SID-40B技术说明书_V2.5

SID-40B技术说明书_V2.5⽬录
1．概述 (1)
2．主要功能 (3)
3．控制原理 (9)
4．技术指标 (16)
5．结构与⾯板定义 (19)
5.1 机箱结构 (19)
5.2 主要插件 (19)
5.3 ⾯板定义及说明 (20)
5.4 按键的定义说明 (20)
5.5 显⽰灯的定义说明 (21)
6．⼈机操作 (20)
6.1 主页⾯说明 (22)
6.2 液晶主菜单树形结构说明 (22)
6.3 主菜单说明 (23)
6.4 运⾏监视说明 (24)
6.5 定值整定说明 (25)
6.6 参数设置说明 (27)
6.7 事件追忆说明 (30)
6.8 ⼿动打印说明 (31)
6.9 其他功能说明 (32)
7．背板端⼦接线说明与设备安装 (37)
7.1 电源板接线端⼦说明 (37)
7.2 TA板接线端⼦说明 (39)
7.3 TV板接线端⼦说明 (39)
7.4 CPU板接线端⼦说明 (40)
7.5 EDI开⼊板接线端⼦说明 (41)
7.6 EDO开出板接线端⼦说明 (42)
8．调试与异常处理 (44)
9．投运说明与注意事项 (45)
10．贮存与保养 (45)
11．供应成套性 (45)
附录1：定值表 (46)
附录2：参数表 (56)
附录3：备投⽅案说明 (59)
(V2.4版)
2009年3⽉
本公司保留对产品更改的权利，如有与装置不同之处，以装置为准。

详情请⾄电本公司或当地代理商。

SID-40B ⽆扰动备⽤电源替续控制系统
1. 概述
1.1 适⽤范围
电⼒供应的不间断是国民经济各领域正常运作的重要保证，电⼒系统的发展和技术进步正是沿着这⼀⽬标⾏进。

保证供电不间断有赖于电⼒⽣产、输送的各环节，备⽤电源⾃动投⼊装置就是⼀项重要技术措施。

但传统的备⽤电源⾃动投⼊装置在设计上已⽆法满⾜当今各类⽤户必需的要求，特别是对拥有⼤量电动机负荷的⼯业企业更是⽆益反害，乃⾄在⼀些部门被明令禁⽤。

SID-40B快速⽆扰动备⽤电源替续控制系统正是在总结传统备⾃投装置诸多致命弊端的基础上，⼴泛调查当今各⾏各业特别是⼯业企业对供电可靠性的要求，精⼼设计了⼀个多功能的备⽤电源⾃动投⼊系统，为与传统备⽤电源⾃动投⼊装置区别，定名为“备⽤电源替续控制系统”。

对供电可靠性提⾼的重要前提⾸先是要有不少于两个供电电源，其次是在⼀个电源因故障被保护切除时，要快速且在不损害供、⽤电设备的前提下投⼊备⽤电源，不仅要保证对电⼒⽤户电⼒供应不间断，⽽且使绝⼤部分乃⾄全部负荷不被切除，迅速再受电继续运转。

该控制系统不仅仅实现当⼯作电源被切除时能及时投⼊另⼀电源，更重要的是⽴⾜于⽤户的⽣产流程不被破坏，这应该是备⽤电源⾃动投⼊的终极⽬的。

由于负荷的性质不同，在失电后所表现的物理特征也不同。

对于纯阻性负荷，在失去⼯作电源后负荷母线电压⽴即下降到零。

对于含电感或电容性等储能特征的负荷，在失去⼯作电源后负荷母线电压并不⽴即下降到零，⽽是按相应的时间常数逐渐衰减。

有电动机的负荷母线电压衰减速度与电动机数量、容量及其拖动的机械特性有关，且失电后的电动机通过其剩余的动能及转⼦剩磁转⼊异步发电状态，使负荷母线上呈现出⼀个电压幅值和频率逐渐衰减的残压。

不难看到，投⼊备⽤电源必须针对不同负荷性质采取不同的对策，⽬的就是实现全部负荷快速重新恢复运⾏。

传统备⾃投装置的起动条件概括起来有三个，即①⼯作电源已断开（使⽤“⽆流”作判据）；②备⽤电源电压正常（使⽤“有压”判据）；③负荷母线电压为零（使⽤“⽆压”判据）。

