、通信数据按一定通讯协议的收发、低压进馈线断路器分合逻辑控制等功能，相关程序软件属于本领域现有技术。
1、本发明包括利用CX-P编程软件编制的控制程序软体，包括以可编程控制器为核心并辅以相关的外围电路组成的站用电进线或母联备自投自动投切系统，包括为实现遥测、遥信、遥控功能而采用的各种标准化、模块化的微处理器、数据通信接口。
2、利用CX-P编程软件编制的控制程序软体，实现不同的软逻辑设定，智能适应多种功能的备投需求，可同时实现各种运行方式复杂和逻辑功能复杂的备用电源自投。
3、以可编程控制器为核心并辅以相关的外围电路最终完全替代常规机电式继电器及控制回路。
4、通过RS485通信系统，向远方综合自动化集控、调度主站发出站用电设备的各种遥测、遥信信号，可对所用系统低压侧进行集控站式远方投切，也可在程序软体中进行时间设置，实现自动轮巡定期切换。
5、特别适用于两套或多套N+1所用低压电源经常轮换工作的场所，可实现简单或复杂所用系统备用电源自投功能。可同时测量判断母线和多条线路的运行情况，并根据不同的方式和状态，智能执行不同的备用电源自投策略，在出现事故时将至少有一路电源工作，在事故消除后系统自动恢复原方式运行，完全不需要人工干预就能有效、可靠保证供电系统的持续运行。
6、可适应任何厂家生产的低压进线或母联分段断路器。只是对现存所用电源系统控制回路进行更改，主回路的断路器、空气开关、电力电缆等元件并不进行更换，总体应用成本较低。
无人值守变电站站用工频交流电源的连续、稳定、可靠是站内一二次设备安全运行的基本条件，尤其在事故情况下的所用电系统安全切换，对减少事故损失、保护人身与设备安全更是至关重要。
1、解决有外接站用变的无人值守站所用低压系统在缺相、欠压时不能自动切换问题，为所用系统在事故时智能切换、正常时定期切换提供一种全新的控制平台。
2、智能判断所用系统I、II段运行工况，在出现低压端永久性短路故障时，避免所用备自投投入后系统瓦解、全站低压交流负载失压。
3、缩短无人值守站所用系统故障后备自投装置投入响应时间，避免全站低压负载长期缺相、欠压运行。
4、减少因所用系统缺相、欠压对直流充电模块、高压电动隔离开关、轴流电动机、强油风冷风机等设备的电磁冲击力度，避免因电源问题造成的些许设备故障，延长设备寿命。
5、可实现简单或复杂所用系统备用电源自投功能。可同时测量判断母线和多条线路的运行情况，并根据不同的方式和状态，智能执行不同的备用电源自投策略，大幅提高了切换所用系统的操作可靠性。
6、可对所用系统低压侧进行集控站式远方投切，也可在程序软体中进行时间设置，实现自动轮巡定期切换。

Claims (2)

1.一种变电站低压交流电源可编程切换系统，其特征在于：包括可编程控制器，该可编程控制器通过交流采集回路与所有电源进线及母线连接从而获取进线侧三相电压和母线电压，该可编程控制器通过扩展I/O电路与相应开关连接从而获取开关位置信息，该可编程控制器还通过隔离驱动放大电路与电源开关连接从而控制相应电源开关的通、断。
2.如权利要求1所述的变电站低压交流电源可编程切换系统，其特征在于：其中可编程控制器还与一存储器连接。
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