微機式低壓備自投裝置充放電邏輯的改進

李久會

(國家新聞出版廣電總局二0二四臺,黑龍江佳木斯 154000)

微機式低壓備自投裝置充放電邏輯的改進

李久會

(國家新聞出版廣電總局二0二四臺,黑龍江佳木斯 154000)

本文介紹了一種微機式電壓備用電源自動投入裝置在現場實際的應用情況,分析了該裝置的動作原則、充放電條件及動作過程,對測試中發現的問題進行介紹和分析,根據實際情況對備自投裝置的邏輯算法進行了改進,解決了出現的問題,實驗測試結果和現場運行情況達到了運行要求。

低壓備自投 充放電 邏輯算法

1 引言

為了保證廣播發射機、音頻調度設備等重要負荷的供電，在廣播發射臺的發射機房低壓供電系統中應用了備用電源自動投入裝置，當工作電源失去電壓時，備用電源由自動裝置控制自動投入，保證重要負荷的供電連續性。廣播發射臺低壓供電系統都采用單母線分段的接線方式，對于這種接線方式下有兩路電源的備自投方式有：進線備自投和母聯備自投兩種方式。進線備自投方式正常運行時母聯處于合閘狀態，當主用路電源故障而備用電源正常時，備自投裝置斷開主用進線開關，自動投入備用電源開關，恢復對負荷的供電。母聯備自投方式正常運行時母聯處于斷開位置，兩路電源各帶一段母線的負荷，當某一路電源故障而另一路電源正常時，備自投裝置斷開故障電源進線開關，自動合上母聯開關，恢復對負荷的供電。

備用電源自動投入裝置遵循的基本原則有：

(1)當工作母線上的電壓低于檢無壓定值，并且持續時間大于時間定值時，備自投裝置方可啟動。

(2)備用電源的電壓應工作于正常范圍，或備用設備應處于正常的準備狀態，備自投裝置方可動作，否則應予以閉鎖。

(3)必須在斷開工作電源的斷路器之后，備自投方可動作。

(4)人工切除工作電源時，備自投裝置不應動作。

(5)避免備用電源合于永久故障。

(6)備自投裝置只允許動作一次。這個原則是為了保障設備和人身安全，在實際運行中備自投裝置在同一條件下可以多次動作可能會造成人身傷亡事故。傳統的電磁式繼電保護裝置是通過裝置內部電容器的充放電過程來保證裝置只動作一次。為了便于對這一動作原理的理解，在微機式的備自投裝置中仍然使用充放電這一概念，只是微機裝置中沒有實際的充放電電容而是由軟件通過邏輯判斷實現備自投充放電。當備自投條件滿足時，經過延時(可由用戶設定)進入充電完畢狀態，動作一次，放電結束，直到下次充電條件滿足時，再次進入充電狀態。

2 實際應用中遇到的備自投拒動問題

在作者維護的廣播發射臺機房低壓供電系統中根據運行需要加裝了由成都瑞科電氣有限公司生產的RKP203型低壓備用電源自動投入裝置，以實現低壓柜單母線分段接線方式下，母聯備自投功能。如(圖1)正常運行時1DL、2DL合閘，母聯DL分閘。正行運行時的備自投邏輯如(圖2)。

圖1 機房低壓柜運行方式

圖2 母聯備自投動作邏輯圖

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

當裝置控制旋鈕置于裝置投入位置，1DL、2DL合閘，母聯DL分閘，1#電源實測電壓小于線路有壓定值(裝置內可設定)，2#電源實測電壓大于線路有壓定值(裝置內可設定)，I段母線實測電壓小于母線有壓定值，II段母線實測電壓大于母線有壓定值(裝置內可設定)，1#線路實測電流小于檢無流定值(裝置內可設定)，滿足上述啟動條件后，備自投裝置啟動，延時5秒，斷開1DL進線開關，確認DL進線斷開后，延時1秒合上母聯DL開關。2#電源故障失壓時，備自投裝置的動作原理與1#相同。

在調試測試低壓備自投功能時發現：當斷開2DL開關上級開關模擬2號進線電源故障，備用電源自動投入裝置能正常工作，自動斷開2DL開關，合上母聯DL，迅速使所有負載供電恢復正常。但是當斷開1DL開關上級開關模擬1號進線電源故障，備用電源自動投入裝置沒有做出正確處理，出現拒動，既沒有斷開1DL開關，也未能合上母聯DL，造成負載1及I段母線失去電源。檢查裝置的接線方式沒有異常，經過反復試驗，故障始終存在。

