电力系统自动装置任务1 提高电力系统故障情况 下的可靠性

义务1提高电力系统缺点情况下的可靠性【义务导读】电力系统的缺点千变万化，提高电力系统缺点情况下可靠性的措施也多种多样。义务1主要经过增设备用电源并采用备用电源自动投入安装的方法来提高电力系统缺点情况下的可靠性。1.1义务的导入：认识备用电源自动投入安装1.1.1电源的备用方式电源的备用方式有两种：明备用和暗备用。1、明备用方式〔1〕明备用的概念

明备用：具有明确的备用电源，正常情况下备用电源不投入运转，只有当任务电源消逝后，备用电源才投入运转的备用方式。特点：明备器具有明显的备用电源。〔2〕明备用方式的典型一次接线

图1.1中小型发电厂厂用电接线图1.1所示为中小型发电厂普遍采用的厂用电一次接线图。通常情况下，1#、2#、4#和5#厂用变压器〔简称厂变〕投入运转，各自对应的高、低压侧断路器处于合闸形状；3#厂用变压器充任备用电源〔简称备变〕，其高压侧断路器QF7处于分闸形状；Ⅰ~Ⅳ段母线的备用电源进线开关QF3、QF6、QF10和QF13处于分闸形状。当某段母线因非正常停电操作而失去电源时，该段母线对应的厂变高、低压侧断路器自动跳闸，3#备变高压侧断路器QF7和该段母线的备用电源进线开关自动合闸，该段母线改由3#备变供电。

2、暗备用方式(1)暗备用的概念暗备用：没有明确的备用电源，两个电源各自带负荷运转，当其中一个电源所带的负荷因非正常缘由失电时，另一个电源经过中间环节〔通常为母线联络断路器〕向失去电源的负荷供电的备用方式。特点：暗备用没有明显的备用电源，通常指两个任务电源互为备用。〔2〕暗备用方式的典型一次接线正常情况下，图中的两台变压器均作为任务电源单独运转，其高、低压侧断路器QF1、QF2、QF4和QF5均处于合闸形状；联接低压侧Ⅰ、Ⅱ段母线的母线联络断路器〔简称母联断路器〕QF3处于分闸形状。1#、2#变压器分别为Ⅰ、Ⅱ段母线供电。当低压侧Ⅰ段母线因非正常停电操作而失去电源时，为该段母线供电的1#变压器高、低压侧断路器QF1、QF2自动跳闸，母联断路器QF3自动合闸，那么低压侧两段母线均由2#变压器供电。1.1.2备用电源的投入方式备用电源的投入方式有两种：〔1〕手动投入；〔2〕自动投入。备用电源采用人工投入方式时，负荷失电时间较长，通常为几分钟到几非常钟〔视人员的操作程度和一次回路的操作复杂程度而异〕。假设负荷对供电的延续性要求较高，不允许较长时延续电，这种情况下，就应该设置专门的备用电源自动投入安装(简称AAT安装〕。当某任务电源因非正常停电操作失去电源时，备用电源的投入由AAT安装自动完成。备用电源采用AAT安装自动投入方式时，负荷失电时间较短，通常只需1、2秒钟。图1-1-4所示为某110kV变电所一次接线简图为了减小变电所10kV侧的短路电流，正常运转方式时，10kVⅠ、Ⅱ段母线采用分段运转方式。10kV母联断路器QF3处于“分闸〞形状。为了提高对10kV用户供电的可靠性，1#、2#变压器除分别为10kVⅠ、Ⅱ段母线供电外，还同时分别作为另一段10kV母线的备用电源，且要求在技术条件允许的前提下，备用电源投入的时间尽能够短，因此备用电源的投入应采用备用电源自动投入安装，即AAT安装来实现。义务1的主要任务是：为该变电所选择一套适宜的AAT安装。AAT安装的义务是：时辰监视任务电源的电压，当其电压消逝或低于一定值时，自动将任务电源断开，然后马上投入备用电源。1.2义务的分析：选择适宜的备用电源自动投入安装选择一套适宜的AAT安装，首先应根据相关的电气根本知识〔如防止电气设备和电力系统多次蒙受短路电流的冲击等〕和用户的要求等内容对安装的根本要求进展分析，其次思索安装的根本组成，最后进展电路图设计。

