應(yīng)急發(fā)電車自動(dòng)投退系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)應(yīng)用

蓋家鵬 郭衛(wèi)國(guó) 張忠社

摘? ?要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，政府、企業(yè)等單位舉辦的重大活動(dòng)和重要會(huì)議大幅增多。在整個(gè)活動(dòng)的保電過(guò)程中，如遇故障停電，需手動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)急發(fā)電車對(duì)保電區(qū)域進(jìn)行供電，故障排除后再手動(dòng)切換至市電供電。保電工作期間手動(dòng)啟動(dòng)、手動(dòng)切換都會(huì)產(chǎn)生短時(shí)間停電，影響了保電質(zhì)量。因此研發(fā)一套應(yīng)急發(fā)電車自動(dòng)投退系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，該系統(tǒng)可以在市電故障時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)急發(fā)電車，市電恢復(fù)時(shí)通過(guò)檢測(cè)同期并網(wǎng)自動(dòng)切換至市電供電，保障用電需求，縮短故障停電時(shí)間，避免了停電產(chǎn)生的負(fù)面影響，使保電質(zhì)量得到大幅提升。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急發(fā)電車;自動(dòng)投退;檢測(cè)同期

中圖分類號(hào)：TM769? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

目前大部分的應(yīng)急保電工作一般由應(yīng)急發(fā)電設(shè)備作為備用供電系統(tǒng)執(zhí)行。保電期間當(dāng)市電線路故障停電后，需要保電人員手動(dòng)拉開開關(guān)、啟動(dòng)應(yīng)急發(fā)電車或發(fā)電機(jī)，手動(dòng)合上應(yīng)急發(fā)電車或發(fā)電機(jī)開關(guān)恢復(fù)供電。操作過(guò)程的來(lái)回奔波，延長(zhǎng)了恢復(fù)供電的時(shí)間，同時(shí)保電人員的高度緊張易引發(fā)誤操作。市電恢復(fù)后需要保電人員再次手動(dòng)操作進(jìn)行切換，使保電質(zhì)量大幅下降。

1 研究現(xiàn)狀分析

在保電任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中，當(dāng)遇到突發(fā)性停電故障時(shí)，為了保證供電的可靠性，需要立即啟動(dòng)應(yīng)急發(fā)電車進(jìn)行緊急供電。國(guó)外大多數(shù)配電自動(dòng)化領(lǐng)域的電力系統(tǒng)設(shè)備制造廠家，針對(duì)應(yīng)急發(fā)電車自動(dòng)投切控制系統(tǒng)，進(jìn)行了深入研究。國(guó)內(nèi)大多數(shù)應(yīng)急發(fā)電車、發(fā)電機(jī)廠家也在積極研究市電斷電后應(yīng)急電源如何自動(dòng)投切的裝置，應(yīng)急電源大多是柴油發(fā)電機(jī)，不宜長(zhǎng)期運(yùn)行。國(guó)內(nèi)雖然有研究應(yīng)急發(fā)電車在市電斷電后發(fā)電機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)控制策略，但是未見檢測(cè)電平變化通過(guò)邏輯判斷發(fā)出分合閘信號(hào)，發(fā)電機(jī)自動(dòng)檢測(cè)同期并網(wǎng)、檢測(cè)開關(guān)是否確已分合狀態(tài)誤操作措施、市電停電自動(dòng)發(fā)信息、檢測(cè)相序等相關(guān)內(nèi)容。

綜上所述，急需開發(fā)一套應(yīng)急發(fā)電車自動(dòng)投退系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)通過(guò)檢測(cè)開關(guān)電路、電壓等信號(hào)，自動(dòng)發(fā)送停電信息至保電、檢修等相關(guān)人員，斷開市電低電開關(guān)，啟動(dòng)應(yīng)急發(fā)電車，合上發(fā)電車低壓開關(guān)的保電操作過(guò)程。市電故障排除后，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投退，將應(yīng)急發(fā)電車供電區(qū)域負(fù)荷切換至市電，停止應(yīng)急發(fā)電車發(fā)電，回到市電及應(yīng)急發(fā)電車雙保險(xiǎn)保電模式，極大的縮短了停電時(shí)間，保障用電穩(wěn)定。

2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)和原理

2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

應(yīng)急發(fā)電車自動(dòng)投退系統(tǒng)主要由進(jìn)線側(cè)開關(guān)、多功能控制柜、應(yīng)急發(fā)電車3個(gè)部分組成。如圖1所示。

進(jìn)線側(cè)開關(guān)：輸入端連接進(jìn)線，輸出端連接負(fù)載端。

多功能控制柜：與進(jìn)線側(cè)開關(guān)并聯(lián)接入進(jìn)線與負(fù)載端，并包括自動(dòng)控制系統(tǒng)電路、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)。

自動(dòng)控制系統(tǒng)電路包括單片機(jī)、復(fù)位電路、脈沖振蕩電路、無(wú)線收發(fā)電路模塊。

脈沖振蕩電路檢測(cè)進(jìn)線的電壓變化，當(dāng)電壓降低至低壓值時(shí)，產(chǎn)生高電平脈沖并發(fā)送至單片機(jī);當(dāng)電壓升高至穩(wěn)定值時(shí)，產(chǎn)生低電平脈沖并發(fā)送至單片機(jī)。

單片機(jī)輸出端連接第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、進(jìn)線側(cè)開關(guān)。

