双电源回路（精选七篇）
双电源回路 篇1
为保证用电可靠性,重要用电设备均要求具备双电源。由于双电源取自不同的变电站或同一变电站的不同母线,两电源进入用户后不允许并列,自备电源不允许擅自引入、供出或并网。一旦双电源发生反送电,将会对人身和设备安全构成巨大威胁,因此必须在两电源间装设闭锁装置。为提高设备运行的安全性与灵活性,根据不同的接线方式,有不同解决方案。
1 常用、简单的双电源闭锁回路
对于用电负荷较小、供电可靠性要求较低的用户,可采用在两路电源接入双投刀闸的方法。运行时,两路电源不能同时投入;当一路电源故障时,需人工操作刀闸将负荷切换到另一路电源。这种方法接线简单、安全可靠、投资成本低,但操作复杂、时间长。
当用电负荷较大时,可在两路电源接入的两组刀闸间采用可靠的机械闭锁。只有当一组刀闸处于分闸位置时,另一组才能合上。这种方法操作复杂、时间长。
对于供电可靠性要求较高的用户,可采用ATS自动切换装置。在自动方式下,当主电源失电时,自动切换到备用电源。当主电源恢复供电时,再自动切换到主电源。ATS自动切换装置具有电气和机械双重闭锁,安全可靠性高,接线简单,但投资成本较高。
2 单母线分段接线方式的双电源闭锁回路
图1为单母线分段接线图,两电源分别来自不同的变电站,不允许并列运行。运行方式有两种:
(1) 3QF分闸,1QF、2QF合闸。当一路电源由于故障或需要退出时,断开1QF或2QF,并合上3QF,由另一路电源带全部负荷。
(2)1QF和3QF合闸,2QF分闸。当电源1由于故障或需要而退出时,断开1QF,合上2QF,由电源2 带全部负荷。
由此可知,1QF～3QF只有在其中2个断路器不同时为合闸状态时,第3个断路器才允许合闸。为此,我们利用断路器辅助接点设计了满足运行方式和电气闭锁要求的二次回路。下面以1QF为例进行简单分析。
把2QF和3QF的常闭接点并联后串入1QF的合闸回路中(如图2所示)。当2QF、3QF同时合闸时,其常闭接点都断开,1QF不能合闸;当2QF、3QF中1个或2个都处于分闸位置时,其常闭接点闭合,1QF可以合闸。
从以上分析可知,本回路在不增加任何设备的情况下就可实现闭锁,其接线简单可靠、投资少。
3 复杂接线方式的双电源闭锁回路
以天弘矿业(煤矿)为例,分别在2个矿场各建1个35kV变电站。一矿变电站由110kV缙云山变电站供电,二矿变电站由110kV盐井变电站供电,2个变电站互为备用电源。为保证系统安全运行,不允许1QF～6QF同时合闸。图3为天弘矿业电气系统接线图。正常运行时,1QF、2QF、5QF、6QF合闸,3QF、4QF分闸。
3.1 方案一
根据系统运行方式,忽略5QF和6QF,只需1QF～4QF不同时合闸就可满足双电源闭锁要求。当1QF、2QF合闸时,3QF、4QF分闸;当1QF、3QF、4QF合闸时,2QF必须分闸。为此,我们利用断路器辅助接点设计了满足闭锁回路要求的二次回路。下面以1QF为例进行简单分析。
把2QF～4QF的常闭接点并联后串入1QF的合闸回路中(如图4所示)。当2QF～4QF同时合闸时,其常闭接点全部断开,1QF不能合闸;当2QF～4QF不全为合闸状态时,其中的一个或几个辅助接点闭合,1QF可以合闸。
这个方案需在两变电站间施放二次控制电缆。由于变电站间的距离一般都在几公里以上,因此直流电压将会在二次电缆上产生很大的电压降,使断路器不能分合闸。根据《电力工程电气设计手册》,按2A的跳合闸电流计算,1.5mm截面的电缆长度为448m,2.5mm截面的为748m。由此可知,方案一不能满足要求。
3.2 方案二
采用增加线路电压互感器的方式设计闭锁回路。在进线及联络线侧增加4只电压互感器(如图5所示),在母线和线路电压互感器的二次回路中增加电压继电器(如图6所示)。
下面以一矿变电站闭锁二次回路(如图7所示)为例进行简单介绍。1TV的1KV常开接点和TV1的KV1常闭接点串联后串入进线开关的合闸回路,当1TV带电且TV1不带电时,1QF可以合闸。3TV的3KV和TV2的KV2常闭接点并联后串入联络线断路器的合闸回路,TV1的KV1和TV2的KV2常闭接点并联后串入分段断路器的合闸回路,当两侧TV不同时带电时,断路器可以合闸。
针对系统的运行方式对该闭锁回路进行分析。