显然，条件①、②是正确的，但条件③却是有局限性的，如负荷母线电压为零，表明全部负荷包括电动机在内全部停⽌运⾏，⽣产过程中断，此时备⽤电源即使投⼊了也⽆法避免⽣产⼯艺流程被严重破坏，何况如果⼤量电动机群起⾃起动的条件将是极端恶劣的。

传统备⾃投装置设计者的初衷是担⼼当负荷母线电压很⾼时投⼊备⽤电源会损坏电⽓设备，特别是电动机，事实上，这⼀种顾虑是多余的，因电动机能长期耐受的电压制造⼚家给出的数据是1.1~1.2倍额定电压，我们称此电压为电动机耐受电压。

因此，只要在备⽤电源投⼊时电动机所承受的电压不超过此值那就是安全的。

所以将前述条件③修改为负荷承受电压⼩于或等于耐受电压更为合理，这⼀修正⽆疑使⼈们获得了在备⽤电源投⼊过程中不会损失任何负荷的效果。

基于负荷性质的不同，备⽤电源投⼊条件也不同，SID-40B备⽤电源替续控制系统设计了：快速切换
准则、捕捉电动机群耐受电压点准则、捕捉⾸次同相点准则、捕捉残压准则及长延时准则，这样⽤户可根据现场负荷的性质作出最佳选择，实现备⽤电源快速、可靠投⼊。

值得注意的是在⼀些⼯况复杂的现场，如母线上有⾃备发电机、有冷备⽤的变压器等，可以以SID-40B备⽤电源替续控制系统为中⼼，辅以我公司研制的SID-3YL涌流抑制器、同期装置、低周低压减载装置和其它辅助智能测控设备来组成⼀个功能强⼤的控制系统，从⽽真正实现在各种应⽤场合下，系统备⽤电源的⽆扰动替续控制。

1.2 装置架构特点
☆标准4U 19英吋加强型单元机箱，按抗强振动、强⼲扰设计，适⽤于恶劣环境。

☆集成电路全部采⽤⼯业品或军品，装置具有很⾼的稳定性和可靠性。

☆主控CPU采⽤⾼速⼯业级RISC处理器，主频达200MHz，⽀持DSP扩展指令集。

☆采⽤⾼速⾼精度多路A/D同步采样技术，每周波采样64点，保证⾼测量精度。

☆软件基于实时嵌⼊式操作系统和TCP/IP协议栈，稳定可靠、易于扩展。

☆采⽤⼤屏幕图形液晶显⽰器，全中⽂菜单⼈机交互界⾯；可实时显⽰电⽓主接线图，各种运⾏数据和丰富的事件记录，信息详细直观，操作、调试⽅便。

☆内嵌多种备⽤电源⾃投⽅案，并可根据⽤户需求定制特殊⽅案。

☆可独⽴整定10套保护定值，定值区切换安全⽅便。

☆⼤容量的信息记录功能。

☆强⼤的切换录波功能，每次切换操作最多可以记录长达3秒的录波数据，包括模拟量、开⼊量、开出量和定值。

录波数据既可在装置液晶屏就地察看，也可通过以太⽹⼝上传，可导出为标准COMTRADE格式⽂件。

☆可⾃动或⼿动打印保护定值和事件记录。

☆⽀持多种语⾔，可在线切换。

☆强⼤的通讯功能，⽀持双以太⽹、双RS485，集成IEC60870-5-1-103、modbus等多种通讯规约。

2．主要功能
装置的主要功能如下：
☆快切功能
☆备⾃投功能
☆联切、联投功能
☆保护功能
☆启动后加速功能
☆故障闭锁备⾃投功能
☆事件记录功能
☆切换录波功能
☆通讯、打印、GPS对时等功能
2.1 快切功能说明
快切功能指的是SID-40B具有快速完成⼯作电源和备⽤电源切换的功能。