1.2.1对备用电源自动投入安装的根本要求〔1〕除正常停电操作外的其他任何缘由使任务电源消逝后，AAT安装都应能动作而使备用电源自动投入。此要求的目的：尽能够地提高对用户供电的可靠性和延续性。〔2〕AAT安装应确保在任务电源断开以后，备用电源方能投入，即任务电源先切，备用电源后投。此要求的目的：提高AAT安装动作的胜利率，防止相应的电气设备和电力系统无谓地蒙受短路电流的冲击。〔3〕确保AAT安装只动作一次。此要求的目的：防止备用电源所属电气设备和电力系统多次蒙受短路电流的冲击。〔4〕当任务母线电压互感器因发生回路断线等缘由，从而导致虚伪的失去电源情况时，AAT安装不应动作。此要求的目的：防止AAT安装发生不用要的动作。〔5〕正常停电操作时，AAT安装不应动作。此要求的目的：确保停电操作的正常进展。〔６〕应具备反映任务母线电压互感器回路断线和AAT安装动作的信号。此要求的目的：第一时间告知电气运转人员相关信息，便于电气运转人员及时作出相应的处置。1.2.2备用电源自动投入安装的组成根据备用电源自动投入安装的义务和对其的根本要求，通常AAT安装由下面两部分组成：1.低电压起动部分监视任务电源的电压，当任务电源电压消逝或低于一定值时，自动断开任务电源。大多数情况下，低电压起动部分还承当监视备用电源能否有电压的义务。2.自动合闸部分当任务电源断开后，自动将备用电源投入。1.3义务的处理方案引言在前面对义务进展详细分析的根底上，我们分别利用“三步法〞来分析模拟式AAT安装和数字式AAT安装，详细解析二种控制方式下AAT安装的总体构造和任务原理。【才干贮藏】

根据发电厂及电力系统专业培育的高技艺人才目的定位，可将自动安装读图才干作为专业中心才干来培育,以充分提高学生的实践工程运用才干,提高了学生的就业才干。在经过<电力系统自动安装>课程教学进展专业中心才干培育提升方面主要可采用“三步法〞和“对比分析法〞。1.运用“三步法〞提升学生的自动安装读图才干在教学实际可经过“三步法〞来培育学生的自动安装读图能力，经过反复训练强化以提高学生的读图才干。详细如下：第一步:搞清楚〔正确分析〕整套安装的总体构造;第二步:搞清楚〔正确分析〕安装正常情况下的任务形状;第三步:搞清楚〔正确分析〕安装缺点情况下的动作过程。

上述三步中，第二步本质上是关键，由于自动安装正常情况下任务形状分析清楚了，缺点情况就容易分析了〔普通情况下均相反〕

针对义务一的“三步法〞：第一步:搞清楚AAT整套线路的总体构造；第二步:搞清楚AAT线路正常情况下的任务形状；第三步:搞清楚AAT线路缺点情况下的动作过程。2.经过对比分析法提升学生的自动安装读图才干在专业中心才干培育提升方面，还可采用对比分析法，即采用功能一样的自动安装的两种处理方案进展对比分析，分别进展读图才干的训练，可以起到一定的效果。义务1中将模拟式AAT安装与数字式AAT安装进展比较分析，义务2中将模拟式ARC安装与数字式ARC安装进展比较分析，义务4中将模拟式自动准同期安装与数字式自动准同期安装进展比较分析，义务5中将模拟式励磁安装与数字式励磁安装进展分析比较。经过对比分析法，不但可以提升读图才干，而且还可以对自动安装的任务原理有进一步的了解。1.3.1模拟式AAT安装的典型接线及原理分析根据对备用电源自动投入安装的根本要求和图1-1-4所示变电所的电气一次接线情况，为该变电所设计的模拟式AAT安装相关原理电路展开图如图1-3-1所示。1.模拟式AAT安装的任务原理

下面我们一同用“三步法〞来读图，进而分析备用电源自动投入安装的任务原理。一切分析均以10kVⅠ段母线负荷因各种缘由发生失电或低电压情况的暗备用方式为例。1)搞清楚模拟式AAT安装的总体构造模拟式AAT安装主要由低压启动跳闸和自动合闸两部分构成。低压起动跳闸部分主要包括：监视10kV母线失压的低电压继电器KV1和KV2、监视备用电源能否正常的过电压继电器KV3、确定AAT安装启动时间的时间继电器KT1和闭锁时间继电器KT2、信号继电器KS1和KS2、腾跃闭锁继电器KCF2和跳闸线圈LT2；自动合闸部分主要包括中间继电器KM、信号继电器KS3、腾跃闭锁继电器KCF1和合闸继电器KC等。