当2个变电站分列运行时,3TV不带电,3KV常闭接点处于闭合位置,一矿TV2带电,KV2常闭接点断开,3QF可以合闸。但此时4TV带电,4KV常闭接点断开,同时二矿TV2带电,KV2常闭接点断开,4QF不能合闸。当二矿进线出现故障时,一矿变电站的TV1和1TV带电,二矿失电,3TV不带电,3KV常闭接点闭合,3QF可以合闸。当3QF合闸后,4TV带电,二矿TV2不带电,KV2常闭接点闭合,4QF可以合闸。当4QF合闸后,两段母线电压互感器带电,2TV不带电,2KV常开接点、KV1常闭接点断开,2QF不能合闸。
这种闭锁方式不需在两变电站间施放二次电缆,仅通过同一变电站的电压互感器就可实现闭锁。同时,利用控制回路避免误操作,满足了操作的安全性。本方案投资少,但回路较复杂、可靠性较差。
3.3 方案三
随着光纤技术的发展,可利用光纤作为传送媒介将断路器的状态传送至对侧变电站以实现闭锁。
在天弘矿业两变电站间架设光纤,再分别增加1套深圳南瑞的EOC-701型继电保护光纤通信接口装置,以满足4个线路开关不能同时合闸的要求。原理同方案一,把除自己之外的另3个断路器的常闭接点并联后串入合闸回路中,当这3个断路器都在合闸位置时,它们的常闭接点都断开,以此可断开第4个断路器的合闸回路。此方案简单可靠,但需要在两变电站间架设光纤,投资较高。
4 结束语
脱硫增压风机稀油站主回路电源改造 篇2
关键词：增压风机稀油站 电源改造
某电厂5×330MW机组采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺系统，脱硫效率要求不小于95%，采用一炉一塔，脱硫系统不设GGH，不设旁路烟道，设增压风机，每套FGD系统设置1台100%容量的静叶可调轴流式增压风机。石灰石制备采用湿磨系统，石膏脱水采用真空皮带脱水系统，均为五套脱硫装置公用。脱硫装置应能在锅炉所有负荷状态下持续安全运行。
脱硫系统采用微处理器为基础的分散控制系统（FGD-DCS）进行监视，辅以少量现场操作实现设备的启、停和正常运行时的监视和控制。分散控制系统（DCS）将对所有设备进行操作，控制和监测；参数自动巡回检测，数据处理，制表打印，参数越限报警等均由FGD-DCS实现。脱硫系统发生故障时，能通过自动联锁和保护，自动切除有关设备和系统，并与主机DCS系统进行联锁、保证机组的正常运行。
下面针对某电厂一次脱硫增压风机稀油站切换油泵时出现油站重故障报警信号跳增压风机再联锁跳主机的原因分析，提出改造方案，完善系统的安全运行。
1 事故经过
2013年7月13日10点28分13秒#1主机发生MFT，由于#1机脱硫切换增压风机稀油站油泵失效，导致油站重故障报警进入脱硫DCS，脱硫DCS在接受到重故障信号后，延时5s跳闸增压风机，随后主机MFT发生。
以下是脱硫DCS增压风机及稀油站的历时曲线和历史报警记录：10：28：00油压报警同时油站系统预报警（此时就地声光报警），正常分析：如果油站电气回路正常将会自动启备用泵。此时运行人员若发现备用泵启动失败，没有双泵运行状态，应马上恢复回油阀状态，把油压升到低点0.1MPa以上完全可以避免后续事件的发生，电气回路中时间继电器时间发生作用可判断为报警3-4s。10：28：04油站系统重故障。10：28：08增压风机首出（DCS时间采集有误差，实际是重故障后延时5S才会报首出）。10：28：09增压风机合闸位消失（增压风机跳闸）。10：28：11增压风机预报警，重故障，油压低信号均消失（说明此时运行人员将回油阀恢复，油压正常，但为时已晚）。10：28：13 #1机组MFT。
2 事故原因分析
从以上时间范围内数据分析中可以看出，整个过程中DCS没有收到油泵运行状态的变化记录，可见此次进行油压低操作后进行油泵切换是失效的。据了解，以前多次切换均无问题，油站油压低一直能正常启动备用泵，故可判断电气回路存在发生故障为此次事故可能性之一。需检查如下：①备用电机是否正常。②电机如果正常就检查KA7继电器是否烧坏，触点是否正常。③如果正常再检查触点接线是否有松动现象。
