微機(jī)式低壓備自投裝置充放電邏輯的改進(jìn)

李久會(huì)

(國(guó)家新聞出版廣電總局二0二四臺(tái),黑龍江佳木斯 154000)

微機(jī)式低壓備自投裝置充放電邏輯的改進(jìn)

李久會(huì)

(國(guó)家新聞出版廣電總局二0二四臺(tái),黑龍江佳木斯 154000)

本文介紹了一種微機(jī)式電壓備用電源自動(dòng)投入裝置在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的應(yīng)用情況,分析了該裝置的動(dòng)作原則、充放電條件及動(dòng)作過(guò)程,對(duì)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行介紹和分析,根據(jù)實(shí)際情況對(duì)備自投裝置的邏輯算法進(jìn)行了改進(jìn),解決了出現(xiàn)的問(wèn)題,實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況達(dá)到了運(yùn)行要求。

低壓備自投 充放電 邏輯算法

1 引言

為了保證廣播發(fā)射機(jī)、音頻調(diào)度設(shè)備等重要負(fù)荷的供電，在廣播發(fā)射臺(tái)的發(fā)射機(jī)房低壓供電系統(tǒng)中應(yīng)用了備用電源自動(dòng)投入裝置，當(dāng)工作電源失去電壓時(shí)，備用電源由自動(dòng)裝置控制自動(dòng)投入，保證重要負(fù)荷的供電連續(xù)性。廣播發(fā)射臺(tái)低壓供電系統(tǒng)都采用單母線分段的接線方式，對(duì)于這種接線方式下有兩路電源的備自投方式有：進(jìn)線備自投和母聯(lián)備自投兩種方式。進(jìn)線備自投方式正常運(yùn)行時(shí)母聯(lián)處于合閘狀態(tài)，當(dāng)主用路電源故障而備用電源正常時(shí)，備自投裝置斷開(kāi)主用進(jìn)線開(kāi)關(guān)，自動(dòng)投入備用電源開(kāi)關(guān)，恢復(fù)對(duì)負(fù)荷的供電。母聯(lián)備自投方式正常運(yùn)行時(shí)母聯(lián)處于斷開(kāi)位置，兩路電源各帶一段母線的負(fù)荷，當(dāng)某一路電源故障而另一路電源正常時(shí)，備自投裝置斷開(kāi)故障電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)，自動(dòng)合上母聯(lián)開(kāi)關(guān)，恢復(fù)對(duì)負(fù)荷的供電。

備用電源自動(dòng)投入裝置遵循的基本原則有：

(1)當(dāng)工作母線上的電壓低于檢無(wú)壓定值，并且持續(xù)時(shí)間大于時(shí)間定值時(shí)，備自投裝置方可啟動(dòng)。

(2)備用電源的電壓應(yīng)工作于正常范圍，或備用設(shè)備應(yīng)處于正常的準(zhǔn)備狀態(tài)，備自投裝置方可動(dòng)作，否則應(yīng)予以閉鎖。

(3)必須在斷開(kāi)工作電源的斷路器之后，備自投方可動(dòng)作。

(4)人工切除工作電源時(shí)，備自投裝置不應(yīng)動(dòng)作。

(5)避免備用電源合于永久故障。

(6)備自投裝置只允許動(dòng)作一次。這個(gè)原則是為了保障設(shè)備和人身安全，在實(shí)際運(yùn)行中備自投裝置在同一條件下可以多次動(dòng)作可能會(huì)造成人身傷亡事故。傳統(tǒng)的電磁式繼電保護(hù)裝置是通過(guò)裝置內(nèi)部電容器的充放電過(guò)程來(lái)保證裝置只動(dòng)作一次。為了便于對(duì)這一動(dòng)作原理的理解，在微機(jī)式的備自投裝置中仍然使用充放電這一概念，只是微機(jī)裝置中沒(méi)有實(shí)際的充放電電容而是由軟件通過(guò)邏輯判斷實(shí)現(xiàn)備自投充放電。當(dāng)備自投條件滿足時(shí)，經(jīng)過(guò)延時(shí)(可由用戶設(shè)定)進(jìn)入充電完畢狀態(tài)，動(dòng)作一次，放電結(jié)束，直到下次充電條件滿足時(shí)，再次進(jìn)入充電狀態(tài)。

2 實(shí)際應(yīng)用中遇到的備自投拒動(dòng)問(wèn)題

在作者維護(hù)的廣播發(fā)射臺(tái)機(jī)房低壓供電系統(tǒng)中根據(jù)運(yùn)行需要加裝了由成都瑞科電氣有限公司生產(chǎn)的RKP203型低壓備用電源自動(dòng)投入裝置，以實(shí)現(xiàn)低壓柜單母線分段接線方式下，母聯(lián)備自投功能。如(圖1)正常運(yùn)行時(shí)1DL、2DL合閘，母聯(lián)DL分閘。正行運(yùn)行時(shí)的備自投邏輯如(圖2)。