装置可以完成不同原因启动的切换，包括：事故切换、⾮正常⼯况切换及⼿动切换。

每种切换都可选择不同的切换模式，并根据实际需要分别选择不同的切换准则。

2.1.1 切换启动原因说明
☆事故切换
事故切换由保护接点或模拟量启动。

保护启动接点可并接进线纵差保护、发电机、变压器或发-
变组保护出⼝接点；模拟量启动包括：频差启动、频差⽆流启动、逆功率启动、频差逆功率启动、频压品质启动。

当事故切换启动后，先发跳⼯作电源开关指令，在切换条件满⾜时（或经⽤户延时）发合备⽤电源开关命令。

切换模式可以选择串联或同时。

☆⾮正常⼯况切换
⾮正常切换是⾃动进⾏的，包括以下两种情况：
母线失压启动：当母线三个线电压均低于整定值且时间⼤于所整定延时定值时，装置根据选定⽅式进⾏串联或同时切换。

⼯作电源开关误跳启动：因各种原因（包括⼈为误操作）引起⼯作电源开关误跳开，装置可选择串联切换模式。

☆⼿动切换
⼿动切换是⼿动操作启动，⽽后⾃动进⾏的。

在检测到就地⼿动切换信号，或接收到远⽅切换
命令时，启动⼯作线路与备⽤线路之间的快速切换操作。

切换模式可以选择串联、同时、并联⾃
动、并联半⾃动、并联失败转串联、并联失败转同时等切换中任意⼀种模式。

2.1.2 切换模式说明
☆串联切换：
⾸先跳⼯作开关，在确定⼯作开关跳开后，再合备⽤开关。

☆同时切换：
⾸先跳⼯作开关，在未确定⼯作开关是否跳开就发合备⽤开关命令，通过设定合闸延时定值，在时间上保证⼯作开关先断开，备⽤开关后合上。

若⼯作开关跳闸失败，将会造成⼯作电源与备⽤电源同时供电的所谓环⽹运⾏情况。

若系统不允许环⽹运⾏，则可在系统定值中，投解耦合功能软压板，并设定解耦合时间定值，⼀旦发⽣环⽹运⾏⼯况，经过解耦合时间延时后，将刚合上的开关跳开，断开合环点解除环⽹运⾏状态，实现去耦合功能。

☆并联⾃动切换：
⾸先根据并联切换准则合备⽤开关，确定备⽤开关合上后，再⾃动跳开⼯作开关。

此模式下也⽀持解耦合功能。

并联切换准则实际上就是严格的双侧电源同期准则。

SID-40B同时⽀持差频同期和同频同期操作。

注意此模式只能应⽤于正常⼿动切换。

☆并联半⾃动切换：
⾸先根据并联切换准则合备⽤开关，备⽤开关合上后，再由操作员⼿动跳开⼯作开关。

注意
此模式只能应⽤于正常⼿动切换。

☆并联失败转串联切换：
如果符合并联切换准则，按照并联⾃动模式进⾏切换；否则按照串联切换模式进⾏切换。

注意
此模式只能应⽤于正常⼿动切换。

☆并联失败转同时切换：
如果符合并联切换准则，按照并联⾃动模式进⾏切换；否则按照同时切换模式进⾏切换。

注意
此模式只能应⽤于正常⼿动切换。

2.2 备⾃投功能说明
装置具有备⾃投逻辑功能，可实现⼀个母联断路器、四个进线断路器的各种组合运⾏模式，附录3 中，对最为普遍的的运⾏模式如母联或桥开关替续控制和两进线替续控制的动作逻辑作了详细的说明。

⽤户可以根据⾃⼰的需求，通过整定参数设定所需的⽅案。

此外也可根据⽤户需求，专门定制特殊⽅案。

备⾃投充电过程：
在进线、母线电压、各开关状态满⾜正常运⾏条件时，且⽆进线故障时，备⾃投开始充电，装置⾯板上“备投”灯开始闪烁，充电10秒后该灯常亮，表明充电完成备⾃投进⼊运⾏监视状态。

备⾃投动作过程：
在监视状态下，发⽣⾮正常⼯况（母线失压/⼯作开关误跳）或采集到事故信号（⼯作电源开关的保护启动信号或满⾜模拟量启动判据）后，在满⾜设定的切换条件下，⾃动进⾏⼯作电源与备⽤电源的互相切换，切换结束后，⽆论切换成功、失败，都进⼊等待确认复归状态，即延时10s⽽且只有在远⽅或就地复归操作后，才可以再次进⼊充电过程，准备实现下⼀次备⾃投功能。