此次运行人员操作，运行人员意图应为通过手动开回油管泄压发生油压低信号，然后备用泵联锁启动后再切换主备旋钮，再行恢复回油阀。当两泵都运行的状态下油压高电接点开关会动作，然后备用泵停止。通过以上过程来实现泵的无扰切换。直接切换主备旋钮的动作是先停运行泵再马上启动备用泵的有扰切换。两种方式对比，其实前面所谓的无扰切换风险更大，运行人员一旦对电气回路原理了解不够或者遇到切换无效，其操作反应不及时就将导致今天这样的后果发生。后面一种切换方式，如果备用泵启动失败还可以立即切回之前运行的泵，发生今天这样的后果几率是很小的。
原设计增压风机润滑油站电控箱只提供一路电源供电。这为增压风机的安全运行埋下了极大的隐患。
3 提出改造方案
根据现场要求，增压风机润滑油站电控箱增加一路电源供电。变更内容：
①新增电缆ZR-VV-0.6/1kV 4×10mm2共380米。
②新增5台电控箱，每台电控箱内装ATNSX63N/3P-C40A
双电源切换装置一台。从每台机组的配电柜（AA1104-07、AA1204-11、AA1304-04、AA1404-10、AA1504-10）新提供一路电源给对应的增压风机稀油站新增电控箱（加上原稀油站电控箱的电源共两路），新增的电控箱布置与原电控箱上方，和原电控箱连为一体，在两电控箱连接处开孔走线，取消原电控箱内QF0断路器。
③增设增压风机油站油泵切换按钮盒，在油压正常的情况下实现油泵切换，从而避免人为操作失误，引起增压风机跳闸。
如上图。
参考文献：
[1]闫广祥.煤矿井下双风机双电源技术改造的探讨[J].煤矿安全，2011（01）.
[2]卢刚.高频电源在电除尘器前电场的应用[J].中国环保产业，2010（01）.
地铁屏蔽门控制回路电源改造方案 篇3
关键词：地铁屏蔽门,驱动电源系统,控制电源系统,控制回路电源改造
0 引言
城市轨道交通站台屏蔽门主要是安装在地铁、轻轨等一些交通车站站台的边缘位置，通过屏蔽门，可以把轨道同站台候车区相隔离，同时又能够和列车门相对应。地铁屏蔽门系统是车站设备系统中的一种，使用地铁屏蔽门可以带来诸多的益处，例如可以有效的将车站站台公共区同轨行区隔离开来，从而使得环控系统得到了简化，空调系统的运行能耗也将会降低;减少了活塞风以及列车运行产生的噪音对候车乘客所造成的影响，使乘客有了一个更为安全、舒适的候车环境等。屏蔽门的正常工作，直接影响运营的服务质量和行车安全。控制电源在屏蔽门系统中起着至关重要的作用，然而，在目前的地铁屏蔽门系统的控制回路电源方面还存在一些问题，这就有必要对地铁屏蔽门控制回路电压进行改造，使其能够更加有效的满足屏蔽门电源系统稳定性要求。
1 屏蔽门电源
1.1 屏蔽门电源系统构成
地铁屏蔽门供电系统主要包含两个部分，驱动电源系统以及控制电源系统，分别由驱动UPS、控制UPS独立供电。对于驱动电源系统而言，其功率一般都在30～60 kVA左右，它的作用主要是为地铁站内屏蔽门的驱动马达供电。驱动电源系统功率的大小主要由地铁站内屏蔽门个数所决定。而控制系统由较小容量控制UPS供电，功率一般在3～12 kVA。控制系统的功率一般都不会很大，然而它却有着非常重要的作用，所以一般都会采用冗余的供电方式来为控制系统进行供电，从而能够有效保证控制电源供电的可靠性。此外，地铁屏蔽门供电系统还包括另外两部分，即配电系统以及灯带照明系统。
1.2 控制回路电源
对于地铁屏蔽门的控制电源而言，它由诸多部分组成，主要包括不间断电源UPS、单相隔离变压器、绝缘监控模块、带液晶显示器的监控模块、蓄电池、馈电单元及软件等部分，通过这些部分的合作，控制电源能够实现在外部电源发生停电现象之后蓄电池投入进行供电，起到为驱动模块的充电和馈电的作用。控制电源的后备电源采用的是不间断电源UPS，主要用来为PSC、PSA、PSL、开关门信号、安全继电器、接口设备等进行供电。在实际的工程应用过程当中，所使用的屏蔽门控制电源主要由以下配置构成：
1)不间断电源 (UPS) 。不间断电源UPS需要挂配蓄电池，这主要起到两个方面的作用：第一，可以满足安全门瞬时开启或者关闭的时候，对电流的需求;第二，如果发生电源输入故障，驱动电源挂配的蓄电池组仍旧能够为门机提供驱动电源，从而可以保证屏蔽门能够正常的进行开启和关闭。通过控制UPS系统可以为PSC控制盘提供校准好、高质量、持续不断的交流电，保证系统能够在一天24 h，一年365 d内正常运行。系统就不会受到电网电压波动、频率变化、浪涌电压、短时间内断电、较长时间内的断电等问题的影响。如果外电源发生了中断，控制UPS蓄电池的容量可以确保单元控制器、门控单元 (DCU) 、就地控制盘 (PSL) 以及其他的一些用于控制的设备等可以持续工作一段时间，并且不掉电。
