國(guó)網(wǎng)浙江諸暨市供電有限公司 何智頻 傅建鋼 樓智炯

在雙電源供電或采用發(fā)電車作為外部電源供電的場(chǎng)合，為減少停電時(shí)間，通常使用ATS開關(guān)等裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)快速切換。由于用電現(xiàn)場(chǎng)有多種應(yīng)用場(chǎng)景，如單純依靠ATS開關(guān)，因缺少對(duì)電源側(cè)、負(fù)載側(cè)參數(shù)的采集和判斷，無(wú)法實(shí)現(xiàn)切換的精準(zhǔn)和安全可靠。

由于現(xiàn)階段用電環(huán)境趨向復(fù)雜多樣，在使用ATS開關(guān)實(shí)現(xiàn)快速切換市電電源和發(fā)電車（機(jī)）電源過(guò)程中，限于ATS開關(guān)判斷邏輯相對(duì)簡(jiǎn)單，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景的智能應(yīng)用。例舉問(wèn)題如下：臨時(shí)投入發(fā)電車（機(jī)）保電，投運(yùn)前需測(cè)量相序是否準(zhǔn)確，但目前限于技術(shù)手段不足，核相仍需人工完成，影響效率；有些市電變壓器檢修過(guò)程中需固化電源點(diǎn)，或根據(jù)場(chǎng)合不同調(diào)換主備電源位置，但目前沒(méi)有簡(jiǎn)單實(shí)用的技術(shù)方案來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)；隨著發(fā)電車（機(jī)）在保電過(guò)程中使用的日趨頻繁，需對(duì)多臺(tái)發(fā)電車（機(jī)）的工作位置、發(fā)送電量進(jìn)行定位和統(tǒng)計(jì)，目前無(wú)法做到。

1 功能設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)原理

智能型外部電源監(jiān)控切換裝置設(shè)計(jì)集監(jiān)測(cè)、控制、保護(hù)、自動(dòng)化切換、通訊等多種功能于一體，主要功能如下：

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)測(cè)量市電及發(fā)電車（機(jī)）三相的相/線電壓、三相電流、分相有功/無(wú)功/視在功率/功率因數(shù)、三相總有功/無(wú)功/視在功率/總功率因數(shù)、頻率、有功電度、無(wú)功電度，相序（電壓、電流相位角度）等電量參數(shù)；測(cè)量精度：電壓、電流測(cè)量精度0.2級(jí)，電度測(cè)量精度為0.5級(jí)；通訊功能：具備RS485和無(wú)線4G傳輸，數(shù)據(jù)能自動(dòng)采集并上傳至后端平臺(tái)；精準(zhǔn)定位：北斗精準(zhǔn)定位，無(wú)線自動(dòng)上送在工作的發(fā)電車GPS地理信息。

自動(dòng)核相和相序錯(cuò)位告警：具備自動(dòng)核相功能，相序錯(cuò)位觸摸屏自動(dòng)顯示，發(fā)出告警提示并聯(lián)動(dòng)外部聲光報(bào)警器發(fā)出報(bào)警；發(fā)電車（機(jī)）狀態(tài)監(jiān)測(cè)：發(fā)電車（機(jī)）電壓頻率檢測(cè)、電壓相序檢測(cè)、缺相過(guò)壓等異常監(jiān)測(cè)；人機(jī)界面：7寸觸摸屏顯示操作，顯示各檢測(cè)參量，可觸摸設(shè)置各參數(shù)限值，可設(shè)用戶級(jí)別密碼保護(hù)，顯示實(shí)時(shí)告警，記錄500條歷史告警信息，告警蜂鳴；工作模式：設(shè)有6種工作模式，適用各種用電場(chǎng)景。

圖1 原理圖框圖

本裝置核心部件包括觸摸屏顯示驅(qū)動(dòng)模塊、ARM微控制器、電參數(shù)采集模塊、ATS輸入輸出采集模塊。

結(jié)合圖2，工作原理為：觸摸屏顯示驅(qū)動(dòng)模塊10、ARM微控制器20、兩個(gè)電參數(shù)采集模塊30、ATS輸入輸出采集模塊40和ATS電源切換開關(guān)50；觸摸屏顯示驅(qū)動(dòng)模塊10與ARM微控制器20連接，輸入?yún)?shù)命令給ARM微控制器20；ARM微控制器20與電參數(shù)采集模塊30連接，讀取電參數(shù)采集模塊30的電參數(shù)；兩個(gè)電參數(shù)采集模塊30分別與外部的市電和發(fā)電車連接，用于監(jiān)控并采集市電和發(fā)電車的電參數(shù)；ARM微控制器20與ATS輸入輸出采集模塊40連接，控制ATS輸入輸出采集模塊40的輸入輸出；ATS輸入輸出采集模塊40與ATS電源切換開關(guān)50連接，用于控制ATS電源切換開關(guān)50的開關(guān)狀態(tài)；ATS電源切換開關(guān)50的一端與外部的市電和發(fā)電車連接，另一端與負(fù)載連接，用于切換市電和發(fā)電車的供電給負(fù)載。