⼿动切换动作过程：
在各开关状态满⾜允许⼿动切换的条件时，装置⾯板上“⼿切”灯常亮，备⾃投装置进⼊到⼿动切换运⾏监视状态，在此状态下若检测到有就地⼿动切换信号或远⽅⼿动切换遥控命令，则⾃动进⾏⼯作电源与备⽤电源的互相切换，切换如果失败，将进⼊等待确认复归状态，即延时10s⽽且只有在远⽅或就地复归操作后，才可以再次进⼊充电过程，实现下⼀次备⾃投功能；如果切换成功，则200ms后⾃动返回，准备实现下⼀次备⾃投功能。

2.3 联切、联投功能说明
联切功能是指，SID-40B装置在“开始跳⼯作电源开关”到“合备⽤电源开关前”之间的时间段内采取的控制策略。

联投功能是指，SID-40B装置在“合备⽤电源开关后”采取的控制策略。

联切、联投功能可根据现场实际⼯况进⾏整定或订制。

主要应⽤在切换前后切除或投⼊某些特定的电源或负荷⽀路；也可⽤于控制切换的流程和准则。

联切、联投功能设有投退软压板，可根据需要在系统定值中独⽴整定。

2.4 保护功能说明
SID-40B配置有母联和进线过流保护，主要保护功能包括：母联过流⼀段、⼆段、后加速保护；1、2、3号进线过流、过流后加速保护；各进线、母线失压告警保护；TV断线告警功能；⼆段低压减载保护。

各种保护的数值、时间、投退软压板均可根
据需要在保护定值中独⽴设置。

2.4.1 ⼆段低压减载功能说明
装置中设有⼀段、⼆段低压减载保护。

在每次切换完成后，装置将开放低压减载功能10秒。

若在10秒期间，发现母线电压低于低压减载的低电压定值，且维持低压减载时间定值后，出⼝跳开需要跳开的⼀些不重要负荷或次重要负荷以保证母线电压恢复正常。

对次要和不重要负荷切除的选择性，可通过分别设置⼀段、⼆段低压减载的低电压定值和时间定值来实现，该功能设有投退软压板，可根据需要在系统定值中独⽴整定。

2.4.2母联过流⼀段保护
母联过流⼀段保护软压板投⼊，母线联络线电流⼤于过流⼀段电流定值，延时过流⼀段时间定值后，
保护动作跳母联开关。

2.4.3 母联过流⼆段保护
母联过流⼆段保护软压板投⼊，母线联络线电流⼤于过流⼆段电流定值，延时过流⼆段时间定值后，保护动作跳母联开关。

2.4.4 母联后加速保护
母联开关由分位变合位后，装置开放后加速保护5秒。

后加速保护软压板投⼊，母线联络线电流⼤于后加速电流定值，经后加速段时间定值后，保护动作跳母联开关。

2.4.5 进线过流保护
装置提供进线1、进线2、进线3过流保护，可根据实际主接线运⾏情况投退软压板选择。

进线过流保护逻辑均相同：即各进线过流保护软压板投⼊，且进线电流⼤于对应进线过流电流定值，经对应进线过流时间定值后，保护动作分别跳各⾃进线的⼯作开关。

2.4.6 进线后加速保护
装置提供进线1、进线2、进线3后加速保护，可根据实际主接线运⾏情况投退软压板选择。

进线后加速保护逻辑均相同，各⾃进线的⼯作开关由分位变合位后，开放进线后加速保护5秒。

各进线过流后加速保护软压板投⼊，且进线电流⼤于对应进线过流后加速电流定值，延时对应进线过流后加速时间定值后，保护动作分别跳各⾃进线的⼯作开关。

2.4.7 失压告警保护
各进线、母线的失压告警保护软压板投⼊，电压⼩于各⾃的失压告警电压定值，经失压告警时间定值后保护发告警信息，装置总告警信号出⼝。

2.4.8 进线TV断线告警
各进线TV⼆次断线告警保护软压板投⼊，进线电压⼩于70%Un，且进线断路器为合位，延时10秒后，保护发告警信息，装置TV断线告警信号出⼝。

