BZT1-21多功能自動(dòng)投切裝置

楊震寧，崔慧東，李 樂(lè)，朱月星

（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120）

0 引言

從上世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著我國(guó)建筑智能化及辦公自動(dòng)化的發(fā)展，建筑中的自動(dòng)化及電氣設(shè)備數(shù)量不斷增加，如果這些設(shè)備因斷電失效將會(huì)對(duì)生產(chǎn)生活造成巨大影響。這就對(duì)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了更高的要求。本世紀(jì)初開(kāi)始部分配電柜生產(chǎn)廠家制造了一些具有400V自動(dòng)投切能力的配電設(shè)備，但因其技術(shù)能力不強(qiáng)，規(guī)格不統(tǒng)一，造成使用不便故最終未能推廣。BZT1-21多功能自動(dòng)投切裝置正是在這種背景下根據(jù)北京電力公司相關(guān)文件研制并投入使用的。BZT1-21多功能自動(dòng)投切裝置基于可編程邏輯控制器（PLC）和現(xiàn)代傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了輸入輸出信號(hào)及通訊的標(biāo)準(zhǔn)化，解決了舊式自動(dòng)投切設(shè)備的不足。

1 概述

圖1 BZT1-21多功能自動(dòng)投切裝置

BZT1-21多功能自動(dòng)投切裝置（如圖1所示）是基于可編程邏輯控制器（PLC）的配電系統(tǒng)自動(dòng)投切裝置，可用于630A～6300A的兩主進(jìn)一母聯(lián)，單母線分段的400V低壓配電系統(tǒng)，一般安裝在聯(lián)絡(luò)柜內(nèi)。

此設(shè)備用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器邏輯電路，大大簡(jiǎn)化硬件數(shù)量和接線，減少了故障點(diǎn)，使得配電設(shè)備更加安全可靠，安裝方便，更加標(biāo)準(zhǔn)化。

此設(shè)備具有遠(yuǎn)程、本地兩種操作方式，還具有“自投自復(fù)”、“自投手復(fù)”、“手動(dòng)”、“合環(huán)”和“停用”五種可選擇投切工作方式。并可通過(guò)MOTOBUS-RTU現(xiàn)場(chǎng)總線遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，部分型號(hào)可通過(guò)短信方式發(fā)送報(bào)警信號(hào)。

2 設(shè)備介紹

圖2 多功能自動(dòng)投切裝置正面圖

BZT1-21多功能自動(dòng)投切裝置設(shè)有五種指示燈（電源狀態(tài)、斷路器狀態(tài)、故障、PLC運(yùn)行和故障閉鎖），選擇開(kāi)關(guān)三種（工作方式選擇、選掉選擇和操作方式選擇），互感器二次電流值設(shè)定裝置及系統(tǒng)復(fù)位按鈕（如圖2所示）。

BZT1-21多功能自動(dòng)投切裝置共有-H-T型（常規(guī)控制型），-H-TK型（遠(yuǎn)程控制型），-H-TM型（常規(guī)控制短信型），-H-KM（遠(yuǎn)程控制短信型）四種型號(hào)。

3 主要功能

3.1 系統(tǒng)運(yùn)行方式

包括 “自投自復(fù)”、“自投手復(fù)”、“手動(dòng)”、“合環(huán)”和“停用”五種可選擇工作方式；進(jìn)線、母聯(lián)斷路器故障脫扣式自動(dòng)閉鎖；合環(huán)操作時(shí)可選擇多種選掉方式。

3.1.1 操作方式選擇

BZT1-21設(shè)備（KM型、TK型）上設(shè)有操作方式選擇開(kāi)關(guān)，有就地、遠(yuǎn)方兩種操作方式。當(dāng)選擇“就地”時(shí)，使用者須使用工作方式選擇開(kāi)關(guān)選擇“自投自復(fù)”、“自投手復(fù)”、“手動(dòng)”、“合環(huán)”、“停用”五種工作方式中的一種，并配合現(xiàn)場(chǎng)電控按鈕運(yùn)行。當(dāng)選擇“遠(yuǎn)方”時(shí)由遠(yuǎn)方操作軟件選擇工作方式，并配合軟件指令運(yùn)行。

