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备用电源自动投入装置（BZT）讲义（韩靖）2010年05月10日磁湖变电站运行二班备用电源自动投入装置（BZT）一、为了保证重要用户或负荷在各种故障情况下不间断供电，发电厂的厂用电系统和变电站所用电系统均设计了备用电源自动投入装置，当重要用户或负荷的工作电源因故障消失时，能自动而迅速地将备用电源投入或将重要用户切换到备用电源上去，使用户不至于被停电的一种自动装置，简称BZT装置（英文缩写ATS）。
装置动作原理在下图中，低电压启动机构包括两个低电压继电器，过电压继电器2，时间继电器3和中间继电器4与7。
在正常情况下，工作母线Ⅰ及备用电源母线Ⅱ均有电压，低电压继电器的接点断开，继电器2的接点闭合，为装置的启动作好了准备。
自动合闸机构包括时间继电器5和中间继电器6，时间继电器5是瞬时动作延时返回的，正常时继电器5处于励磁状态，其接点闭合。
当其线圈失电后，接点延时0.5至0.8秒的时限才能断开。
二、对BZT装置的基本要求：BZT装置必须在工作母线因任何原因失去电压时动作。
以下图为例，根据实际运行分析，使母线1失去电压的原因有：第一，工作变压器B1故障；第二，母线上有短路故障；第三，由母线1供电的出线上有故障，没有被出线的保护装置动作断开；第四，1DL或2DL错误断开，（人为误操作或继电保护误动作）；第五，由于给母线1供电的电源故障，使母线上的电压消失，母线1也跟着失去电压。
在所有上述情况下，BZT装置都因该动作。
BZT装置应该保证停电时间最短，使电动机的自启动容易一些（启动电流是正常电流的5至8倍）。
BZT装置只应动作一次，以免在母线或引出线上发生持续性故障时，备用电源多次投入到故障元件上，造成严重损失。
BZT装置应在工作电源确已断开后，再将备用电源投入。
这是考虑到在工作电源发生故障的情况下，不致在备用电源投入后，由备用电源经过母线来供给故障点的电流。
当电压互感器的熔断器熔断时，BZT装置不应该动作。
当备用电源无电压时，BZT装置不应动作，因为动作是无效的。
1.概述1.1概念为保证供电的可靠性，电力系统经常采用两个或两个以上的电源进行供电，并考虑相互之间采取适当的备用方式。
当工作电源失去电压时，备用电源由自动装置立即投入，从而保证供电的连续性，这种自动装置称为备用电源自动投入装置，简称AAT。
备用电源自动投入是保证电力系统连续可靠供电的重要措施。
备用电源自动投入装置遵循的基本原则如下：①当工作母线上的电压低于检无压定值，并且持续时间大于时间定值时，备自投装置方可起动。
备自投的时间定值应与相关的保护及重合闸的时间定值相配合。
②备用电源的电压应工作于正常范围，或备用设备应处于正常的准备状态，备自投装置方可动作，否则应予以闭锁。
③必须在断开工作电源的断路器之后，备自投装置方可动作。
工作电源消失后，不管其进线断路器是否已被断开，备自投装置在起动延时到了以后总是先跳该断路器，确认该断路器在跳位后，方能合备用电源的断路器。
按照上述逻辑动作，可以避免工作电源在别处被断开，备自投动作后合于故障或备用电源倒送电的情况发生。
④人工切除工作电源时，备自投装置不应动作。
装置引入进线断路器的手跳信号作为闭锁量，一旦采到手跳信号，立学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。
——阿卜·日·法即使备自投放电，实现闭锁。
⑤避免备用电源合于永久性故障在考虑运行方式和保护配置时，应避免备自投装置动作使备用电源合于永久性故障的情况发生，一般通过引入闭锁量或检开关位置使备自投发电。
例如，就主变低压侧分段开关备自投而言，变压器差动保护动作跳主变各侧时，一般表明主变本体发生故障，此时无需闭锁主变低压侧分段开关备自投；而变压器后备保护动作时，可能是低压侧母线或其出线上发生了故障，此时一般应闭锁低压侧分段开关备自投。