2)中央接口盘 (PSC) 。PSC为屏蔽门控制逻辑单元、继电器单元、PEDC、IBP、PSL、PSA等提供电源，同时也可以监视以及控制地铁屏蔽门的运行。
2 深圳地铁罗宝线一期屏蔽门控制系统电源改造实例
目前而言，屏蔽门电源中的控制电源和驱动电源分别由6 kVA和30 kVAUPS供电，由于小容量UPS难以维护和保养，同时稳定性不及大容量UPS，导致小容量UPS供电成了屏蔽门系统稳定性的瓶颈。下面就结合深圳地铁罗宝线一期屏蔽门控制系统电源改造实例来具体进行分析。
2.1 现状分析
深圳地铁罗宝线一期屏蔽门控制系统电源包括PEDC工作电源、允许信号电源、开门信号电源以及安全继电器工作电源。
目前，控制系统电源的电源供给方案如下：低压配电系统两路市电经过双电源切换之后进入在线式控制UPS，由控制UPS经过整流逆变之后输出到各个用电部件。由于控制UPS中各种部件使用寿命即将到期，UPS存在出现自动旁路失效等各种故障的隐患，从现有的控制系统电源供电图(图1中原设计)可以得到，当控制UPS出现故障时，由控制UPS负责供电的整个屏蔽门控制系统均会失电，导致整侧屏蔽门无法开关，严重影响地铁正常运营。
2.2 整改方案
整改方案为消除此类故障，减少屏蔽门系统的故障点，提高屏蔽门系统的可靠性，降低屏蔽门系统对正常运营的影响，现提供以下整改方案：
1)方案1：当控制UPS输出端失电后，通过增设交流接触器切换至从工作稳定性更强的驱动UPS取电对控制系统进行供电(图1中方案1)
双侧站台屏蔽门驱动电力最大需求量发生在开门/关门瞬间，为27 kVA/21.6 kW (0.8pf)。
屏蔽门控制系统功率如下表：
根据上表可得，双侧站台屏蔽门控制系统电力最大需求量发生在开门状态，为2840VA/2698W (0.95 pf)。
根据方案1示意路图及表数据可得，采用方案一对控制系统进行供电时，驱动UPS最高负载发生在两侧屏蔽门同时打开的瞬间，为27 kVA+2.84 kVA=29.84 kVA，小于驱动UPS设计容量(30 k VA)。
经过以上分析不难发现，方案1具有施工简单，用料用时少，成本低，同时控制UPS输出失电时，能够自动切换至驱动UPS继续进行供电等优点，然而也存在一定的缺陷，主要表现在：当两侧屏蔽门同时打开的瞬间，屏蔽门系统所需电力非常接近驱动UPS的设计容量。
2)方案2：从经过双电源切换箱之后的市电中，取一路通过控制UPS供电(控制主路)，另取一路直接供电(控制备路)，控制主路与控制备路经过双电源切换箱(PC级)后，输出一路为控制系统供电，正常工作状态下由控制主路(经过控制UPS)供电，当控制主路故障(如控制UPS故障)时，经双电源切换箱切换后由控制备路供电(图1中方案2)。
方案2具有保证了用电设备的用电量的优点，但是缺点也较为明显：它所需材料人工多，使用PC级双电源切换成本较此，在将来驱动UPS设计容量可适当增加一些，满足控制电源接入时使用，可采用方案一进行增加可靠性的电源冗余设计;目前深圳地铁一期屏蔽门电源改造使用方案二更为妥当。
3 结语
对地铁屏蔽门控制回路电源的设计时需要考虑其可靠性，这不仅是指要保证操作时的可靠性，同时也要保证在出现各种意外状况的时候，系统能够得到妥善的处理。提高可靠性，首先可以从硬件方面着手，提高硬件的质量，但更重要的是在设计和改造的过程中，能够综合考虑各种因素和情况，针对具体的情况来做出合理的部署，运用各种手段来使系统更加的安全和可靠，从而使系统能够达到所需要的安全等级。
参考文献
[1]杨静, 刘亮.浅谈北京地铁屏蔽门直流电源系统的试验方法[J].机电信息, 2012 (3) .
[2]孙红印, 张哲晨.浅谈地铁屏蔽门控制UPS系统的优化[J].城市建设, 2011 (5) .
[3]凌相国.地铁屏蔽门技术参数设置[J].电力机车与城轨车辆, 2011 (5) .
[4]吴明晖.地铁站台屏蔽门系统隐患分析及改进研究[J].城市轨道交通研究, 2011 (5) .