第一開關(guān)，一端接入進(jìn)線側(cè)開關(guān)的輸入端，一端與第二開關(guān)和第三開關(guān)相接。

第二開關(guān)，一端與第一開關(guān)和第三開關(guān)相接，一端與應(yīng)急發(fā)電設(shè)備相接。

第三開關(guān)，一端與第一開關(guān)和第二開關(guān)相接，一端與進(jìn)線側(cè)開關(guān)的輸出端相接。

應(yīng)急發(fā)電設(shè)備：為保電負(fù)荷區(qū)域提供應(yīng)急情況下的供電來(lái)源。

2.2 系統(tǒng)原理

應(yīng)急發(fā)電車自動(dòng)投退系統(tǒng)的工作原理：利用進(jìn)線側(cè)開關(guān)來(lái)控制進(jìn)線和負(fù)載端線路的接通和斷開。通過(guò)多功能控制柜實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓、電流、功耗等數(shù)據(jù)。采用獨(dú)立電源模塊供電方式，檢測(cè)脈沖振蕩電路產(chǎn)生的高低電平脈沖，判斷供電狀態(tài)是否正常。利用單片機(jī)來(lái)斷開和閉合第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)應(yīng)急發(fā)電車的快速接入供電。并通過(guò)無(wú)線收發(fā)模塊將停電信息自動(dòng)發(fā)送給保電、檢修等相關(guān)人員。市電恢復(fù)后，系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)同期并網(wǎng)，待市電穩(wěn)定后，利用單片機(jī)控制第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)，將發(fā)電車供電快速切換至市電供電。

3 系統(tǒng)功能介紹

3.1 短信報(bào)警功能

采用短信貓智能發(fā)送短信的形式，當(dāng)市電線路發(fā)生故障停電時(shí)，控制系統(tǒng)可自動(dòng)識(shí)別市電線路停電狀態(tài)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)保電、檢修等相關(guān)人員發(fā)送停電信息，保證問(wèn)題及時(shí)發(fā)現(xiàn)，縮短故障處理時(shí)間。

3.2 自動(dòng)控制功能

系統(tǒng)能夠根據(jù)高低電平的變化，當(dāng)電壓降低至低壓值時(shí)，產(chǎn)生高電平脈沖并發(fā)送至單片機(jī);當(dāng)電壓升高至穩(wěn)定值時(shí)，產(chǎn)生低電平脈沖并發(fā)送至單片機(jī)。單片機(jī)可以控制第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)的斷開或閉合，產(chǎn)生故障時(shí)快速地將應(yīng)急發(fā)電設(shè)備接入供電線路中，市電恢復(fù)時(shí)快速切換至市電供電，實(shí)現(xiàn)不停電并網(wǎng)、節(jié)能，避免停電對(duì)用戶造成的影響。

3.3 監(jiān)控功能

采用智能采集終端和控制器，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行獲取和存儲(chǔ)，通過(guò)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)軟件實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和開關(guān)狀態(tài)，提供友好的人機(jī)交互界面，方便日常巡檢人員查看和檢修。

3.4 保護(hù)功能

系統(tǒng)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)應(yīng)急發(fā)電設(shè)備的輸出電壓，如果監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不符合供電需求，系統(tǒng)將自動(dòng)發(fā)送控制信號(hào)，強(qiáng)制切斷與負(fù)載端的通路，保證負(fù)載端的用電穩(wěn)定。

3.5 自動(dòng)檢測(cè)同期功能

自動(dòng)檢測(cè)同期功能主要是在市電恢復(fù)后，延遲斷開應(yīng)急發(fā)電車的供電開關(guān)，在市電供電穩(wěn)定后，再斷開應(yīng)急發(fā)電車，恢復(fù)市電供電，這樣極大程度地縮短了停電的時(shí)間，保證了負(fù)載端的用電穩(wěn)定。

3.6 統(tǒng)計(jì)分析功能

系統(tǒng)以曲線和報(bào)表的形式展示設(shè)備的電壓、電流等相關(guān)數(shù)據(jù)信息，根據(jù)信息來(lái)分析設(shè)備的運(yùn)行情況。

3.7 日志記錄功能

系統(tǒng)可以根據(jù)年、月、日和自定義時(shí)間查詢?cè)O(shè)備的故障告警信息，統(tǒng)計(jì)故障處理的時(shí)間、發(fā)電車的投退時(shí)間、發(fā)電車投入累計(jì)等信息。

4 結(jié)語(yǔ)

該文在綜合國(guó)內(nèi)應(yīng)急發(fā)電自動(dòng)投退技術(shù)的基礎(chǔ)上，加入檢測(cè)自發(fā)信息、供電模式切換、檢同期并車、應(yīng)急手動(dòng)操作等功能，研究開發(fā)了一套應(yīng)急發(fā)電車自動(dòng)投退系統(tǒng)。該系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)裝置的運(yùn)行狀況，如遇故障及時(shí)發(fā)送短信報(bào)警，極大程度地縮短了停電時(shí)間。發(fā)電車的自動(dòng)投退，不僅減少了保電人員工作量，也避免了高度緊張的保電人員在停電中慌亂操作導(dǎo)致誤操作事故發(fā)生，避免停電產(chǎn)生負(fù)面的影響，大幅提升企業(yè)形象，促進(jìn)了社會(huì)的和諧發(fā)展。

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