⑥备自投装置只允许动作一次。
以往常规的备用电源自动投入装置通过装置内部电容器的充放电过程来保证只动作一次。
为了便于理解，微机装置仍然引用充放电这一概念，只不过微机备自投装置由软件通过逻辑判断实现备自投充放电。
毕业设计（论文）题目备用电源投入自动装置三峡电力职业学院毕业设计（论文）课题任务书由于电动机自启动等原因的影响，母线电压会下降，下降的最低值大于2.5kV，母线允许运行的最低电压为7kV，当网络发生使AAT启动的短路故障时，切除该故障的系统继电保护最大动作时间为0.6s。
I母的二次电压由TV1获得，II母的二次电压由TV2获得，主二次绕组的额定相电压为100/3V，辅助二次绕组的额定相电压为100V；线路L1的二次电压由TV3获得，线路L2的二次电压由TV4获得，二次绕组的额定相电压为100/3V；流过线路L1、L2和母联的二次电流分别由TA1、TA2、TA3 获得，次级额定电流5A。
10kV桥断路器主接线接线图二、设计容1、设计备用电源自动投入装置的硬件电路（单片机采用AT89C51）。
2、设计备用电源自动投入装置的软件程序。
三、设计要求1、说明书要求书写整齐，条理分明，表达正确、语言正确。
四、参考资料1、教材：《电力系统自动化装置》2、教材：《电力系统继电电保护》3、教材：《单片机原理与应用》4、教材：《电子技术》设计（论文）成果要求1、开题报告：>=1000字2、论文：>=6000字，按要求提供论文与论文全文电子文档进度计划安排起止日期要求完成的容与质量1、2017.6.20-2017.8.10 下达毕业设计（论文）任务书学习毕业设计（论文）要求与有关规定阅读指定的参考资料与文献。
完成开题报告。
2、2017.8.10-2017.10.20 根据的参考资料与文献，撰写论文3、2017.10.20-2017.10.25 提交毕业设计（论文）成果（包括纸质文本和电子文本）。
完成毕业设计，全部成果交指导教师批阅。
4、2017.10.25-2017.10.315、2017.11指导老师按规要求对毕业设计（论文）进行审查。
毕业答辩审核（系主任）批准（院长）毕业设计（论文）开题报告题目备用电源投入自动装置学生鹏翔学号 201530911专业发电厂与电力系统班级 20153099指导教师胡评阅教师胡完成日期年月日一、课题来源。
电力系统课程设计-备用电源自投入装的设计电力系统综合课程设计设计题目：备用电源自投入装置的设计前言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。
在工厂供电系统中，为了提高供电可靠性和连续性，常采用备用电源自动投入装臵（APD）。
备用电源自动投入装臵（APD）是当工作电源因故障断开以后，能自动而迅速地将备用电源投入到工作或将用户切换到备用电源上去，从而使用户不至于被停电的一种自动装臵，简称备自投。
当工作电源无论什么原因失电时，ＡＰＤ边启动，将备用电源自动投入，迅速恢复供电。
备用电源自动投入装臵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。
本课程设计即是对二级负荷工厂备用电源自动投入装臵（ＡＰＤ）的设计。
目录前言一、备用自投入装臵的方案设计 (1)（一）ＡＰＤ装臵设计要求及设计依据 (1)（二）ＡＰＤ装臵的初步设计及注意事项 (1)二、备用电源自投入（ＡＰＤ）装臵的整定计算 (3)(一）低电压继电器的动作电压值的整定 (3)（二）时间继电器动作时限的整定 (3)三、二次元器件的选择 (3)四、绘制ＡＰＤ装臵的二次原理展开图 (4)（一）备用电源的投入方式及电压回路 (4)（二）QF1、QF2二次原理展开图 (6)（三）合闸及信号指示回路 (7)五、总结 (8)参考文献 (9)一、备用自投入装臵的方案设计（一）ＡＰＤ装臵设计要求及设计依据１、设计要求要求认真分析所给课题，并作相应的短路计算，然后根据工厂对备用电源提出的要求，设计满足要求的备用电源自投入（APD）装臵，并作相应的整定计算，最后按要求绘制图纸并写出设计说明书。
