CN103036304B - 变电站用交流电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种变电站用交流电源系统，包括：两个变压器、两个断路器及一个三位置转换开关，每个断路器的上侧分别与一个变压器连接，三位置转换开关的上侧分别与两个断路器连接；三位置转换开关的下侧分别连接两段交流母线。该系统采用一个三位置转换开关替代原有系统中的两个ATS实现两个变压器的互备和分列模式运行，能够有效避免现有变电站用交流电源系统有可能存在的不能可靠实现互备模式及环流的问题，同时简化了系统，提高了系统运行的可靠性。

Description

变电站用交流电源系统
技术领域
本发明涉及一种变电站用交流电源系统，属于配电领域。
背景技术
变电站用电源是变电站的重要组成部分，一般分为交流系统、直流系统、通信电源系统、UPS等。变电站用交流电源为整个变电站的充电、通风、照明、动力、冷却、断路器的储能以及其他使用交流电源的电气设备供电。随着变电设备制造技术的不断进步与无人值守变电站的推广，对于变电站用交流电源系统的安全可靠性、经济性、自动化程度等提出了更高的要求。
变电站用电源应始终立足于系统技术来研究和发展，根据实际问题、发展现状提出发展思路。现有变电站用电源在资源整合、自动化水平、管理模式等方面都还存在很大的优化空间，根据变电站用电源发展趋势及市场需求可知：结构紧凑、经济可靠的变电站交直流一体化电源模式具有广阔的发展前景。发明专利CN 101594001A中公开了一种变电站站用交直流一体化电源装置，参考图1。此装置包括两个变压器1、2及两个ATS开关3、4。所用交流电母线分为两段，即5和6，分别由两台ATS供电。每段交流母线中分别连接有交流馈线模块、充电模块和智能照明馈线模块等。每个充电模块分别与同一个直流母线7连接，直流母线中分别连接两组直流馈线模块、两组逆变电源模块、两组DC-DC模块和一组蓄电池8。每个充电模块与直流母线之间设有熔断器9。当运行的交流变压器失效时能自动切换到备用交流变压器供电，保证供电的可靠性。一般ATS开关为双断口，通过马达驱动，连杆机构采用跷跷板式的机械设计实现两个变压器间的自动切换。由于此变电站站用电源装置中采用了两个ATS实现两段母线的互为备用和分列运行，因此存在以下问题：
当两个ATS均连接1#变压器时，1#和2#变压器以互备模式运行，当1#变压器出现故障时，两个ATS均应转换连接到2#备用变压器，实现备用模式转换。但是如果两个ATS转换不同步的话，即其中一个ATS成功转换到2#变压器，但另一个ATS转换失败或相对于1#ATS来讲转换具有一定的延迟，则不能可靠实现互备模式，而且如果两段交流母线之间设置有联络开关的话，则将在两段交流母线之间造成环流，环流大时会对系统造成一定冲击，重则损坏设备，烧毁变压器或造成过流保护的误动作。
鉴于此，本发明提供了一种变电站用交流电源系统，通过采用一个三位置转换开关替代2个ATS，有效避免了现有变电站用交流电源系统有可能存在的不能可靠实现互备模式及环流的问题，同时简化了系统，提高了系统运行的可靠性。
发明内容
根据上述问题，本发明旨在提供一种简单、可靠的能够有效避免两个变压器环流的变电站用交流电源系统。
本发明的技术方案如下：
一种变电站用交流电源系统包括两个变压器、两个断路器及一个三位置转换开关TSE，其中：
每个断路器的上侧分别与一个变压器连接，三位置转换开关TSE的上侧分别与两个断路器连接；
三位置转换开关TSE的下侧分别连接两段交流母线；
每段交流母线连接的馈线负荷种类包括动力负荷、电热负荷与照明负荷。
更进一步地：
两个断路器为可通信断路器；
所述变电站用交流电源系统中设置一套用于监控变压器出口电压、母线电压、断路器电流、断路器状态的监控装置，该监控装置的各个输入分别连接变压器、母线电压、断路器，该监控装置的输出驱动转换开关工作；
转换开关TSE为三位置转换，即0位、I位及II位，当转换开关TSE处于0位时，两个变压器以分列模式运行；当转换开关TSE处于I位或II位时，两个变压器以互备模式运行；
转换开关TSE是由ATS开关派生而来，即通过将ATS开关的负载端解开派生得到转换开关TSE。
本发明提供了一种变电站用交流电源系统，该系统采用一个三位置转换开关替代原有系统中的两个ATS实现两个变压器的互备和分列模式运行，能够有效避免现有变电站用交流电源系统有可能存在的不能可靠实现互备模式及环流的问题，同时简化了系统，提高了系统运行的可靠性。
附图说明
图1为现有变电站用交流电源系统结构简图；
图2为本发明提供的变电站用交流电源系统结构简图。
具体实施方式
本发明提供了一种变电站用交流电源系统，如图2所示，其组成包括两个变压器TR1和TR2及以下三个部分：
(1)电源柜：包括两断路器CB1和CB2、两个电涌保护器SPD、一套监控装置MC以及一个三位置转换开关TSE等。两断路器CB1、CB2均为可通信断路器。
