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        多功能變電二次設(shè)備雙電源切換裝置

        2019-10-22 01:40:32顏紅得楊永旭
        云南電力技術(shù) 2019年4期
        關(guān)鍵詞:雙電源接線繼電器

        顏紅得,楊永旭

        (云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司玉溪供電局,云南 玉溪 653100)

        0 前言

        目前僅在全站交流或直流系統(tǒng)進(jìn)線端配置雙電源切換回路,單臺二次設(shè)備的電源并未冗余配置,存在裝置失電的安全隱患。

        由于任何時(shí)候不允許無監(jiān)控或無保護(hù)運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì),每年由于電源回路異常造成二次設(shè)備失電的缺陷不在少數(shù),一旦關(guān)鍵二次設(shè)備電源異常,存在保護(hù)拒動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn),一次設(shè)備將被迫停運(yùn),嚴(yán)重影響著供電的可靠性。同時(shí),《南網(wǎng)設(shè)備缺陷管理辦法》規(guī)定了自動(dòng)化設(shè)備的緊急缺陷處理時(shí)限僅為2小時(shí),時(shí)間很緊。而電源異常由于影響較大,是發(fā)生緊急缺陷的主要原因??梢?,加強(qiáng)二次設(shè)備電源管理,對于減少缺陷的數(shù)量、提高缺陷處理效率、保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。針對上述問題,小組在經(jīng)過市場調(diào)查未發(fā)現(xiàn)適用設(shè)備的情況下,決定研制適用于電力二次設(shè)備的雙電源綜合管理裝置。

        1 原因分析及確定課題

        第一,變電站交流系統(tǒng)或直流系統(tǒng)已具有雙電源配置,但交流系統(tǒng)兩路UPS(不間斷電源)不能并列,兩套直流系統(tǒng)也不能并列運(yùn)行,雖有雙電源配置卻無法接入終端裝置。電力二次設(shè)備的工作電源并不統(tǒng)一,保護(hù)、測控裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置常采用220 V直流電源,后臺監(jiān)控機(jī)、五防機(jī)采用220 V交流電源,網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)則可以交、直流電源通用。目前市面上的雙電源切換裝置只能適用兩路交流電源,或適用于兩路24 V以下直流電源,不能適應(yīng)電力二次設(shè)備復(fù)雜工作電源情況下雙電源供電需求。

        第二,二次設(shè)備工作電源電壓有相關(guān)規(guī)定,明確要求工作電源過壓時(shí),為避免損壞設(shè)備,應(yīng)切斷電源。目前,交流或直流裝置的供電電源均未設(shè)計(jì)電壓檢測功能。

        第三,目前市面上的雙電源切換裝置未設(shè)計(jì)裝置故障閉鎖功能,若負(fù)荷裝置內(nèi)部故障跳開供電電源時(shí),雙電源切換裝置動(dòng)作轉(zhuǎn)供至另一路電源,此時(shí)另一路電源在故障情況下合閘送電,將對系統(tǒng)造成二次沖擊。

        第四,二次設(shè)備在運(yùn)行過程中經(jīng)常發(fā)生軟件運(yùn)行異常,需要人工重啟來排除缺陷,若能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方遙控?cái)嚯娭貑⒐δ?,將顯著縮短缺陷消除時(shí)間,節(jié)約大量人力成本。

        針對現(xiàn)有二次設(shè)備供電方式的局限,基于減少二次設(shè)備失電事故的要求,結(jié)合實(shí)際工作提出了“變電二次設(shè)備雙電源綜合管理裝置”課題研究,旨在設(shè)計(jì)一種新的雙電源裝置,用于重要二次設(shè)備的雙電源供電,提供交直流通用的輸入輸出端口,同時(shí)兼具電壓監(jiān)測保護(hù)、裝置故障閉鎖、遠(yuǎn)方遙控重啟等功能。

        圖1 雙電源切換裝置接線原理圖

        2 原理及成果展示

        原理:設(shè)計(jì)切換回路借鑒了傳統(tǒng)雙電源切換的接線原理,主回路為“二進(jìn)一出”。兩路電源接入裝置,經(jīng)繼電器相互切換后,輸出一路電源給二次設(shè)備供電。如圖1所示:電源一依次串聯(lián)繼電器K1、K2的常開接點(diǎn),電源二依次串聯(lián)繼電器K3、K4的常開接點(diǎn),兩路電源均分別通過兩個(gè)繼電器的兩副接點(diǎn)隔離切換,形成雙極聯(lián)鎖回路,保證了切換的可靠性和安全性。

        裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)分層設(shè)置,分為裝置面板、切換繼電器層、布線層、控制模塊層,采用統(tǒng)一外殼組裝形成雙電源綜合管理裝置,方便人機(jī)交互。

        圖2 雙電源切換裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

        本成果由小組成員全手工制作完成,將進(jìn)線端子、出線端子、指示燈等功能部件統(tǒng)一布置在面板上,面板可通過鎖銷打開,方便接線操作和檢查回路。

        3 創(chuàng)新點(diǎn)

        1)“雙極連鎖式”切換原理的創(chuàng)新。本成果選用4個(gè)普通14腳小型繼電器,通過互鎖組合電路實(shí)現(xiàn)了雙電源的切換,避免了傳統(tǒng)雙電源切換裝置使用的延時(shí)繼電器,或復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu),縮小了設(shè)備體積。如圖1所示,此種接線方式保證電源一和電源二其中一路供電,杜絕了兩路電源的異常并列,保證了電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換的安全性。

        2)同時(shí)滿足交、直流切換,并可快速轉(zhuǎn)換。本成果采用“統(tǒng)一母板”設(shè)計(jì),選擇通用型快速拔插底座焊接成裝置母板,保持接線原理不變,通過更換繼電器,即可實(shí)現(xiàn)一套裝置同時(shí)滿足交、直流電源切換的要求。

        圖3 可拔插母板的展示

        4 多功能集成的創(chuàng)新

        本成果滿足規(guī)程關(guān)于電源冗余配置要求的同時(shí),結(jié)合日常運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn),充分考慮論證,增加了電源管理的相關(guān)功能,主要包括:

        4.1 保證運(yùn)行電壓穩(wěn)定

        按照標(biāo)準(zhǔn),監(jiān)控系統(tǒng)電源應(yīng)在85%~110%額定值范圍內(nèi)正常運(yùn)行。配置了電壓監(jiān)測模塊,可整定定值,當(dāng)電壓不合格時(shí)自動(dòng)切換到另一路電源供電,避免不合格電壓長期運(yùn)行造成設(shè)備損壞。

        圖4 電壓監(jiān)測功能展示

        4.2 裝置“故障閉鎖”功能,避免二次沖擊

        將負(fù)荷裝置的“故障閉鎖”硬接點(diǎn)引入控制回路閉鎖雙電源功能,避免裝置故障時(shí),投入另外一路電源造成的二次沖擊,縮小了事故范圍。

        圖5 故障閉鎖功能展示

        4.3 “遠(yuǎn)方遙控”及“就地”重啟功能,提高缺陷處理效率

        在設(shè)備程序需要重啟時(shí),可通過調(diào)度OCS系統(tǒng)遠(yuǎn)方遙控重啟,省去人員往返的耗時(shí),極大提高了缺陷處理效率。

        圖6 后臺監(jiān)控機(jī)“遠(yuǎn)方遙控”及裝置“就地重啟”按鈕展示

        4.4 “主”回路投退功能,減少故障沖擊

        第一路電源質(zhì)量較好時(shí),可選擇投入主回路功能,只要一路電源帶電,即自動(dòng)切換至一路電源供電;當(dāng)“主”回路功能退出時(shí),不會(huì)自動(dòng)切換,減少裝置切換次數(shù),保障供電的穩(wěn)定性。

        5 結(jié)束語

        本成果首創(chuàng)了二次設(shè)備“分布式”電源綜合管理模式,彌補(bǔ)了交直流系統(tǒng)現(xiàn)有配置的不足。制作了一套能夠針對單套二次設(shè)備使用的雙電源綜合管理裝置,在滿足南網(wǎng)技術(shù)規(guī)范相關(guān)要求的同時(shí),填補(bǔ)了單套變電二次設(shè)備電源管理裝置的行業(yè)空白,真正實(shí)現(xiàn)電源冗余配置。

        變電站智能自動(dòng)化系統(tǒng)“無人值班+集中監(jiān)控”管理模式的全面使用,對設(shè)備運(yùn)行可靠性提出了更高的要求,而目前變電二次設(shè)備存在單電源供電、電源故障事件頻發(fā)等諸多問題。該課題組通過多年研究,結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)自主設(shè)計(jì)并動(dòng)手制作了能夠有效降低二次設(shè)備失電造成電網(wǎng)失電事故的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)有助于縮短電源異常類缺陷處理事件,提高設(shè)備運(yùn)維水平,具有行業(yè)全面推廣價(jià)值。

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