2、设计依据某厂供电等级为二级负荷，与供电部门达成协议，由两回35KV线路进行供电，一回线路来自距工厂15Km的地区变电站35KV母线，经架空专线引来，作为主电源；另一回线路来自邻厂35KV母线，经电缆线路引入本厂，作为后备电源。
要求设计一个备用电源自投入（APD）装臵，并使之具有以下功能：（1）当主电源失电而备用电源有电时，APD装臵应能自动切除主电源，投入备用电源，若备用电源无电，则APD装臵不应动作；（2）备用电源投入后，若主电源来电，则经一分钟延时后，自动切除备用电源；（3）手动投入备用电源，则APD装臵不应动作。
备用电源自动投入装置本章要点1.备用电源自动投入装置的作用。
2.对备用电源自动投入装置的要求。
3.备用电源自动投入装置的原理接线图及动作行为分析。
第一节备用电源自动投入装置的作用电力系统许多重要场合对供电可靠性要求很高，采用备用电源自动投入装置是提高供电可靠性的重要方法。
所谓备用电源自动投入装置，就是当工作电源因故障被断开后，能自动将备用电源迅速投入工作的装置，简称AAT装置。
图2-1所示为电力系统使用AAT装置的几种典型一次接线图。
图2-1 (a)所示为备用变压器自动投入的典型一次接线图。
图中T1为工作变压器，T0为备用变压器。
正常情况下1QF、2QF闭合，T1投入运行，3QF、4QF 断开，T0不投入运行，工作母线由T1供电；当工作变压器T1发生故障时，T1的继电保护动作，使1QF、2QF断开，然后AAT装置动作将3QF、4QF迅速闭合，使工作母线上的用户由备用变压器T0重新恢复供电。
又如图2-1（f)所示的接线，正常情况下变电所的I段和II段母线分别由线路L-1和L-2供电，分段断路器3QF断开。
当线路L-l发生故障时，线路L-1的继电保护动作将断路器4QF, 2QF断开，然后AAT装置动作将分段断路器3QF迅速闭合，使接在I段母线上的用户由线路L-2重新恢复供电。
比较图2-1中各种使用AAT装置的典型一次接线图可知，其备用电源的备用方式有所不同，其中第一种备用方式是装设正常情况下断开着的备用电源（用备用变压器或备用线），如图2-1 (a)、（b)、（c）、(d)所示，称明备用方式。
其特点是备用可靠性高，广泛用于发电厂厂用电和变电所所用电。
为提高备用电源的利用率，一个备用电源可同时作为两段或几段工作电源的备用。
另外一种备用方式是不装设正常情况下断开着的备用电源，而是在正常情况下工作的分段母线间，靠分段断路器取得相互备用，如图2-1（e）、（f）所示，称暗备用方式。
在暗备用方式中，每个工作电源的容量应根据两个分段母线的总负荷来考虑，否则在AAT动作后，要减去相应负荷。
备用电源自动投入装置实验指导书
备用电源自动投入实验
一、实验目的
1) 了解备用电源自动投入装置的工作原理。
2) 测试备用电源自动投入装置的动作性能。
二、实验原理及实验说明
三、备自投装置基本原理
备用电源自动投入装置（AAT，简称：备自投装置）是当电力系统故障或其他原因使工作电源被断开后，能迅速将备用电源、备用设备或其他正常工作的电源自动投入工作，使原来工作电源被断开的用户能迅速恢复供电的一种自动控制装置。
备用电源自动投入是保证电力系统连续可靠供电的重要措施。
备自投装置的动作条件如下：
1) 工作电源确实断开（无电流、无电压），备用电源有电（有电压），母线无电压；
2) 备自投必须充满电，充电时间可设置为10~15s。