2)搞清楚任务电源正常情况下模拟式AAT安装的任务形状根据该变电所的一次接线情况，当两台变压器同时运转时，由于为暗备用方式，因此变压器T1和T2互为备用，因此正常运转方式为：1、2号变压器各自带10kVⅠ、Ⅱ段母线运转，除10kV母线联络断路器QF3处于“跳闸〞形状外，其他断路器(包括QF1、QF2、QF4、QF5)均处于“合闸〞形状。低电压继电器KV1、KV2动作，其动断触点断开；过电压继电器KV3动作，其动合触点闭合；T1、T2的高、低压侧断路器一切动合辅助触点闭合，一切动断辅助触点断开；10kV母线联络断路器QF3一切动合辅助触点断开，一切动断辅助触点闭合；切换开关SH处于“备用〞位置，其一切触点闭合；T1、T2低压侧断路器QF2的控制开关SA2处于“合闸后〞位置，控制开关SA2的触点21-23接通。闭锁时间继电器KT2因其线圈通电而动作，其瞬时闭合延时断开的动合触点闭合。因此，图〔b〕中的下述回路接通：电源〔＋〕201→SH⑤－⑦→QF1动合辅助触点→KT2线圈→QF2动合辅助触点→电源〔－〕2023)搞清楚任务电源缺点情况下模拟式AAT安装的动作过程

10kVⅠ段母线低电压时AAT动作过程：①低电压使T1低压侧断路器QF2跳闸过程分析。当10kVⅠ段母线电压低于一定值时，接于该段母线电压互感器TV1二次回路的低电压继电器KV1、KV2前往，其动断触点闭合，接通T1低压侧断路器QF2控制回路中的低电压启动回路，详细回路如下：电源〔＋〕201→SH⑤－⑦→KV1动断触点→KV2动断触点→KV3动合触点→KT1线圈→QF2动合辅助触点→电源〔－〕202时间继电器KT1因其线圈通电而动作，KT1延时闭合的动合触点经预定的延时后闭合，接通QF2跳闸线圈LT2所在回路。详细回路如下：电源〔＋〕201→SH⑤－⑦→KT1延时闭合动合触点→信号继电器KS2线圈→腾跃闭锁继电器KCF2的电流起动线圈→QF2动合辅助触点→QF2跳闸线圈LT2→电源〔－〕202上述回路接通后，一方面，LT2通电动作并带动操动机构使变压器T1低压侧断路器QF2跳闸；另一方面，反映低电压跳闸的信号继电器KS2因其线圈通电而动作，其动合触点闭合并自坚持，发出“低电压跳闸〞信号。②AAT使10kV母联断路器QF3合闸过程分析。当变压器T1低压侧断路器QF2跳闸后，其动合辅助触点断开，动断辅助触点闭合，接通图〔d〕10kV母联断路器QF3控制回路中的AAT安装合闸回路。详细回路如下：电源〔＋〕101→SH1-3→来自T1控制回路的KT2瞬时闭合延时断开动合触点→来自T2控制回路的KT2瞬时闭合延时断开动合触点→来自T1控制回路SA2的21-23触点→来自T1控制回路的QF2动断触点→信号继电器KS线圈和中间继电器KC线圈→电源〔－〕102上述回路接通后，一方面，反映AAT动作的信号继电器KS因其线圈通电而动作，其动合触点闭合并自坚持，发出“AAT动作〞信号；另一方面，中间继电器KM因其线圈通电而动作，其动合触点闭合，接通10kV母联断路器QF3合闸接触器KC线圈所在的回路，详细回路如下：电源〔＋〕101→KM动合触点→KCF1动断触点→10kV母联断路器QF3的动断辅助触点→合闸接触器KC线圈→电源〔－〕102