企业供配电系统二次回路的操作电源 篇4
二次回路操作电源是指控制、信号、监测及继电保护和自动装置等二次回路系统所需的电源。因此, 对操作电源的可靠性要求很高, 应尽可能不受供电系统运行的影响, 对操作电源的容量要求足够大, 应能够满是供电系统正常运行和事故处理所需要的容量。二次回路操作电源, 可分为直流系统电源和交流系统电源。直流操作电源, 按供电电源的性质又可分为独大直流电源 (蓄电池组) 和交流整流电源 (储能电容器装置和复式整流装置) 。
2 直流系统电源
直流电源及其装置构成变配电所的直流系统, 其主要作用有: (1) 正常运行时, 供给断路器跳、合闸及其他设备保护和控制的操作电源, 一定工作电压范围为105%-80%的额定电压。 (2) 所 (站) 内设备发生故障, 致使交流电压降低甚至消失, 此时直流系统能供给保护及其他设备事故操作的电源。 (3) 事故后交流所用电中断, 直流系统能供给变配电所必要的事故照明电源。
2.1 蓄电池组直流系统
蓄电池组直流系统由蓄电池组及其充电装置构成。蓄电池主要有铅酸蓄电池和碱性蓄电池两种。采用蓄电池组直流系统作为操作电源, 不受供电系统运行情况的影响, 工作可靠性高。
2.2 硅整流电容储能式直流电源
即使采用全控型电力电子器件构成整流电路单独作为直流电源, 则当交流供电系统电压消失时, 也将会失去直流电源, 甚至于交流电压降低时, 都会严重影响直流二次系统的正常工作。因此, 在小型变电所可采用有电容储能的硅整流直流电源。采用电容储能, 省去了蓄电池组, 节约了投资。在交流供电系统正常运行时, 通过硅整流装置给直流负荷提供直流电源, 同时电容器储能。但是电容器所储能量, 在交流供电系统电压降低或消失时, 仅够给继电器和跳闸回路供电, 使其正常动作。采用双回路交流电源供电和两套硅整流装置, 以提高直流电源的可靠性, 容量较大的硅整流器主要用作断路器合闸电源, 并可向控制回路供电, 容量较小的硅整流器仅向控制回路供电, 依靠逆止元件 (功率二极管) 3v实现。串联限流电阻R, 用来限制控制回路短路时通过场v的电流, 防止3v烧毁。储能电容器按控制回路分组, 各组电容器所储能量仅用于在交流供电系统电压降低或消失时, 补偿自身所在的保护回路, 而不向其他元件放电。因此, 设计并有电容器的控制回路时, 应不包括信号灯等经常性负荷, 且需要依靠逆止元件来实现。例如储能电容器1c仅用于对高压线路的继电保护和跳间回路供电, 而储能电容器2c仅用于对其他设备元件的继电保护和跳闸回路供电。
储能电容器多采用比容量大的电解电容器, 所选择的容量应能保证其所在继电保护和跳闸回路的元件可靠地动作。根据运行经验, 考虑各种因素的影响, 并适当留有裕度, 对220v直流电源来说, 跳开一台断路器 (包括保护装置等) 所需的电容量大致为4000y F左右。然后根据每组电容器所担负的需同时跳开 (最不利情况下) 的断路器的总台数, 便可得到该组电容器的总容量。
3 复式整流的直流操作电源
复式整流是指有两种提供直流电压的整流电源;不但由所用变压器或电压互感器供电, 简称“电压源”, 而且还由能反映故障短路电流的电流互感器供电, 简称“电流源”。正常运行时, 仅能依靠“电压源”供电;短路故障时, 只有依靠“电流源”供电。这样就能保证在正常和事故情况下不间断地向直流系统供电。但是电流互感器输出容量是有限的, 首先必须保证保护回路及断路器跳闸回路的电源, 使断路器能够可靠跳闸。
图1是一种常见的复式整流装置接线示意图。如图所示:“电压源”的交流电源取自所用变压器, 经“中间隔离变压器”与三相桥式整流 (AC/DC) 电路输出直流电压;“电流源”的交流电源取自电流互感器, 经“并联铁磁谐振饱和稳压器”与三相桥式整流 (AC/DC) 电路输出直流电压。
磁饱和稳压器2T二次工作线圈接整流器, 二次电容线圈接电容器, 构成并联谐振回路。两组二次线圈的电势随一次电流增加而上升, 达到一定值后, 因铁芯饱和而平稳。由于电流互感器输出的短路电流变化很大, 必须经磁饱和稳压器2T维持输出交流电压恒定。