3 備自投裝置拒動故障原因分析

現場的二次回路接線情況如下。由于RKP203低壓備用電源自動投入裝置是安裝在低壓柜上，備自投裝置的控制電源和開入信號電源均采用交流電源(現場無直流電源)，交流電源由一個STS(Static Transfer Switch)靜態轉換開關提供，這種靜態轉換開關是電源二選一自動切換系統，第一路出現故障后STS自動切換到第二路給負載供電(前提是第二路電源正常且和第一路電源同相位)，第一路電源恢復時，STS自動切換回第一路給負載供電，一、二路電源切換標準時間為≤8ms，不會造成IT類負載斷電，達到了PC級。這個轉換開關的電源取自1DL和2DL的電源側，轉換開關裝置默認1#進線為主用電源，2#進線為備用電源，這樣當某一路電源失壓后，由另一路電源通過靜態轉換開關為RKP203低壓備用電源提供工作電源和開關量輸入回路電源。在靜態轉換開關進行電源切換的過程中，微機保護裝置內的電源模塊具有蓄電功能，不會中斷，備自投裝置沒有重啟的現象。

通過分析RKP203低壓備用電源自動投入裝置的運算邏輯、輸入條件、動作時限及動作配合，找到了故障出現的原因。故障是由于RKP203微機備自投裝置的開入信號瞬間斷電，影響微機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，當備自投裝置投入、1DL、2DL在合位，母聯DL在分位時滿足備自投充電邏輯，經過15秒延時后，備自投充電完成，裝置隨時準備好進行備自投。此時當有一路線路失壓時，可以進行備自投操作，且只動作一次。當一個輸入條件不滿足時，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過15秒延時才能完成備自投充電。而當開入回路的電源中斷時，1DL、2DL的開入信號會跳變為分閘位置，造成備自投充電邏輯不滿足條件，備自投充電返回。而此時裝置就會拒絕進行備自投操作。第2節所述的拒動現象就是因為當斷開2DL開關上級開關模擬2號進線電源故障，靜態轉換開關主用1#進線電源不需要動作，RKP203裝置開入回路的信號沒有中斷，備用電源自動投入裝置能正常工作。但是當斷開1DL開關上級開關模擬1號進線電源故障，靜態轉換開關主用1#進線電源無電需要切換至2號進線電源，開入回路的信號會中斷，備用電源自動投入的充電邏輯不滿足，返回為備自投未充電狀態，拒絕進行備自投，出現拒動。

圖3 RKP203裝置備自投充電邏輯

4 對軟件邏輯算法的改進

通過對故障原因的分析，我們對軟件的邏輯算法進行了改進設計，將原來的有一條件不滿足不延時直接返回，改為經過3秒延時再返回，邏輯如(圖4)，這樣當斷開1DL開關上級開關模擬1號進線電源故障，靜態轉換開關切換至2號進線電源，開入回路的信號中斷，備自投充電邏輯需要延時3秒后返回，在延時未完成前備自投充電完成處于充電狀態，當開入回路的信號中斷時開始延時，開入信號恢復后，延時還未結束，備自投的充電邏輯保持不變，備自投備用電源自動投入的充電邏輯一直處于滿足狀態，裝置能夠自動完成斷開1DL，合上母聯3DL的操作，保證負載1供電正常。

通過聯系設備生產廠家對備自投的充放電邏輯算法進行改進，我們對改進后的低壓備自投裝置經過反復的測試沒有再出現拒動的現象，設備運行正常。

圖4 改進后的備自投充電邏輯算法

5 總結

傳統的電磁式備自投裝置因為體積大，邏輯判斷依靠許多繼電器實現，操作使用不便，故障率高等原因在電力系統中的應用越來越少，這種微機式低壓備自投裝置正在得到廣泛應用，但是不同廠家的微機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作邏輯尤為重要，本文通過分析和改進該裝置的充放電條件及動作過程，解決了實際的問題，但是也帶來了一個新的現象，即充放電條件的延時返回可能會造成在手動將備自投裝置置于退出位置時，備自投仍然有3秒鐘的延時才會停止充電狀態，如果此時達到了備自投啟動條件裝置還會啟動備自投動作造成開關跳閘，這在以后的工作中應該充分注意。

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

[2]公方濤.380V低壓備自投裝置分析及改進[J].科技創新導報,2013.