备自投充电条件为：
1) 工作电源和备用电源均有电压
2) 工作侧断路器在合位，备用侧断路器在分位
四、实验说明
本实验中，如果检测到1#10KV电源进线有电压，2#10KV电源进线无电压，QF013母联联络开关自动投入工作。
如果检测到2#10KV电源进线有电压，
1#10KV电源进线无电压，QF013母联联络开关自动投入工作。
五、实验内容
六、实验接线
实验接线与正常操作时同，只是在启用母联联络母线投入时，要一个触发开关信号。
我们把这个信号作为I3.4作为输入。
程序如下图所示。
图7-1 立即触发程序梯形图
图7-2 定时触发程序梯形图
七、实验步骤
1) 可以立即触发。
2) 对备自投装置进行定值整定：备自投动作时间一般按躲开重合闸时间整定，可整定时间。
变电站备用电源自动投入装置--课程设计1.概述1.1概念为保证供电的可靠性，电力系统经常采用两个或两个以上的电源进行供电，并考虑相互之间采取适当的备用方式。
当工作电源失去电压时，备用电源由自动装置立即投入，从而保证供电的连续性，这种自动装置称为备用电源自动投入装置，简称AAT。
备用电源自动投入是保证电力系统连续可靠供电的重要措施。
备用电源自动投入装置遵循的基本原则如下：①当工作母线上的电压低于检无压定值，并且持续时间大于时间定值时，备自投装置方可起动。
备自投的时间定值应与相关的保护及重合闸的时间定值相配合。
②备用电源的电压应工作于正常范围，或备用设备应处于正常的准备状态，备自投装置方可动作，否则应予以闭锁。
③必须在断开工作电源的断路器之后，备自投装置方可动作。
工作电源消失后，不管其进线断路器是否已被断开，备自投装置在起动延时到了以后总是先跳该断路器，确认该断路器在跳位后，方能合备用电源的断路器。
按照上述逻辑动作，可以避免工作电源在别处被断开，备自投动作后合于故障或备用电源倒送电的情况发生。
④人工切除工作电源时，备自投装置不应动作。
装置引入进线断路器的手跳信号作为闭锁量，一旦采到手跳信号，立即使备自投放电，实现闭锁。
（a）明备用(b) 暗备用之一(c) 暗备用之二图1-1 几种备用方式的简单接线图1.2.1 明备用的控制有一个工作电源和一个备用电源的接线，即为明备用的配置，如图1-1（a）所示。
图中。
TI为工作变压器，T2为备用变压器。
正常工作时。
QF1、QF2处于合闸位置，工作母线Ⅲ上的负荷由工作电源通过T1供给；此时QF3合上（也可断开）、QF4断开，T2处于别用状态。
当工作母线Ⅲ因某种愿意失电时，在QF2断开后，QF4合上（QF3断开时，要与QF4同时合上），恢复对工作母线Ⅲ的供电。
11.2.2 暗备用的控制有两个工作电源互为备用的接线，两回进线或电源同时供电，如图1-1（B）(C)所示。
在图1-1（B）中，正常工作时，母线Ⅲ和母线Ⅳ分别由T1、T2供电，分段断路器QF5处于断开状态。
当母线Ⅲ和母线Ⅳ因某种原因失电时，在进线断路器QF2或者QF4断开后，QF5合上，恢复对工作母线的供电。
这种T1或T2既工作又备用的方式，称为暗备用。
需要指出的是，在图1-1（B）中。
T1或T2也可工作在明备用的方式下。
这样，对于图1-1（B）又有以下备用方式：（1）备用方式1。
T1、T2分列运行，QF2跳开后QF5由AAT装置自动合上，母线Ⅲ由T2供电（2）备用方式2。
T1、T2分列运行，QF4跳开后QF5由AAT装置动作自动合上，母线Ⅳ由T1供电。
（3）备用方式3。
QF5合上，QF4断开，母线Ⅲ、Ⅳ由T1供电；当QF2跳开后，QF4由AAT装置动作自动合上，母线Ⅲ和母线Ⅳ由T2供电。
（4）备用方式4。
QF5合上，QF2断开，母线Ⅲ、Ⅳ由T2供电；当QF4跳开后，QF2由AAT装置动作自动合上，母线Ⅲ和母线Ⅳ由T1供电。