圖1 機(jī)房低壓柜運(yùn)行方式

圖2 母聯(lián)備自投動(dòng)作邏輯圖

圖2中U1為I段母線電壓，U2為II段母線電壓，UL1為1#進(jìn)線電壓，UL2為2#進(jìn)線電壓，Uyy1為I段母線有壓定值，Uyy2為II段母線有壓定值，ULyy1為1#進(jìn)線有壓定值，ULyy2為2#進(jìn)線有壓定值，Ia1為1#進(jìn)線電流，Ia1WL為1#進(jìn)線無(wú)流定值。

當(dāng)裝置控制旋鈕置于裝置投入位置，1DL、2DL合閘，母聯(lián)DL分閘，1#電源實(shí)測(cè)電壓小于線路有壓定值(裝置內(nèi)可設(shè)定)，2#電源實(shí)測(cè)電壓大于線路有壓定值(裝置內(nèi)可設(shè)定)，I段母線實(shí)測(cè)電壓小于母線有壓定值，II段母線實(shí)測(cè)電壓大于母線有壓定值(裝置內(nèi)可設(shè)定)，1#線路實(shí)測(cè)電流小于檢無(wú)流定值(裝置內(nèi)可設(shè)定)，滿足上述啟動(dòng)條件后，備自投裝置啟動(dòng)，延時(shí)5秒，斷開(kāi)1DL進(jìn)線開(kāi)關(guān)，確認(rèn)DL進(jìn)線斷開(kāi)后，延時(shí)1秒合上母聯(lián)DL開(kāi)關(guān)。2#電源故障失壓時(shí)，備自投裝置的動(dòng)作原理與1#相同。

在調(diào)試測(cè)試低壓備自投功能時(shí)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)斷開(kāi)2DL開(kāi)關(guān)上級(jí)開(kāi)關(guān)模擬2號(hào)進(jìn)線電源故障，備用電源自動(dòng)投入裝置能正常工作，自動(dòng)斷開(kāi)2DL開(kāi)關(guān)，合上母聯(lián)DL，迅速使所有負(fù)載供電恢復(fù)正常。但是當(dāng)斷開(kāi)1DL開(kāi)關(guān)上級(jí)開(kāi)關(guān)模擬1號(hào)進(jìn)線電源故障，備用電源自動(dòng)投入裝置沒(méi)有做出正確處理，出現(xiàn)拒動(dòng)，既沒(méi)有斷開(kāi)1DL開(kāi)關(guān)，也未能合上母聯(lián)DL，造成負(fù)載1及I段母線失去電源。檢查裝置的接線方式?jīng)]有異常，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，故障始終存在。

3 備自投裝置拒動(dòng)故障原因分析

現(xiàn)場(chǎng)的二次回路接線情況如下。由于RKP203低壓備用電源自動(dòng)投入裝置是安裝在低壓柜上，備自投裝置的控制電源和開(kāi)入信號(hào)電源均采用交流電源(現(xiàn)場(chǎng)無(wú)直流電源)，交流電源由一個(gè)STS(Static Transfer Switch)靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)提供，這種靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是電源二選一自動(dòng)切換系統(tǒng)，第一路出現(xiàn)故障后STS自動(dòng)切換到第二路給負(fù)載供電(前提是第二路電源正常且和第一路電源同相位)，第一路電源恢復(fù)時(shí)，STS自動(dòng)切換回第一路給負(fù)載供電，一、二路電源切換標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間為≤8ms，不會(huì)造成IT類負(fù)載斷電，達(dá)到了PC級(jí)。這個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的電源取自1DL和2DL的電源側(cè)，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)裝置默認(rèn)1#進(jìn)線為主用電源，2#進(jìn)線為備用電源，這樣當(dāng)某一路電源失壓后，由另一路電源通過(guò)靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)為RKP203低壓備用電源提供工作電源和開(kāi)關(guān)量輸入回路電源。在靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行電源切換的過(guò)程中，微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)的電源模塊具有蓄電功能，不會(huì)中斷，備自投裝置沒(méi)有重啟的現(xiàn)象。

通過(guò)分析RKP203低壓備用電源自動(dòng)投入裝置的運(yùn)算邏輯、輸入條件、動(dòng)作時(shí)限及動(dòng)作配合，找到了故障出現(xiàn)的原因。故障是由于RKP203微機(jī)備自投裝置的開(kāi)入信號(hào)瞬間斷電，影響微機(jī)備自投裝置的充放電邏輯造成的，具體原因如下：

