用电源自动投入和系统自动恢复装置的研究和实现

1常规备用电源自动投入装置
　　随着技术和经济的发展，对供电的质量、连续性和可靠性的要求越来越高。备用电源自动投入装置在保证供电连续性方面取得了较好的成效，在电力系统中被广泛采用。国内外对它的研究也比较深入。但目前广泛运行的备用电源自动投入装置，无论采用电磁式、整流型、晶体管、集成电路甚至微机等任何手段来实现，都只能实现当工作电源消失时将备用电源自动投入并只能动作1次。工作电源恢复正常供电后必须人为换向操作，以调整到原始运行方式，在此之后备用自投装置才能重新复位，并且也必须人为进行，即装置本身不具备自适应功能，无法真正满足综合自动化的要求，并使无人值班在一定程度上失去了意义。

另外，常规的备用电源自动投入装置对工作电源和备用电源有压或无压的判断取自PT，对一次设备的小型化和无油化不利。国内各厂家研制生产的备用电源自动投入装置均是如此。国外同类产品也多是仅能实现单一备用电源自动投入的功能。部分装置虽具有逆向使系统自动恢复的功能，但所见文献及实际装置仍都是以传统的电压判据为基础实现的，不仅工作电源(如工作母线)上需要PT柜，各进线或备用电源上也需要PT柜，即在进线断路器电源侧两端需各装设1个PT柜，并且仍由电磁元件实现，接线繁琐，体积庞大，实现困难，不能满足综合自动化及无人值班的要求，技术和经济上也不适宜于我国国情。
　　 2　　本方案的构成　　
　　本方案除包括常规备用电源自动投入装置的全部功能外，还具有自动转入逆向运行使电力系统在条件满足时自动恢复到原有运行方式下运行的功能。装置投入运行后，能够自动识别和判断所处电力系统的运行方式，自适应地进行装置本身运行方式的自动转换：
　　正向方式――以常规备用电源自动投入装置方式运行；
　　逆向方式――以系统自动恢复装置方式运行；
　　退出方式――系统既不满足装置正向运行条件也不满足装置逆向运行条件。
　　上述过程自动实现，无需人为干预。即当需要它起备用自投作用时，以备用电源自动投入装置出现和工作，可完全取代传统的备用电源自动投入装置。而当备用电源自动投入装置动作后或电力系统的运行方式发生变化后满足装置的逆向运行条件时，则能自动识别其变化并自动进入逆向运行方式，以系统自动恢复装置出现，并在所处的电力系统符合条件时将电力系统自动恢复到原有运行方式(一般为原设计的运行方式)下运行。当装置所处的电力系统不具备2种正常工作条件时，装置将自动退出运行并发出相应信号。由于装置可自适应地进行本身运行方式的自动转换，并具有可互联成系统的通讯网络接口，可方便实现三遥，无需任何人为干预，因此满足变电站综合自动化的需要，也使无人值班真正具有了意义。

本方案对有压无压的判断既适用于传统的PT采集电压的方式，也可采用改进后的带电显示器实现，无需为该装置专门设置PT间隔，可减少设备总数量和总投资。特别是应用于非计费的城市中心配电所或开关站，每段母线还可省去1个PT柜，不但可使中心配电所或开关站无油化和减少设备的总投资，还可减少中心配电所或开关站的占地面积，具有很大的现实意义。
　　 3　　本方案考虑的几个问题　　
　　为使本方案构成的装置可靠、灵敏、快速并具有广泛的通用性，我们对如下几个问题进行了着重研究并采取了相应的措施：
　　 a)电力系统常见的几种备用方式下方案的适应性和通用性；
　　 b)已有PT及不增加PT反而要减少PT的可能性及可行性；
　　 c)怎样简单而有效地实现传统备用电源自动投入装置具有的功能；
　　 d)在不增加PT反而要减少PT的情况下，如何有效实现装置的逆向自动恢复功能；
　　 e)减少PT后可能给系统带来的问题及相应的措施；
　　 f)装置抗干扰性能；
　　 g)装置本身与其它装置可能的扩充、互联和升级；
　　 h)装置与整个变电站综合(配网)自动化系统的有效衔接。
　　 4　　本方案的运行方式分析　　
　　 4.1　　备自投的基本方式和动作判据　　

　　通常情况下有2种最基本而常用的备自投方式：一种方式是2个工作电源互为备用，称为暗备用，也叫母联备自投，如图1a所示；另一种方式是正常情况下备用电源不工作，称为明备用，也叫线路备自投，如图1b所示。为简单起见，我们仅就这2种备用方式，并且以暗备用方式为重点进行讨论。
　　备自投通常采用失压或失压加欠流判据。本方案构成的系列装置除具备常规备自投功能外，还具有系统自动恢复功能。仍采用失压或失压加欠流判据。为了能够实现系统自动恢复，本方案构成的系列装置在有无电压判断上除有传统的PT采集电压外，还引入了带电显示器接点模式。通过带电显示器接点的状态可判断出相关设备(进线或母线等)的带电状况。装置中如不用电流，电流端可以悬空。
　　 4.2　　备用电源自投自复装置工作原理　　
　　对图1a所示的系统，备用电源自投自复装置有4种运行方式(状态)及运行条件。
　　 a)正向运行，即传统的备自投运行条件：
　　 1)U_B1＞U_1Y，U_B2＞U_2Y，即2段母线电压正常；
　　 2)I_L1＜I_1G,I_L2＜I_2G，即2段母线及出线上均无故障；
　　 3)母线断路器QFB处于断开位置，即2段母线独立运行；