只有当电流互感器输出的电流达到其额定电流的2/3以上时, “电流源”输出的直流电压才能接近额定直流电压。正常运行时, “电压源”输出的额定直流电压使“电流源”输出被封锁;当供电系统发生三相短路故障时, “电压源”输出的直流电压降落, 短路电流使“电流源”立即担负起全部直流负荷, 同时闭锁“电压源”输出。可见, 电流互感器应尽量安装在变电所电源首端。与电容储能装置比较, 复式整流装置能输出较大的功率, 电压能保持恒定。但是, 当供电系统停电时, 变电所无任何电源可用。所以, 复式整流装置仅适用于企业小型变电所。
4 交流系统电源
交流操作电源可分为电压源和电流源。电压源取白所用变压器或电压互感器, 通常所用变压器作为正常工作电源, 电压互感器容量小, 只作为油浸式变压器瓦斯保护的交流电源;电流源取自电流互感器、主要供电给继电保护和跳闸回路。
采用交流操作电源, 接线简单, 投资减少, 运行可靠.维护方便。对于35k V及以下配用弹簧储能式交流操作机构的断路器或配用手动操作机构、继电保护采用交流操作的断路器均可采用交流操作电源。因此, 交流操作电源广泛用于企业中小型变电所中。但是, 交流操作电源不适合于比较复杂的继电保护、自动装置及其他二次回路。同样, 当所用电源失去后, 事故照明电源无法解决。
摘要：随着电子技术、微机技术、通讯技术的广泛应用, 工厂供配电系统的二次回路和自动装置已发生了革命性的变革, 在电力运行和安全中变得越来越重要。
关键词：企业供配电系统,二次回路,操作电源
参考文献
[1]沈进.浅谈高压真空断路器的二次回路控制[J].南钢科技与管理, 2005 (04) .
双电源回路 篇5
1.1 变电站220kV保护失灵回路现状
目前,广西电网变电站220kV保护失灵回路使用以前的技术规范,即两套220kV母线保护只使用其中一套失灵功能,失灵电流判别功能利用各间隔的断路器辅助保护实现,另外一套母线保护不使用失灵功能。但有的母线保护失灵电流判别功能已不能满足要求,如图1所示。
图1接线方式下,各间隔的保护只要有一套保护失灵启动,就能启动母线保护,从而实现母线保护失灵动作切除故障,达到预设目的。但是,母线保护在实际工作中会因装置故障、预试检修、定值更改等原因而退出运行,由于双重化配置的另一套母线保护没有配置失灵功能,因此会使全站保护失灵功能失效,增大了电网运行风险。
1.2 新技术规范要求下的失灵回路
随着南方电网一体化进程的推进,2012年南方电网出台了《南方电网220kV母线保护技术规范》,要求双重化配置的两套母线保护中每套完整、独立的保护装置应能处理可能发生的所有类型故障;两套保护之间不应有任何电气联系,充分考虑到运行和检修时的安全性,当一套保护退出时不应影响另一套保护的运行。新技术规范下的失灵逻辑如图2所示。
图2接线方式下,由于间隔的保护与母线保护一一对应,母线保护实现了真正意义上的双重化配置,当母线保护由于检修等原因退出运行时,可以保证母线保护全功能投入运行,从而实现保护投退的灵活安排。
目前,广西电网内220kV系统的母线保护基本上都是按照图1方式实现的,不满足新技术规范的要求。新规范要求:对于运行中变电站220kV电压等级采用各间隔判别断路器失灵的情况,扩建间隔和间隔保护改造时相关回路设计应与站内既有模式维持一致;站内进行220kV母线及失灵保护改造时应按本规范要求执行,并相应修改各间隔回路接线,即进行双失灵回路改造。
2 解决途径
运行中220kV系统的母线保护改造涉及全站同电压等级的各个间隔回路的接线修改,工作量大、工作周期长。而不同的保护厂家因硬件设备生产时间上的差异,会导致回路改造存在差异性。下面就针对运行中常见的南瑞继保回路改造进行分析,南瑞继保失灵回路的原理图接线如图3所示。
图3中,两套保护动作接点并联后与断路器辅助保护接点串联,电流判别设置在间隔的断路器辅助保护装置内,从而实现母线保护的失灵回路开入。改造要求继电保护设备优先通过自身实现相关保护功能,尽可能减少外部输入量,以降低对相关回路和设备的依赖。修改后的回路原理图如图4所示。
图4中,保护动作接点直接开入母线保护装置,取消了中间设备(断路器辅助保护装置)的保护接点,采用母线保护装置内部的失灵电流判别功能。但在实际改造中,由于设备的投产年限长短不一,同一厂家的设备制造原理不一致,往往使保护接点存在不满足要求的情况。修改前的原理回路中只需要操作箱中的一副TJR/TJQ接点,而新原理回路中将原回路一分为二,TJR/TJQ接点不能满足双回路的要求,目前的解决办法如下:
(1)使用TJR/TJQ接点重动中间继电器,增加TJR/TJQ接点分配给失灵回路。