備自投充電邏輯如圖3所示，當(dāng)備自投裝置投入、1DL、2DL在合位，母聯(lián)DL在分位時(shí)滿足備自投充電邏輯，經(jīng)過(guò)15秒延時(shí)后，備自投充電完成，裝置隨時(shí)準(zhǔn)備好進(jìn)行備自投。此時(shí)當(dāng)有一路線路失壓時(shí)，可以進(jìn)行備自投操作，且只動(dòng)作一次。當(dāng)一個(gè)輸入條件不滿足時(shí)，備自投充電邏輯立刻返回，需要等到再一次滿足備自投充電邏輯后經(jīng)過(guò)15秒延時(shí)才能完成備自投充電。而當(dāng)開(kāi)入回路的電源中斷時(shí)，1DL、2DL的開(kāi)入信號(hào)會(huì)跳變?yōu)榉珠l位置，造成備自投充電邏輯不滿足條件，備自投充電返回。而此時(shí)裝置就會(huì)拒絕進(jìn)行備自投操作。第2節(jié)所述的拒動(dòng)現(xiàn)象就是因?yàn)楫?dāng)斷開(kāi)2DL開(kāi)關(guān)上級(jí)開(kāi)關(guān)模擬2號(hào)進(jìn)線電源故障，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)主用1#進(jìn)線電源不需要?jiǎng)幼?，RKP203裝置開(kāi)入回路的信號(hào)沒(méi)有中斷，備用電源自動(dòng)投入裝置能正常工作。但是當(dāng)斷開(kāi)1DL開(kāi)關(guān)上級(jí)開(kāi)關(guān)模擬1號(hào)進(jìn)線電源故障，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)主用1#進(jìn)線電源無(wú)電需要切換至2號(hào)進(jìn)線電源，開(kāi)入回路的信號(hào)會(huì)中斷，備用電源自動(dòng)投入的充電邏輯不滿足，返回為備自投未充電狀態(tài)，拒絕進(jìn)行備自投，出現(xiàn)拒動(dòng)。

圖3 RKP203裝置備自投充電邏輯

4 對(duì)軟件邏輯算法的改進(jìn)

通過(guò)對(duì)故障原因的分析，我們對(duì)軟件的邏輯算法進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，將原來(lái)的有一條件不滿足不延時(shí)直接返回，改為經(jīng)過(guò)3秒延時(shí)再返回，邏輯如(圖4)，這樣當(dāng)斷開(kāi)1DL開(kāi)關(guān)上級(jí)開(kāi)關(guān)模擬1號(hào)進(jìn)線電源故障，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換至2號(hào)進(jìn)線電源，開(kāi)入回路的信號(hào)中斷，備自投充電邏輯需要延時(shí)3秒后返回，在延時(shí)未完成前備自投充電完成處于充電狀態(tài)，當(dāng)開(kāi)入回路的信號(hào)中斷時(shí)開(kāi)始延時(shí)，開(kāi)入信號(hào)恢復(fù)后，延時(shí)還未結(jié)束，備自投的充電邏輯保持不變，備自投備用電源自動(dòng)投入的充電邏輯一直處于滿足狀態(tài)，裝置能夠自動(dòng)完成斷開(kāi)1DL，合上母聯(lián)3DL的操作，保證負(fù)載1供電正常。

通過(guò)聯(lián)系設(shè)備生產(chǎn)廠家對(duì)備自投的充放電邏輯算法進(jìn)行改進(jìn)，我們對(duì)改進(jìn)后的低壓備自投裝置經(jīng)過(guò)反復(fù)的測(cè)試沒(méi)有再出現(xiàn)拒動(dòng)的現(xiàn)象，設(shè)備運(yùn)行正常。

圖4 改進(jìn)后的備自投充電邏輯算法

5 總結(jié)

傳統(tǒng)的電磁式備自投裝置因?yàn)轶w積大，邏輯判斷依靠許多繼電器實(shí)現(xiàn)，操作使用不便，故障率高等原因在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越少，這種微機(jī)式低壓備自投裝置正在得到廣泛應(yīng)用，但是不同廠家的微機(jī)式備自投裝置的工作原理略有差異，備自投判斷邏輯不直觀，因此分析和研究好裝置的各種動(dòng)作邏輯尤為重要，本文通過(guò)分析和改進(jìn)該裝置的充放電條件及動(dòng)作過(guò)程，解決了實(shí)際的問(wèn)題，但是也帶來(lái)了一個(gè)新的現(xiàn)象，即充放電條件的延時(shí)返回可能會(huì)造成在手動(dòng)將備自投裝置置于退出位置時(shí)，備自投仍然有3秒鐘的延時(shí)才會(huì)停止充電狀態(tài)，如果此時(shí)達(dá)到了備自投啟動(dòng)條件裝置還會(huì)啟動(dòng)備自投動(dòng)作造成開(kāi)關(guān)跳閘，這在以后的工作中應(yīng)該充分注意。

[1]張振宇.低壓備自投動(dòng)作原理及常見(jiàn)故障處理[J].科技信息社,2008.

[2]公方濤.380V低壓備自投裝置分析及改進(jìn)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2013.