3.1.2 工作方式選擇

BZT1-21設(shè)備共有“自投自復(fù)”、“自投手復(fù)”、“手動(dòng)”、“合環(huán)”、“停用”五種可供選擇的工作方式。

1）停用

“停用”方式工作，只能對(duì)進(jìn)線斷路器及母聯(lián)斷路器進(jìn)行分閘操作（此處操作指電動(dòng)操作，下同）。此種工作方式一般用于設(shè)備已完成現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試并通電但未投入使用時(shí)，此工作方式是為了防止現(xiàn)場(chǎng)無(wú)關(guān)人員誤操作設(shè)立。

2）手動(dòng)

“手動(dòng)”方式工作，可對(duì)各進(jìn)線斷路器及母聯(lián)斷路器進(jìn)行合閘或分閘操作，但只允許兩進(jìn)線斷路器或一進(jìn)線斷路器和母聯(lián)斷路器同時(shí)合閘。本方式是一種較常用的工作方式，通常用于系統(tǒng)調(diào)試，及運(yùn)行中的檢修時(shí)。變電站正常使用時(shí)一般不推薦使用此工作方式，因?yàn)榇朔绞较略O(shè)備不會(huì)對(duì)進(jìn)線失電事故做出反應(yīng)。

3）合環(huán)

“合環(huán)”操作是不停電切換的一種功能，選定“合環(huán)”方式時(shí)，解除進(jìn)線和母聯(lián)斷路器間聯(lián)鎖關(guān)系，允許同時(shí)手動(dòng)接通兩路進(jìn)線斷路器和母聯(lián)斷路器。當(dāng)三臺(tái)斷路器都接通時(shí)，設(shè)備自動(dòng)監(jiān)測(cè)合環(huán)電流。

“合環(huán)” 方式通常用于需要不停電的“倒閘”操作，在檢修配電室的“主進(jìn)線”和“母聯(lián)”斷路器時(shí)經(jīng)常使用，可以有效的避免更換斷路器時(shí)造成的部分回路停電。但需要指出的是在部分供電質(zhì)量不好的地區(qū)“合環(huán)”狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)較大的“合環(huán)”電流，這有可能造成跳閘事故。根據(jù)北京市供電局的要求“合環(huán)”電流不得大于400A。故本設(shè)備設(shè)有互感器二次電流值設(shè)定按鈕，其設(shè)定值0～5A可調(diào)。合環(huán)電流超過(guò)限定值，則三臺(tái)斷路器中的一臺(tái)將按“選掉方式”所選自動(dòng)分?jǐn)唷Ｆ渲挟?dāng)互感器二次電流值設(shè)定為0A時(shí)，本設(shè)備將直接進(jìn)行選掉操作（選掉操作指“合環(huán)”電流超過(guò)限定值時(shí)，BZT1-21設(shè)備將分?jǐn)噙M(jìn)線及母聯(lián)斷路器中的一路結(jié)束“合環(huán)”狀態(tài)——具體分?jǐn)嗄且粋€(gè)斷路器使用選掉選擇開(kāi)關(guān)選擇）。實(shí)際使用中一些使用者比較喜歡將互感器二次電流值設(shè)定為0A，這樣可以在合環(huán)操作時(shí)避免事故。

4）自投自復(fù)

“自投自復(fù)”方式，兩路電源供電，當(dāng)任意一臺(tái)變壓器失壓（失壓指某路進(jìn)線其中兩相電壓降至110V以下）時(shí)，設(shè)備將延時(shí)后（延時(shí)時(shí)間事先設(shè)定）斷開(kāi)其主進(jìn)斷路器，再經(jīng)一段延時(shí)后（延時(shí)時(shí)間事先設(shè)定）合上母聯(lián)斷路器。以上動(dòng)作結(jié)束后，失壓側(cè)變壓器如恢復(fù)電壓，設(shè)備將延時(shí)后（延時(shí)時(shí)間事先設(shè)定）斷開(kāi)其母聯(lián)斷路器，再經(jīng)一段延時(shí)后（延時(shí)時(shí)間事先設(shè)定）合上其主進(jìn)斷路器。

“自投自復(fù)”方式是現(xiàn)有用戶(hù)在配電室正常使用中最常使用的一種工作模式。此工作方式可以較快的對(duì)進(jìn)線失電事故做出反應(yīng)，避免長(zhǎng)時(shí)間停電。需要注意的是本設(shè)備用于400V配電室，而10KV中壓設(shè)備一般也有控制失電投切的繼電保護(hù)設(shè)備，這兩者延時(shí)時(shí)間之間要留有足夠的時(shí)差以免造成事故。

5）自投手復(fù)