合闸接触器KC通电动作，接通10kV母联断路器3QF合闸线圈所在的回路〔图中未画出〕。断路器QF3合闸线圈通电动作，经过操作机构使10kV母联断路器QF3合闸。变压器T2除了为10kVⅡ段母线供电外，还经过10kV母联断路器QF3为10kVⅠ段母线供电，到达了暗备用的目的。1.3.2数字式AAT安装的典型接线及原理分析 前面我们详细分析了模拟式AAT安装的线路构造和任务原理，下面我们经过典型数字式AAT安装的分析，初步了解它的典型接线和任务原理。1.数字式AAT安装的启动条件 备用电源自动投入安装的启动条件与主接线方式是严密相关的，不同的主接线方式，其备用电源自动投入安装的启动条件也不一样，但是各备用电源自动投入安装的启动原理是类似的。下面我们分析图1.6所示主接线的备用电源自动投放安装启动的条件〔设1#主变压器任务，2#主变压器备用〕。图1.6母联或桥断路器自动投入主接线方案2.数字式AAT安装的任务原理 下面我们继续用“三步法〞来分析数字式AAT安装的任务原理，同样一切分析均以10kVⅠ段母线负荷因各种缘由发生失电或低电压情况的明备用方式为例。第一步：搞清楚数字式AAT安装的总体构造。数字式AAT安装总体构造如图1.7所示，是一个单CPU构造的微机系统。数字式AAT安装总体构造普通采用功能模块化设计思想，普通由低通滤波器、模/数(A/D)插件、CPU插件、I/O插件、电源插件和人机接口插件组成。其中低通滤波器输入量为安装所需采集的模拟量，如电压、电流；外部开关量为相关主接线中的断路器形状量以及外部闭锁信号；出口继电器接通安装要控制断路器的分合闸回路。图1.7数字式AAT安装总体构造方框图 第二步:搞清楚任务电源正常情况下数字式AAT安装的任务形状。 这里用逻辑图来阐明备用电源自动投入安装程序任务的逻辑。 数字式AAT安装的逻辑原理图如图1-3-3所示，下面我们利用逻辑原理图来分析结合安装的任务原理。正常任务形状下，QF1、QF2在合位，QF3在分位，UⅠ、UⅡ均大于整定值〔普通取70%额定电压〕，经过一定的延时t，备用电源自动投入安装的硬压板或控制字为投入形状时，安装自动确以为桥开关备投方式。图1.8数字式AAT安装逻辑原理图第三步:搞清楚任务电源缺点情况下数字式AAT安装的动作过程。当由于缺点缘由引起UⅠ失压〔UⅠ≤30%〕，同时进线1电流也小于整定值〔普通取0.1In〕，UⅡ电压正常，备用电源自动投入安装功能即启动，经过一定的时间〔可设定〕跳开关QF1。同时安装不断在检测QF1的形状；假设由维护安装动作已将QF1跳开，那么安装直接合上QF3；假设是备自投安装将QF1跳开的，那么安装将在确认QF1处于分位后再发出QF3合闸命令。假设安装判别QF1一直处于合位，那么以为QF1操作回路或操作机构出现问题，向监控系统发出“备自投不胜利〞的信号，并将安装闭锁。在确认备自投运转方式时，还有对备自投安装闭锁的功能，例如QF1手动跳闸、3QF手动跳闸、QF3手动合闸、外部的闭锁触点闭合〔如主变压器T1维护动作等〕、Ⅰ段和Ⅱ段母线同时失压、安装本身的闭锁功能等均可以将安配备自投功能解除。安装经过内部一定的延时后重新进展方式确认。 经过逻辑判别、安装正确执行了备自投功能后，安装将向监控系统发出“备自投胜利〞的信号，同时为了保证备自投只能动作一次，备自投动作胜利后将自动闭锁，直到人为干涉后安装再进展新的方式确认过程。1.4义务处理方案的评价义务1处理方案中提出的模拟式AAT安装符合电力系统对AAT安装的各项根本要求，完全能运用于图1.4所示的110kV变电所，而且技术非常成熟。模拟式AAT安装虽然技术成熟，但模拟式AAT安装完全由传统的继电器、控制开关等硬件来实现，因此由继电器本身存在的问题引起的振动或误动缺点率较高，所以从安装构成来分析模拟式AAT安装存在继电逻辑复杂、可靠性不高等本身无法抑制的技术缺陷。为理处理上述问题，我们在1.3.2节中引入了典型数字式AAT安装并进展原理分析，实践上近年来由于微机维护的快速开展和数字式AAT安装本身的不断完善，数字式AAT安装曾经成为备用电源自动投入安装的主流产品。数字式AAT安装与模拟式AAT安装相比，主要有以下技术优点：1.可靠性和精度显著提高。数字式AAT安装以可靠性高的微机为控制中心，而且采用新型抗电磁和尖脉冲干扰器件，同时在软件上采用了冗余、容错、数字滤波等技术，因此充分提高了整个安装的运转可靠性。同时，由于数字式AAT安装精度均由软件调整，采用全数字化处置和接点信号系统，因此精度高而且免校验。２.智能化程度高，综合功能强。数字式AAT安装可经过面板或软件设置接线方式，修正Tv和TA变比、量程、维护定值等一系列参数，而且现场可根据需求经过控制字投退AAT安装，同时维护功能均设有软压板，出口继电器均采用可编程输出。同时，数字式AAT安装既可经过通讯口连成网络系统以接受主站监控，而且可以脱离网络独立完成各项功能，任一安装缺点均不会影响其他设备，因此数字式AAT安装具有强大的综合功能。

3.运用更如方便、灵敏，适用性进一步提高数字式AAT安装可以在线查看安装全部输入量和开关量，对各种整定值、预设值、瞬时采样数据和大部分事故进展分析记录，而且显示屏可以实时显示相关运转数据并进展调理，因此数字式AAT安装运用相当方便，真实减轻了运转人员的任务量。

针对备用电源接线方式较多的情况〔模拟式AAT安装只能适用于一种或有限的几种接线方式〕，数字式AAT安装充分表达出了先进性，在硬件充足〔硬件按最大能够的备用电源方式配置模拟量