2.4.9 母线TV断线告警
各母线TV断线告警保护软压板投⼊，单相或三相电压⼩于70%Un，延时10秒后，保护发告警信息，装置TV断线告警信号出⼝。

2.5 启动后加速功能
启动后加速功能是指装置在每次切换后，向保护输出启动后加速的脉宽信号，其脉宽时间长短可在定值中设置。

2.6 ⾃动故障判别闭锁功能
“⾃动故障判别闭锁”功能是指，装置通过检测母线电压、进线电流等模拟量来判别是否发⽣了区内
故障（区内故障包括母线故障、母线上的负荷、电源⽀路故障）；如发⽣了区内故障，装置将闭锁切换，以免将备⽤电源投⼊到故障点。

以下是闭锁原理说明：
电源进线
动作边界
°
图1功率⽅向⽰意图
（1）功率⽅向闭锁：当检测到⼯作电源进线的三相电流⽅向均为流⼊母线，且任⼀相电流幅值⼤于“最⼤负荷电流定值”（请参考在⼯作开关处装设保护装置，继电保护过流三段定值的整定原则），同时⾄少任⼀路母线线电压低于“低压闭锁电压定值”（建议整定为60~70%额定电压），装置马上闭锁所有切换启动判据（包括保护信号启动、模拟量启动），并启动故障闭锁计时器；如在“⾃动故障判别时间定值”到来前，故障电流消失或电流⽅向改变，装置马上开放所有启动判据，否则，装置将⾃动退出监视状态，直⾄系统恢复到正常⼯况（母线电压恢复正常数秒后）。

该判据也适⽤于⼀些特⼤型电动机起动时造成母线电压突降的⼯况。

⾄于“⾃动故障判别时间定值”的整定，分为两种情况考虑：
⼀是现场没有装设母线保护，应在确保⼩于⼯作电源的远后备保护动作时间的前提下，取值尽量的⼤。

这是因为当母线故障时，如果现场没有装设母线保护，就必须依靠进线远后备保护动作来切除故障点，⽽且母线故障多数考虑为永久性故障，所以装置须在远后备保护动作前退出监视状态，以确保不会因低压切换启动⽽将后备电源投⼊到故障母线上（远后备保护动作后，故障电流消失）。

对于负荷⽀路发⽣的故障，则相应保护动作后，装置马上开放所有启动判据，以免发⽣相继故障时拒动。

所以对于这种现场⼯况，⼯作电源进线的远后备保护动作时间越长，该判据对母线故障和负荷⽀路故障的选择性越好。

对于装设有全线速动纵差保护的⼯作电源进线，将其⼆段、三段后备保护的动作时间设置稍长⼀些是合理的。

⼆是现场装设了母线保护，或者基本不存在母线故障的风险，则仅考虑⼤于负荷⽀路保护动作时间就可以了，同时将母线保护的动作信号作为40A、40B的保护闭锁信号。

此时仅当负荷⽀路保护拒动时，装置退出监视状态。

图 2 功率⽅向闭锁逻辑
（2）电压不平衡闭锁：该判据的出发点是，当故障点在区外时，⼯作电源开关跳开以后，母线三相电压应该基本平衡。

具体实现如下：在确认⼯作开关跳开后，装置检测母线线电压是否平衡，如不对称率超过20%额定值（躲开⼀般的负荷不对称造成的电压不平衡）时马上闭锁“快速切换”、“异步电动机群耐受电压”、“⾸次同相点捕捉”三个快切判据，直⾄三相平衡；但不闭锁残压和长延时切换，因为这两个准则可以通过动作时间来与负荷⽀路装设的保护配合，实现切除故障⽀路后，再投⼊备⽤电源。

因此该闭锁判据⽆法彻底闭锁母线故障。

母线故障主要通过装设专⽤母线保护和“功率⽅向闭锁判据”来进⾏闭锁。

由于负荷⽀路故障绝⼤部分属于⾮对称故障，所以该判据具有良好的效果。

以上两个闭锁判据均可以任意选择投退。

2.7 事件记录功能
装置具有对各种事件：遥信事件、保护事件、录波事件、操作事件、⾃检事件的记录功能，⽤户可
通过液晶屏“事件追忆”页⾯查询事件的动作时间、事件名称等记录信息。

