智能高頻電力操作電源系統(tǒng)在石化企業(yè)的應(yīng)用

張靜波，師萍

（甘肅蘭州石化公司電儀事業(yè)部/儀表廠，甘肅 蘭州 730060）

1 引言

隨著石化企業(yè)信息化、自動(dòng)化腳步的加快和程度的加深，為安全環(huán)保的生產(chǎn)提供可靠、高質(zhì)量的電源就顯得至關(guān)重要。我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)與電源點(diǎn)建設(shè)不協(xié)調(diào)使得電網(wǎng)所承載的壓力越來(lái)越大，某些區(qū)域甚至超負(fù)荷運(yùn)載來(lái)滿足市場(chǎng)的供需平衡關(guān)系，這種超負(fù)荷運(yùn)行為安全環(huán)保的生產(chǎn)埋下了安全隱患，提供安全不間斷的直流電源就顯得十分必要。我公司30kV變電所使用的是艾默生公司生產(chǎn)的PowerMaster電力操作電源系統(tǒng)。

2 PowerMaster電力操作電源系統(tǒng)原理和關(guān)鍵部件

2.1 原理

如果把電力操作電源系統(tǒng)看作是一個(gè)整體的項(xiàng)目，由交流配電部分、整流部分、直流饋電部分、監(jiān)控部分組成。其中交流配電部分主要由交流配電單元組成就相當(dāng)于P（計(jì)劃）部分；整流部分由充電模塊和隔離二極管組成就相當(dāng)于D（執(zhí)行）部分；直流饋電部分由降壓硅鏈、絕緣監(jiān)測(cè)、合閘分路和控制分路組成就相當(dāng)于C（檢查）部分，監(jiān)控部分由監(jiān)控模塊和配電監(jiān)控組成就相當(dāng)于A（改善）。這構(gòu)成了一個(gè)完整的PDCA循環(huán)。原理如圖1所示。

圖1 電力操作電源系統(tǒng)原理框圖

系統(tǒng)交流輸入電源正常時(shí)，兩路輸入經(jīng)交流切換控制回路選擇其中之一輸入，并通過(guò)交流配電單元向各個(gè)充電模塊供電。充電模塊將三相交流電轉(zhuǎn)換為220V或110V的直流，經(jīng)隔離二極管過(guò)濾后并聯(lián)輸出，一路給電池充電，一路通過(guò)合閘分路和控制分路給負(fù)載提供正常的直流電源。交流輸入停電或異常時(shí)，充電模塊停止工作，由電池通過(guò)合閘分路和控制分路給負(fù)載供電。交流輸入電源恢復(fù)正常以后，充電模塊自動(dòng)恢復(fù)對(duì)電池充電，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)能量流動(dòng)圖

監(jiān)控部分采用集散方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，充電柜、饋電柜的運(yùn)行參數(shù)、充電模塊運(yùn)行參數(shù)分別由配電監(jiān)控電路和充電模塊內(nèi)部的監(jiān)控電路采集處理，然后通過(guò)串行通訊口把處理后的信息上報(bào)給監(jiān)控模塊，由監(jiān)控模塊統(tǒng)一處理后，顯示在人機(jī)界面上。

2.2 關(guān)鍵部件

監(jiān)控模塊可分為兩部分，分別是對(duì)內(nèi)部充電模塊的監(jiān)控和對(duì)外部電池組的監(jiān)控。監(jiān)控模塊收集下級(jí)監(jiān)控部件的信息，將這些信息進(jìn)行分析和運(yùn)算后進(jìn)行顯示、報(bào)警或者向控制回路出控制命令。

3 PowerMaster電力操作電源系統(tǒng)的應(yīng)用

繼電保護(hù)的正常工作能有力地提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠，所以直流電源為繼電保護(hù)完成其五種必須具備的基本性能提供了不可或缺的支持:①安全性:繼電保護(hù)裝置應(yīng)在不該動(dòng)作時(shí)堅(jiān)決不動(dòng)作，不應(yīng)發(fā)生誤動(dòng)作現(xiàn)象。②可靠性:繼電保護(hù)裝置應(yīng)在該動(dòng)作時(shí)及時(shí)動(dòng)作，不應(yīng)發(fā)生拒動(dòng)作現(xiàn)象。③快速性:繼電保護(hù)裝置應(yīng)能以整定的最短時(shí)限將故障部分或異常工況從系統(tǒng)中切除或消除。④選擇性:繼電保護(hù)裝置應(yīng)在影響最小的區(qū)間內(nèi)按照整定將故障部分從系統(tǒng)中切除，以保證最大范圍內(nèi)的無(wú)故障部分繼續(xù)供電。⑤靈敏性:表示繼電保護(hù)裝置反映故障的能力。

將6kV及以上電壓等級(jí)中的備自投裝置更換為無(wú)擾動(dòng)控制裝置，可實(shí)現(xiàn)饋線一低、饋線一高、饋線二低、饋線二高、母聯(lián)多開(kāi)關(guān)間的快速切換；將400V電壓等級(jí)中的備自投更換為無(wú)擾動(dòng)穩(wěn)定控制裝置，可實(shí)現(xiàn)多開(kāi)關(guān)間的同期切換。無(wú)擾動(dòng)穩(wěn)定控制裝置具有能在很短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)切換的能力，確保了母線電壓不下降（或母線不失壓，殘壓頻率下降1Hz以下，角度在30°以內(nèi)，幅值在90%以上），低電壓保護(hù)不啟動(dòng)，交流接觸器不脫扣，同時(shí)也防止了事故切換過(guò)程中兩電源并列合環(huán)，達(dá)到了工藝流程正常、連續(xù)、平穩(wěn)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)擾動(dòng)供電，這就需要有一個(gè)穩(wěn)定不間斷、高質(zhì)量的直流電源。

總之，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行作為石化企業(yè)安全生產(chǎn)的要素之一因?yàn)槠洫?dú)特性，顯得尤為重要，而直流電源作為電力系統(tǒng)中非常重要的一種二次設(shè)備，其主要功能是給繼電保護(hù)、開(kāi)關(guān)分合及控制，無(wú)擾動(dòng)控制裝置提供可靠的不間斷直流操作電源。為企業(yè)PDCA閉環(huán)管理實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，設(shè)備安全運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的支持。

［1］吳昌，孫樹(shù)莉.電力系統(tǒng)分析［M］.北京：水利電力出版社，1988.

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［3］賀家李.宋從矩電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1994.

［4］PowerMaster智能高頻開(kāi)關(guān)電力操作電源系統(tǒng)用戶手冊(cè)［Z］.艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司.