22.装置硬件设计2.1 硬件结构以图1-1（b）所示的双电源互为备用一次接线为例，其硬件结构如图2-1所示。
通过电压互感器和电流互感器将母线上的电压和电流反映给3电压继电器和电流继电器，其中电流互感器的输出接电流继电器，电压继电器的输出接过压继电器和欠压继电器。
再通过这些继电器的触点将母线有压、无压和母线进线有流、无流反映给PLC。
图2-1 硬件结构示意图外部电流和电压输入经变换器隔离变换后，由低通滤波器输入至A/D 变换器，经过CPU采样和数据处理后，由逻辑程序完成各种预定的功能。
AAT装置的主要输入与输出有以下几种：（1）从备用电源自动投入的一次接线方案图【图1-1（b）】可以看出，测量TV3和TV4二次电压来判别母线III和IV上有、无电压，测量4的事三相电压并非单相电压。
（2）采用母线III和母线IV进线电流（测量TV1和TV2的二次电流），防止TV断线误判工作母线失压导致误启动AAT装置；利用母线III和母线IV进线电流闭锁AAT，同时兼做进线断路器跳闸的辅助判据，闭锁用电流只需一相即可。
（3）QF2、QF4、QF5的跳位与合位的信息由跳闸位置继电器和合闸位置继电器的触点来提供，并识别系统运行方式及选择自动投入方式。
（4）引入断路器QF2(或QF4)的合后位置触点，作为手跳断路器后闭锁自动投入和外部闭锁自动投入输入触点。
（5）装置输出3对触点分别跳断路器QF2、QF4、QF5；输出2对触点用于自动投入QF5，输出9对触点用于过负荷联切。
所谓过负荷联切，是指在投入备用电源后，利用母线III和母线IV进线电流，如发生过负荷，切除预先准备切除的若干条不重要的负荷线路。
2.2 PLC选型从上面分析可以知道，系统共有开关量输入点11个、开关量输出点3个。
参照四门子S7-200产品目录及市场实际价格，选用主机CPU224（14入/10继电器输出），此最为经济。
2.3 控制系统的I/O点及地址分配5控制系统的输入/输出信号的名称、代号及地址编号如表2-1所示。
表2-1 输入/输出点代号及地址编号62.4 电气控制系统原理图如图2-2所示为控制电路图。
图中:SF为急停开关，TA为隔离变压器，专为PLC供电，抗干扰，QF2、QF4、QF5均由PLC的输出继电器控制，图中Q0.0、Q0.1、Q0.2为PLC的继电器触点。
图2-2 控制电路图如图2-3所示为PLC的外接线图，如有需要，还可以加入扩展模块。
有条件的话可以接入触摸屏，通过对其设定和操作，即可按规定的程序工作。
图2-3 PLC部分接线图3.装置软件设计3.1 备用电源自动投入装置的软件原理在图1-1（B）所示的双电源互为备用一次接线中，有四种基本备用方式，备用方式1和备用方式2是变压器T1和T2各带一组母线分列运行（QF5必处断位），靠母线分段断路器QF5的合闸实现互为供电的两种备用方式，是暗备用方式；备用方式3和备用方式4是一个变压器带母线III和母线IV运行（QF5必处于合位），另一个变压器备用的工作方式，是明备用方式。
图3-1所示为暗备用方式1的AAT装置软件逻辑框图。
图3-1 暗备用方式的AAT装置软件逻辑框图(1) AAT装置的启动方式。
图1-1（B）接线以备用方式1正常运行时，QF1、QF2的控制开关必在投入状态，变压器T1和变压器T2分别供应电能给母线III和母线IV。
在t3时间元件10-15S充足电后，只要确认QF2已跳闸，在母线由电压的情况下，Y9、H4动作。
QF5就合闸。
这说明工作母线受电侧断路器的控制开关（处合闸位）与断路器位置（处跳闸位）不是对应要启动AAT装置（在备用母线由电压情况下），即AAT装置的不对应启动方式，是AAT装置的主要启动方式然而，当系统侧故障使工作电源失去电压，不对应启动方式不能使AAT装置启动时，应考虑其他启动方式辅助不对应启动方式。