(2)其中一个失灵回路保留TJR/TJQ接点回路,另一个失灵回路不采用TJR/TJQ接点回路。由于原装置内部的中间继电器功率较小且长时间不运行,厂家建议采用外置的大功率中间继电器,以消除回路改造带来的新隐患。
(3)当采用新技术规范的装置时,母差动作后断路器失灵由母差失灵保护内部完成,启动失灵回路可不接TJR/TJQ接点。
改造后的TJR/TJQ接点回路如图5所示。
3 结束语
双电源回路 篇6
关键词：直流操作电源,降压回路,开路,硅链降压,高频开关
0 引言
直流操作电源能满足正常运行和事故状态下的继电保护、自动装置、高压断路器分合闸、事故照明及计算机不间断电源的需要,适用于发电厂、变(配)电站、开闭所、电气化铁路、一体化电源等重要直流用电的场所。因此,直流操作电源在发电厂、变电站的作用十分重要,被称为发电厂、变电站的“心脏”。
变电站直流操作电源若出现故障,则无控制或合闸电源输出,继电保护、自动装置无法工作,高压断路器无法断开,使事故迅速扩大甚至烧毁整个变电站。据统计,全国此类事故发生多次,造成了重大经济损失和恶劣的社会影响。为防止此类事故的发生,重庆市电力公司采用了直流降压回路开路保护器(专利号:201020252364.6),并在多个变电站投运。
1 直流降压装置
1.1 110kV变电站直流操作电源降压装置典型配置
通常110kV变电站的直流操作电源采用微机监控高频开关直流电源设备,其典型配置如下:
(1)具有控制母线、合闸母线,接线采用单母线分段方式。
(2)蓄电池108只、2V/只,容量为200A.h;交流电源单元采用二路电源进线,自动投切。
(3)控制高频开关模块2只,每只输出额定电流为10A,满足N+1冗余设计。
(4)充电高频模块3只,每只输出额定电流为10A,满足N+1冗余设计。
(5)微机监控装置1套,直流降压(自动/手动调压)装置1套,绝缘监察装置1套。
(6)控制母线馈线开关48路(供继电保护、自动装置用),合闸母线馈线开关12路(供高压断路器分、合闸用)。
降压装置原理框图如图1所示。
1.2 直流降压装置工作过程
交流正常供电时,充电高频开关模块对蓄电池充电,其均充电压一般为254V,浮充电压为243V。因继电保护和自动装置的额定电压为220V,所以用单独的高频开关控制模块输出220V的控制电压,以满足继电保护和自动装置的要求。控制高频开关的输出接逆止;二极管阴极的电位略高于降压装置接逆止二极管阳极的电位,使逆止二极管截止,即直流操作电源在交流供电时降压装置不工作。
在交流失电时,充电模块、控制模块均无电压输出。此时,合闸母线由蓄电池组供电,逆止二极管导通,控制母线电压是由蓄电池经合闸母线电压和降压装置(自动或手动)调压后提供符合规定值的控制电压。因此,降压装置在直流操作电源交流失电时,保证控制母线不失电,确保继电保护和自动装置正常工作。
1.3 直流降压装置的降压类型
直流降压装置的降压类型有2种:
(1)硅链降压装置。硅链是根据降压要求用若干硅片串联组成,利用硅片单向导通性和硅片导通时的正向压降达到降压的作用。
(2)硅二极管降压模块。每个硅二极管降压模块内串联8只硅二极管。利用硅二极管导通时正向压降0.7V,显然1只硅降压模块可降5.6V.7级降压装置总降压达39.2V,即调压范围为0～39.2V,步级调压每级5.6V。利用自动/手动调压器调整降压值,可完全满足降压的要求。
1.4 直流降压装置的自动调压原理
目前,直流降压装置均采用5～7级自动/手动调压装置,工作时由自动调压控制器检测控制母线电压并与设定值比较,当控制母线电压高于(低于)设定值的上限(下限)时,控制器发出驱动直流接触器的信号,通过执行直流接触器触点的分断和闭合,改变降压装置投入(切除)的级数,确保控制母线电压在规定的范围内。当自动调压控制器发生故障时,运行值班人员可用手动调压。
2 直流降压回路开路保护器的工作原理
直流降压回路开路保护器原理图如图2所示。保护器的“触发判断电路”始终测量“原降压装置”两端的电压,只要降压装置两端的电压在35V以内,触发电路就不动作。当降压装置开路,使合母与控母的电压差大于35V+12V时,判断电路发出触发信号,电子开关瞬时接通,保证控制母线不失电,同时故障继电器动作,发出报警信号。其主要技术参数:降压范围为5～60V(可根据用户定制);额定电流为10～300A;动作时间为瞬时;故障输出干接点为2组;外形尺寸为241mm×145mm×115mm;质量为3.2kg。