圖2 整體結(jié)構(gòu)示意圖

用戶在對(duì)負(fù)載等用電設(shè)備進(jìn)行供電時(shí)，可通過(guò)觸摸屏顯示驅(qū)動(dòng)模塊10輸入?yún)?shù)命令給ARM微控制器20，ARM微控制器20讀取電參數(shù)采集模塊30的電參數(shù)，并通過(guò)ATS輸入輸出采集模塊40，切換ATS電源切換開關(guān)50，實(shí)現(xiàn)切換市電和/或發(fā)電車來(lái)供電，選擇不同的供電模式來(lái)給負(fù)載供電。本裝置分別采集市電和發(fā)電車的電參數(shù)，并根據(jù)觸摸屏顯示驅(qū)動(dòng)模塊輸入的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)電源切換開關(guān)的切換。

如圖2所示，ATS電源切換開關(guān)包括開關(guān)CB1和開關(guān)CB2，開關(guān)CB1的一端與市電連接、另一端與負(fù)載連接，開關(guān)CB2的一端與發(fā)電車連接、另一端與負(fù)載連接，ATS輸入輸出采集模塊的端口P27為CB1狀態(tài)輸入端口、端口P28為CB2狀態(tài)輸入端口、端口P29為公共端，ATS輸入輸出采集模塊包括端口P27、端口P28、端口P29、端口P30、端口P31、端口P32、端口P33、端口P34、端口P35、端口P36和端口P37，端口P27、端口P28均為無(wú)緣常開節(jié)點(diǎn)輸入。

如果檢測(cè)到端口P27為閉合狀態(tài)，則判斷為開關(guān)CB1處于閉合狀態(tài)；如果檢測(cè)到端口P27為開路狀態(tài)，則判斷開關(guān)CB1處于斷開狀態(tài)；如果檢測(cè)到端口P28為閉合狀態(tài)，則判斷為開關(guān)CB2處于閉合狀態(tài)；如果檢測(cè)到端口P28為開路狀態(tài)，則判斷為開關(guān)CB2處于斷開狀態(tài)；端口P30和端口P31為常開輸出節(jié)點(diǎn)，用于控制開關(guān)CB1閉合；端口P32和端口P33為常開輸出節(jié)點(diǎn)，用于控制開關(guān)CB1斷開；端口P34和端口P35為常開輸出節(jié)點(diǎn)，用于控制開關(guān)CB2閉合；端口P36和端口P37為常開輸出節(jié)點(diǎn)，用于控制ATS開關(guān)CB2斷開。

2 工作模式動(dòng)作邏輯

裝置具備六種功能模式，適用不同工作場(chǎng)合。動(dòng)作邏輯如下：

“固定電源1”工作模式動(dòng)作邏輯。在上電確認(rèn)工作模式后，選擇“固定電源1”工作模式：不論電壓如何，發(fā)出ATS開關(guān)合I位信號(hào)（保持時(shí)間3秒），使ATS開關(guān)合I位；“固定電源2”工作模式動(dòng)作邏輯。在上電確認(rèn)工作模式后，選擇“固定電源2”工作模式：不論電壓如何，發(fā)出ATS開關(guān)合II位信號(hào)（保持時(shí)間3秒），使ATS開關(guān)合II位。

“停止供電”工作模式動(dòng)作邏輯。在上電確認(rèn)工作模式后，選擇“停止供電”工作模式：不論電壓如何，發(fā)出ATS開關(guān)合0位信號(hào)（保持時(shí)間3秒），使ATS開關(guān)合0位；“自動(dòng)電源1”工作模式動(dòng)作邏輯。在上電確認(rèn)工作模式后，選擇“自動(dòng)電源1”工作模式：主供電為進(jìn)線電源1，備用供電為進(jìn)線2，具備自動(dòng)切換、自動(dòng)恢復(fù)功能。進(jìn)線電源1正常則ATS開關(guān)優(yōu)先合I位。進(jìn)線電源1異常，而進(jìn)線電源2正常則ATS開關(guān)合II位。

“自動(dòng)電源2”工作模式動(dòng)作邏輯。在上電確認(rèn)工作模式后，選擇“自動(dòng)電源2”工作模式：主供電為進(jìn)線電源2，備用供電為進(jìn)線1，具備自動(dòng)切換、自動(dòng)恢復(fù)功能。進(jìn)線電源2正常則ATS開關(guān)優(yōu)先合II位。進(jìn)線電源2異常，而進(jìn)線電源1正常則ATS開關(guān)合I位；“自動(dòng)切換”工作模式動(dòng)作邏輯。在上電確認(rèn)工作模式后，選擇“自動(dòng)切換”工作模式：沒(méi)有主供電、備用供電區(qū)分。具備自動(dòng)切換功能，無(wú)自動(dòng)恢復(fù)功能。進(jìn)線電源1正常則ATS開關(guān)合I位；進(jìn)線電源2正常，則ATS開關(guān)合II位。其中一路異常而另一路正常則切換到正常線路。