2.8 录波功能
装置启动切换后就开始进⾏录波，录波包括了跳闸（合闸）启动前25个周波及启动后50周波，每次切换总录波时间为1.5秒钟共⼆次。

装置最⼤可存储12组录波数据，录波内容包含了母线电压、电流、进线电压、电流、所有的开⼊量等信息。

录波事件索引可在录波事件中查看，录波波形、数据可在液晶屏幕上就地显⽰，也可以经⽹络通讯传送到后台计算机进⾏分析处理。

2.9 通讯、打印、GPS对时等功能
装置具有强⼤可靠的通讯功能。

装置配有两个以太⽹⽹⼝，4个RS485串⼝。

其中两个RS485和两个以太⽹接⼝可⽤于和不同通讯硬件接⼝的监控后台进⾏通讯。

还有两个RS485串⼝，⼀个⽤于执⾏打印功能，可直接接打印机或者接我公司配置的SID-401PS打印服务器，实现多机共享⼀个打印机；另⼀个⽤于和GPS通讯，实现GPS对时功能。

3．控制原理
电源2
电源1
图 3 主接线图
图3 所⽰为典型的供电系统，双进线加母联开关的配置⽅式。

⽅式1：双进线同时向母线进⾏供电，母联开关断开，Ⅰ、Ⅱ母线互为备⽤。

⽅式2：母联开关合上或者⽆母联开关，形成⼀条母线，⼀条进线向母线进⾏供电，另⼀条进线作为备⽤电源。

当⼯作进线故障时，为使断电时间最短，快速切换和同时切换是最优的切换⽅式。

如果电⽹的状态不允许这种切换⽅式，则选择其他速度稍慢的切换⽅式。

（图3描述的是两条进线的接线⽅式，也可以是两台变压器的接线⽅式。

）
3.1 快速切换
在切换启动瞬间，若母线与备⽤电源进线的⾓差、频差在定值范围之内，且母线电压不低于快切低压闭锁定值，则可以在启动瞬间进⾏“快速切换”，⽴刻合闸出⼝。

现场试验数据表明，母线电压和频率衰减的时间、速度主要和该段母线所带的负载有关，负载越多，电压幅值、频率下降的越慢，⽽且下降的速率随着时间的推移不断成加速下滑趋势。

在最初0.3S之内，电压幅值、频率下降的幅度较⼩，相⾓差在60°内对于⽤电设备是安全的，因⽽若在此区间快速合闸，⽆疑是最佳选择。

在频差平均为1Hz时，以开关固有合闸时间为100ms计算，母线与备⽤进线相量间夹⾓增⼤36°，因⽽为确保快速切换成功，宜采⽤快速开关进⾏切换，且装置发合闸出⼝命令时，即时测得的⾓差应⼩于20°，即快速切换⾓差定值设置为20°。

3.2 捕捉耐受电压点准则切换
图 4 ⼯作母线残压相对备⽤电源极坐标图
在⼯作电源因故障等原因被切除后，母线上所有电动机依靠原来的惯性及转⼦剩磁转⼊异步发电状态，也就是说在⼯作母线上将出现⼀个电压和频率在逐步下降的残压，如图4所⽰，图中残压V 相对备⽤电源V B 向滞后⽅向运动的⾓度θ不断增⼤，⽽残压数值也不断衰减，经过⼀段时间才衰减到零。

⼈们担⼼在⼯作母线上有电压时投⼊备⽤电源会产⽣损坏⽤电设备特别是电动机的恶果，因⽽⼀定要在母线残压衰减为零时才投⼊备⽤电源，或者要在残压与备⽤电源间的相位差为零时投⼊备⽤电源。

事实上这是不正确的。

图5B G δ0是在正常⼯作时备⽤电源U B 和⼯作母线电压U G0的初始功⾓，当⼯作电源故障切除后，⼯作母线电压由U G0变为
残压U G1、U G2、U G3、U G4、U G5、U G6…，与此同时对应产⽣了差电压..U U =?G-.
U B 的ΔU 1、ΔU 2…
图 6 接线图及等值电路
ΔU 6，随着U B 与残压U G 间的相位差的增⼤， ΔU 由⼩到⼤，再由⼤到⼩。

如果在某个ΔU 值时合上备⽤电源，我们可从图6看到ΔU ⼀部份落在备⽤线路或变压器的电抗X B 上，另⼀部份落在母线上负荷（主
要是电动机）的等值阻抗X M 上。