3 直流降压回路开路保护器操作说明及使用注意事项
(1)保护器的手动开关,也是保护器的复位开关。保护器动作后,只有通过手动开关才能复位。将手动开关打在接通的位置,然后再断开,保护通道即复位。如果降压装置没有恢复正常,那么手动复位开关不起作用,从而保证了控制母线不失电。
(2)该保护器可适用于各种类型、级数的降压装置的开路保护。
(3)保护器安装时要注意周围的器件和散热条件。
4 结束语
惯性平台稳定回路的双闭环控制 篇7
随着我国航天, 航空以及航海事业的飞速发展, 对高精度的惯性导航设备的需求也越来越迫切。惯性平台系统为导航系统和姿态稳定系统提供测量基准, 而其中平台的稳定回路是事关导航精度的关键部分。随着平台系统所用陀螺仪精度的不断提高, 其稳定回路的控制方法也需要加以改变, 不能成为影响整个导航系统精度的瓶颈。由于PID控制器的很多优点, 现阶段的稳定回路大多采用基于位置反馈的PID控制方法, 但是其固有的缺陷也是显而易见的。因此, 另外选择更优的控制策略成为了稳定回路改进的一大方向。
1稳定回路数学模型的建立
稳定回路是控制平台姿态的闭环回路, 它同修正回路共同作用使平台稳定跟踪当地地理坐标系。稳定平台有三条稳定回路通道, 即x (内环轴) , y (台体轴) , z (外环轴) 通道, 由三套基本上相同的部件组成。三个陀螺装在平台台体上, 两个耦合放大器 (y通道无) 装在内环框架上, 伺服分解器 (y通道无) 装在台体轴上。三个前置放大器装在基座上, 三个力矩电机分别装在三个框架轴上。以下以x通道为例, 来进行稳定回路的分析及设计。x通道稳定回路原理图如图1所示。
为了便于分析, 在列写单通道稳定回路各环节方程时, 暂不考虑因通道之间耦合所带来的影响[1], 此时台体坐标系Px3y3z3与内框坐标系Px2y2z2完全重合。同时只考虑外加干扰力矩Mαf的影响, 对于其他干扰Mβf和因平台牵连角运动
当不考虑校正网络时, 系统开环传递函数为:
2 基于位置和速度反馈的双闭环控制器的设计与仿真
传统的稳定回路均采用基于位置反馈的单闭环PID控制策略, 跟据系统的开环Bode图来设计超前-滞后校正网络。为了增强系统对干扰Mαf的抑制能力, 为此可以引入测速反馈, 使系统形成双闭环, 将干扰作用包围在系统内环中, 从而提高系统的抗干扰性能。引入测速反馈的系统结构图如图3所示。其中a为设计值。
先来看测速内环的频率特性。内环开环传递函数为:
根据经验, 速度环开环截止频率应为位置环开环截止频率的4倍[2], 约为1 064 rad/s, 经过调试, a在此处的设计值为3.15。此时内环截止频率为1 040 rad/s, 相角裕度为43.8°。
作整个双闭环系统除去校正网络的开环伯德图, 利用MATLAB中SISOTOOL工具[3], 进行校正网络的参数调试。得到双闭环校正网络为:
再利用Simulink搭建单闭环和双闭环的仿真图, 作经校正后系统的单位阶跃响应和单位阶跃扰动响应, 分别如图4和图5所示。
3 结束语
通过仿真, 可以看出, 传统PID控制阶跃响应超调量大, 振荡次数多, 稳定时间长, 且对参数变化非常敏感, 对干扰的抑制能力也有限。而基于位置和速度反馈的双闭环控制系统阶跃响应超调量小, 振荡次数少, 稳定时间短, 对参数变化不敏感, 特别是对干扰的抑制效果非常好, 动态误差的最大值减小了近两个数量级, 而稳态精度则提高了两个数量级, 这对惯性平台来说尤为重要。总之, 基于位置和速度反馈的双闭环控制器可以对惯性平台进行控制, 具有重要的工程价值。
摘要：对惯性平台稳定回路进行了理论分析和校正。通过设计和仿真, 验证了传统PID控制的可行性;并通过引入速度反馈的双闭环控制, 克服了单闭环系统在抗干扰性能方面的欠缺。MATLAB仿真结果表明, 双闭环控制在很多指标上均优于传统PID控制器, 特别是其动态性能以及对干扰的抑制能力, 是一种应用在实际平台系统中理想的控制器。
关键词：惯性平台,稳定回路,传统PID控制,双闭环控制,MATLAB
参考文献
[1]丁衡高.惯性技术文集.北京:国防工业出版社, 1994
[2]王广雄.控制系统设计.北京:宇航出版社, 1992