在实际应用中，使用最多的辅助启动方式是采用低电压来检测工作母线是否失去电压。
在图4-8(A)中，电力系统内的故障导致工作母线III失压，母线III 进线无电流，备用母线IV有电压，通过Y2启动t1时间元件，跳开QF2，AAT装置动作。
可见，图4-8（A）是低电压启动AAT装置部分，是AAT 装置的辅助启动方式，这种辅助启动方式能反映功过母线失去电压的所有情况，但着中国辅助启动方式的主要问题是如何克服电压互感器二次回路断线的影响。
可见AAT装置启动具有不对应启动和低电压启动两部分，实现了工作母线任何原因失电均能启动AAT装置的要求。
同时可以看出，只有在QF2跳开后，QF5才能合闸，实现了工作电源断开后AAT装置才动作的要求；工作母线（母线III）与备用母线（母线IV）同时失去电压，AAT 不动作；备用母线（母线IV）无压，根据图4-8逻辑框图，AAT装置也不动作。
（2）AAT装置的充电过程。
微机型备用电源自动投入装置为了保证正确动作且只动作一次，在逻辑中设计了类似自动重合闸装置的充电过程（10-15S）。
只有充电完成后AAT装置才进入工作状态。
如图4-8（C）所示要使AAT装置进入工作状态，必须要使时间元件t3充足电，充电时间需10-15秒，这样才能为Y11装置动作准备好条件。
AAT装置充电条件是：①变压器T1T2分列运行，即QF2处合位、QF4处合位QF5处跳位，所以与门Y5动作；②母线III和母线IV均三相有压（说明QF1、QF3均合上，工作电源均正常），与门Y6工作。
在满足上述条件，没有AAT装置的放电信号情况下，与门Y7的输出对事件原件t3进行充电。
当经过10-15S充电过程后，为与门Y11准备好了动作条件，即AAT装置动作准备好了条件。
一旦与门Y11的另一输入信号（AAT装置动作命令）到来，AAT装置就动作，最终合上QF5断路器。
（3）AAT装置的放电功能。
对AAT装置的放电功能，就是在某些条件下要取消AAT装置的动作能力，实现AAT装置的闭锁。
t3的放电条件有：①QF5处合位（AAT装置动作成功后，备用工作方式1不存在了，t3不必再充电）；②母线III和母线IV均三相无压（T1、T2不投入工作，t3禁止充电；T1、T2投入工作后t3才开始充电）；备用方式1和备用方式2闭锁投入（不去用备用方式1、备用方式2的备用方式）。
这三个条件满足其中之一，t3会瞬间放电，闭锁AAT装置。
可以看出,T1、T2投入工作10-15S，等t3充足电后，AAT装置才有可能动作。
AAT装置动作使QF5合闸后，t3瞬时放电；若QF5合于故障上，则由QF5上的加速保护使QF5立即跳闸，此时母线III（备用方式2工作时为母线IV）三相无压，Y6不动作，t3不可能充电。
于是,AAT 装置不再动作，从而保证了AAT装置只动作一次。
(4) AAT装置的动作过程。
当备用方式1运行15秒后，AAT装置的动作过程如下：工作变压器T1故障时，T1保护动作信号经H1使QF2跳闸；工作母线III上发生短路故障时，T1后备保护动作信号经H1使QF2跳闸；工作母线III的出线上发生短路故障而没有被该出线断路器断开时，同样由T1后备保护动作经H1使QF2跳闸；电力系统内故障使母线III失压时，在母线III无进线电流、母线IV有压的情况下经时间t1使QF2跳闸；QF1跳闸时，母线III失压、母线III进线无电流、母线IV 有压的情况下经时间t1使QF2跳闸，或QF1跳闸时连跳QF2跳闸。
QF2跳闸后，在确认已跳开（断路器无电流）、备用母线有压情况下，Y11动作，QF5合闸。
当合于故障上时，QF5上的保护加速动作，QF5跳开，AAT装置不再动作。
可见，图4-8所示的AAT装置逻辑框图完全满足AAT装置的基本要求。
3.2程序变电站备用电源自动投入装置的软件设计对应的简要程序如图3-2所示。