⼀般电动机可以长期承受 1.1~1.2倍额定电压，因此，只要选择合上备⽤电源时施加在电动机上的电压不超过这个耐受电压值，电动机就是安全的。

⼈们可能担⼼投⼊备⽤电源时的Φ⾓很⼤时会导致对电动机轴系的扭矩冲击，理论及实践证明电动机群虽然处在异步发电状态，但其实质上是⼀个没有动⼒源和励磁源的靠惯性发电的发电机。

因此备⽤电源投⼊时会在不⼤的冲击下将电动机群拉⼊同步。

在电动机群数量及容量较⼤的场合，Φ⾓的变化速度较慢，加之装置的运算及控制速度很快，⼀般情况下备⽤电源投⼊时的Φ⾓⼤约在60°以内。

此外，备⽤电源投⼊时可能与电动机群或等值电动机的次暂态及暂态电势叠加⽽产⽣幅值较⼤的冲击电流，并可能导致备⽤电源速断保护动作⽽跳闸，使替续控制失败。

理论及实践证明可以通过正确选择备⽤电源继电保护定值解决这⼀问题，为此，我们采⽤了捕捉电动机群耐受电压点的准则实现备⽤电源的快速及安全切换，我们称这⼀控制准则为捕捉电动机耐受电压点的准则。

实现这个准则的⽅法就是实时监测⼯作电源与备⽤电源的相⾓差Φ及当前的ΔU 值，并根据已采样的数据预测ΔU 的变化，在ΔU 值增⼤到超过允许值之前，计及备⽤电源开关的合闸时间发出合闸命令完成备⽤电源的投⼊，这既保证所有电动机在转速下降不多，母线残压和电动机转速还很⾼时就重新受电，⼤⼤有利于迅速恢复⼯作。

ΔU 是按备⽤变压器（或线路）阻抗X B 与负荷阻抗X M ⽐例进⾏分配的，由于⼯作变（或线路）的阻抗X G 、备⽤变（或线路）的阻抗X B 是已知的，这样我们完全可以在正常运⾏时通过不断测量U G 和U M ，由下式求出母线上全部负载实时的等值阻抗X M ：
G M
G M
M X U U U X -=
⼀旦当⼯作电源因故障被切除后⽴即记录最后的⼀次X M 计算值，再通过已知的X B 即可计算出容许合闸的最⼤ΔU 值ΔUmax ，只要做到在到来ΔUmax 之前投⼊备⽤电源就能确保所有负载的安全及快速恢复运⾏。

事实上，电动机在失去电源的减速过程中等值电抗X M 在继续下降，也就是说按刚断电时计算的X M 和已知的X G 求出的备⽤电源投⼊时保证安全的最⼤允许ΔU max 值，⽐实际投⼊备⽤电源时的ΔU 值⼤，即实际分配到电动机负荷两端的电压要⽐计算的⼩，故这⼀算法对电动机增加了更安全的保证。

图 7 感应电动机静态电压特性
此外，还应特别指出，⽬前⼯业企业⼴泛使⽤的中⼤型感应电动机具有如图7的静态电压特性曲线。

它描述电动机向电源吸收的有功功率P及⽆功功率Q与端电压V的关系，不难看出在电动机端电压下降到接近额定电压的60%时，电动机将⼤量吸取⽆功，并且有功（转矩）急剧下降，这说明如果备⽤电源在⼯作母线残压下降到该临界电压U k以下时再接⼊，将⼤⼤恶化电动机的⾃起动条件，甚⾄⾃起动失败并使备⽤电源因过流和低电压⽽跳闸。

因此为保证⽣产过程的连续性，备⽤电源应在临界电压Uk之前投⼊。

这样很多⼯业企业的电动机电源接触器也不再会有因备⽤电源投⼊过慢⽽出现所谓“晃电”和“脱扣”的问题，电动机也就不会⾃动跳闸。

本控制系统的主体切换⽅式选择捕捉耐受电压点准则，也不排除在特殊情况下采⽤其他的切换准则，如下述。

3.3 捕捉⾸次同相点切换
捕捉⾸次同相点切换是指出现⼯作电源因事故被切除后，母线上残压相量将绕备⽤电压相量向滞后⽅向旋转，在⾸次出现相⾓差为零时完成备⽤电源切换。

条件因⼦取决于备⽤电源开关的合闸时间和相⾓差Ψ的变化速度。

切换过程相量图如图8⽰。