两个断路器CB1和CB2的上侧分别与两个变压器TR1和TR2相连，两个断路器的下侧分别连接两段交流母线I/AC和II/AC；两个电涌保护器SP1和SP2分别与两个变压器TR1和TR2相连。
三位置转换开关的上侧与两个断路器CB1和CB2的下侧相连，三位置转换开关的下侧与两段交流母线I/AC和II/AC相连。通过将专用的ATS开关的负载端解开派生得到，即两个TSE开关的负载端分别连接两段交流母线。
ATS内部具有两个主开关，每个主开关具有0和1两个位置，通过两个主开关不同位置的联锁组合可实现ATS功能，即两个开关具有三个位置组合：00、01和10，00为中间态，如设定为01为常用电源位置，则10为备用电源位置。在实际应用时，正常状态下一个主开关接通，另一个主开关断开，即位置为01。如常用电源出现故障，则通过逻辑判断先从01先转到中间位置00，再从中间位置00转到备用电源位置10，此时常用电源断开，备用电源接通，完成常用电源至备用电源的位置转换。位置转换时，在中间位置00处存在时间延迟，两个主开关均处于断开位置。
常规的ATS具有两个输入端，一个输出端，即如果具有两个输出端也是连接在一起的，见附图1中ATS虚线框所示。所谓的将ATS的负载端解开的意思是“ATS具有两个输入，两个输出”，负载端不是连接在一起的，见附图2所示，且两个输出端分别与两段交流母线连接，则可得到本专利说所述的TSE。
三位置转换开关具有三个装换位置0位、I位及II位，当转换开关处于0位时，TSE中的两个主开关1和2均断开，处于00位置，见图2。此时变压器TR1和TR2均接通，两个变压器以分列模式运行；当转换开关处于I位或II位时，仅一个变压器TR1或TR2接通，两个变压器以互备模式运行，因此能够可靠实现分列和互备运行模式。转换开关处于I位时交流电源系统运行简图见图3，即主开关1接通，主开关2断开，此时为互备运行模式，TR1号变压器接通，给整个交流系统供电。反之，当转换开关处于II位时交流电源系统运行简图见图4，主开关1断开，主开关2接通，同为互备运行模式，TR2号变压器接通，给整个交流系统供电。在本系统中通过采用一个三位置转换开关TSE替代了两个ATS，因此避免了两个ATS动作失效或动作延迟的问题，有效解决了两个变压器间有可能产生环流的问题，提高了系统运行的安全行和可靠性。
本发明中的监控装置MC可实现变电站用电源网络智能化，通过系统一体化监控模块与上级监控中心连接。监控装置MC包括一个交流电源监控模块和一个直流电源监控模块，其中直流电源监控模块包括直流开关状态采集模块、通讯电源监控模块、充电装置监控模块、绝缘监视仪以及电池巡检仪。交流电源监控模块负责监控交流电源的运行数据，包括变压器出口电压监控模块、交流断路器状态采集模块与母线电压监控模块。
监控装置MC的各个输入端分别与两个变压器、两个电源柜的断路器、两段交流母线、两个馈线柜的断路器相连，监控装置MC的输出与三位置转换开关相连，并且监控装置MC可向上级监控中心双向传输信息。监控装置用于监控变压器出口电压、母线电压、断路器电流、断路器正常或非正常状态，监控装置MC监测以上运行数据，将运行数据装换成通信信号向上级监控中心传输，同时也可接收上级模块的命令，驱动三位置转换开关工作。
(2)馈线柜：两段交流母线I/AC和II/AC分别连接有馈线柜，馈线柜中装有若干支路的馈线保护断路器CB11、CB12、CB21、CB22等，馈线柜向下连接有负载柜。
根据DL/T 5155-2002中5.1.1规定：两段交流母线连接的馈线负荷种类包括动力负荷、电热负荷与照明负荷，其中动力负荷包括充电装置、浮充电装置、通信电源、逆变器及UPS等，电热负荷包括配电装置加热、电热锅炉、空调机等，照明负荷包括各种装置照明。
(3)负载柜：负载柜上侧与馈线柜相连，负载柜中装有若干支路的负载保护断路器CB111等，负载柜下侧连接用电负载。

Claims (3)

1.一种变电站用交流电源系统，其特征在于包括：
两个变压器、两个断路器及一个三位置转换开关TSE，其中：
每个断路器的上侧分别与一个变压器连接，三位置转换开关TSE的上侧分别与两个断路器连接；
三位置转换开关TSE的下侧分别连接两段交流母线；
每段交流母线连接的馈线负荷种类包括动力负荷、电热负荷与照明负荷；
转换开关TSE为三位置转换，即0位、Ⅰ位及Ⅱ位，当转换开关TSE处于0位时，两个变压器以分列模式运行；当转换开关TSE处于Ⅰ位或Ⅱ位时，两个变压器以互备模式运行；
转换开关TSE是由ATS开关派生而来，即通过将ATS开关的负载端解开派生得到转换开关TSE。
2.根据权利要求1所述的变电站用交流电源系统，其特征在于：
两个断路器为可通信断路器。
3.根据权利要求1或2所述的变电站用交流电源系统，其特征在于：
设置一套用于监控变压器出口电压、母线电压、断路器电流、断路器状态的监控装置，该监控装置的各个输入分别连接变压器、母线电压、断路器，该监控装置的输出驱动转换开关工作。
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