“自投手復(fù)”方式，兩路電源供電，當(dāng)任意一臺(tái)變壓器失壓時(shí)，設(shè)備將延時(shí)后（延時(shí)時(shí)間事先設(shè)定）斷開(kāi)其主進(jìn)斷路器，再經(jīng)一段延時(shí)后（延時(shí)時(shí)間事先設(shè)定）合上母聯(lián)斷路器。以上動(dòng)作結(jié)束后，失壓側(cè)變壓器如恢復(fù)電壓，設(shè)備將延時(shí)后（延時(shí)時(shí)間事先設(shè)定）允許使用者手動(dòng)斷開(kāi)其母聯(lián)斷路器，而后手動(dòng)合上其主進(jìn)斷路器。

“自投手復(fù)”方式是現(xiàn)有用戶(hù)在比較重要的配電室正常使用中常使用的一種工作模式，使用時(shí)出現(xiàn)失電事故后可以在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)供電，但必須在排除事故后由配電站管理人員手動(dòng)操作恢復(fù)正常狀態(tài)。如此操作可以避免未處理事故即恢復(fù)供電造成反復(fù)停電現(xiàn)象，適合較重要的位置。

3.1.3 故障閉鎖

當(dāng)3臺(tái)主斷路器進(jìn)線1、進(jìn)線2、母聯(lián)中的任何一臺(tái)因過(guò)流或短路等原因開(kāi)關(guān)分?jǐn)嗪箝_(kāi)關(guān)本體的故障輔助接點(diǎn)動(dòng)作。將鎖定BZT1-21裝置禁止以上3臺(tái)主斷路器做出合閘動(dòng)作。同時(shí)故障閉鎖指示燈（黃色）亮起，顯示警告。只有在解除事故，恢復(fù)故障輔助接點(diǎn)后。方可按下系統(tǒng)復(fù)位按鈕，解除警告。

故障閉鎖可以有效的避免斷路器發(fā)生故障后對(duì)事故斷路器及其他斷路器的不合理操作，從而避免二次事故及事故的擴(kuò)大。

3.2 監(jiān)控功能

遙信：遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)低壓主進(jìn)、母聯(lián)斷路器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、故障掉閘及報(bào)警信號(hào)（失壓報(bào)警、過(guò)流報(bào)警）。

遙測(cè)：遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)低壓斷路器運(yùn)行參數(shù)（進(jìn)線電壓，母聯(lián)合換電流電流）。

遙控：遠(yuǎn)程控制400V框架斷路器的接通斷開(kāi)。

3.3 通訊功能

通過(guò)MODBUS-RTU現(xiàn)場(chǎng)總線上傳數(shù)據(jù)；接收遠(yuǎn)程控制命令。短信形設(shè)備還可通過(guò)短信發(fā)送主進(jìn)、母聯(lián)斷路器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、故障掉閘及報(bào)警信號(hào)。

現(xiàn)有用戶(hù)使用通訊功能時(shí)主要形式是，由現(xiàn)場(chǎng)DTU設(shè)備與與本裝置通過(guò)MODBUS-RTU現(xiàn)場(chǎng)總線通訊讀取所需數(shù)據(jù)。而后由DTU設(shè)備通過(guò)INTERNET網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳。此外，實(shí)際應(yīng)用中也有本設(shè)備直接與上位機(jī)通訊的實(shí)例。

4 結(jié)束語(yǔ)

傳統(tǒng)用繼電器實(shí)現(xiàn)自投自復(fù)方法，因?yàn)槭沟秒娐贩睆?fù)，元件多，故障率高且難以降低。如果再加上合環(huán)功能則由于在設(shè)計(jì)原理上的問(wèn)題存在矛盾，無(wú)法實(shí)現(xiàn)合環(huán)操作。BZT1-21多功能自動(dòng)投切裝置以可編程邏輯控制器技術(shù)和傳感器技術(shù)為核心成功的克服了傳統(tǒng)設(shè)備的缺陷。其可靠性高、性能穩(wěn)定、可長(zhǎng)時(shí)間在惡劣環(huán)境下運(yùn)行，性能價(jià)格比好，產(chǎn)品系列齊全已在北京供電局超過(guò)1000個(gè)配電站中使用，還可以根據(jù)用戶(hù)的具體要求進(jìn)行定制（定制設(shè)備已在多個(gè)重要場(chǎng)所使用）是理想的智能配電設(shè)備。

[1] 北京電力公司文件京電調(diào)[2009].44號(hào)[Z].關(guān)于印發(fā)北京電網(wǎng)無(wú)壓跳, 自投(互投)整定原則的通知及附件.