双电源自动切换装置在500kV东坡变电站站用电系统中的应用分析_张佳

发电厂厂用电自动切换装置的改造分析的开题报告一、选题背景在发电厂中，必须保证设备的连续供电，以确保电力系统的安全和稳定。

因此，必须有可靠的电源切换装置来实现对备用电源的快速自动切换，以确保设备的连续供电。

当前，许多发电厂仍采用旧式的手动切换方法，这种方法需要操作工人在紧急情况下手动切换到备用电源，这增加了操作的难度和风险，可能导致不必要的停机和设备损坏。

因此，将发电厂的电源切换装置改造为自动切换装置是非常必要的。

二、选题意义1. 提高系统可靠性：将电源切换器改造为自动切换器可以大大提高发电厂的系统可靠性。

如果出现异常情况，自动切换器可以迅速切换到备用电源，防止电力中断或设备损坏。

2. 减少操作风险：将电源切换器改造为自动切换器可以减少操作风险。

当发生紧急情况，无需人工操作，自动切换器可以迅速完成电源切换。

3. 降低人工成本：传统的手动切换需要专业的工作人员操作，而自动切换系统可以自动完成电源切换，避免了人工成本。

三、研究内容本文将针对发电厂电源切换装置的自动化改造，主要研究内容包括：1. 设计电源自动切换系统：提出一种适合发电厂的电源自动切换系统的设计方案，包括硬件和软件的实现。

2. 自动切换系统的实现：根据设计方案，完成自动化电源切换系统的硬件及软件实现，并对系统的性能、可靠性进行测试。

3. 与传统手动切换方法的比较：对自动化电源切换系统与传统手动切换方法进行比较，分析其优缺点，为发电厂选择合适的电源切换方式提供参考。

四、研究方法1. 研究文献：通过查阅相关文献，了解电源自动切换系统的设计方法和实现技术。

2. 设计方案：根据发电厂特点，设计适合发电厂的电源切换系统。

3. 系统实现：根据设计方案，实现电源切换系统，测试其性能和可靠性。

4. 比较分析：对发电厂传统手动切换方法和自动化电源切换系统进行比较分析，得出优缺点及应用场合。

五、可行性分析1. 技术可行性：现有的电源自动切换系统技术已经较为成熟，可以满足发电厂的需求。

产能经济电源快速切换装置及在供电公司电力系统的应用与分析解江胜 国网莱芜供电公司摘要：简单阐述供电公司电力系统环境与备用电源自动投入装置的局限性，通过对金智MFC5103A快切装置特点、功能及设定值的详细分析，通过多次切换试验和实际运行的切换，结合快切动作数据的分析，最终达到比较理想的切换效果，实现电源无扰动切换。

体现出电源快速切换装置在供电公司安全、连续、平稳生产中的重要性和必要性。

关键词：电源快速切换装置；备自投频差角差中图分类号：TM762 文献识别码：A 文章编号：1001-828X(2015)021-000357-01一、备用电源自动投入装置的局限性及原因分析目前，工业企业解决供电可靠性的主要办法是一次系统采用双路或多路供电，再辅以二次系统采用备用电源自动投入装置(俗称备自投)。

正常情况下，按一般企业的使用需要来讲，自投装置已经可以满足了。

但是，供电公司却是要不间断的进行供电，自投装置已经满足不了这么大的需要了，所以效果不是很明显。

供电公司的电动机数量众多，并且，每个电动机的参数，容量都不一致，失电后电动机在短时间内将继续旋转，并将磁场能转变为电能，此时部分异步电动机实际上已转入异步发电机运行工况，因此母线的电压即是多台异步发电机发出的合成反馈电压，俗称残压，而从电动机失电到失压进而无压，备自投完成动作的过程持续时间长达1~2秒，甚至更长，此时电动机已被分批切除。

即使是延迟时间较长的高压重要电动机未被切除，由于母线已经无压(一般无压定值为额定电压的20%~35%)，转速已经严重下降，直接影响生产过程的连续性，并对产品质量造成不良影响。

而且此时投入备自投装置将造成较大的电动机自起动冲击电流，直接作用于电动机并甚至可能导致切换失败造成厂用电中断，同时对供电网络产生冲击，影响整个电网的稳定性，其后果是十分严重的。

备自投实际上并没有真正起到保障供电连续性的作用，更难保证供电可靠性。

纠其主要原因有二，一是装置起动过迟，二是装置起动后将备用电源投入的时间太长。

10kV双电源自动切换装置在供电系统的设计应用浅析摘要：近年来，随着社会经济水平的不断发展，社会各个领域的用电需求逐渐加大，同时对于供电的可靠性也提高了要求。

本文简要阐述了10kV双电源自动切换装置的结构与工作原理，对其在高速公路隧道供电系统中、变电站供电系统中的设计应用做出分析，以此来为供电系统的良好运行提供理论依据。

关键词：10kV双电源自动切换装置；工作原理；供电系统引言：10kV双电源自动切换装置是一种应用最新技术开发而成的产品，适用于工作电压为6KV-10KV，额定电流为630A-1250A的双电源供电系统。

一旦系统中有电源故障发生时，自动切换装置能够使备用电源与发电机相互切换，保证供电的可靠性，目前此种装置主要应用于军事、机场等不允许断电的重要场所。

1.10kV双电源自动切换装置的结构与工作原理分析1.1装置结构分析10KV双电源自动切换装置主要由两部分构成，分别为本体与控制器，其中控制器的配置较为专业化，本体由断路器、保护熔断以及机械连锁机构组成。

机械连锁装置一般情况下被安置在断路器中间，装置整体供电安全是通过保障断路器断路器合闸状态来实现的，当电源装置处于运行状态时，机械连锁装置能够通过机电双重保护来维持断路器处于不同的合闸状态，以此来实现电源供电装置的安全[1]。

此外，10kV双电源自动切换装置还具有数字化与智能化的特点，可以进行自动化检测，将数字信息通过LED显示出来。

1.2装置工作原理分析基于10kV双电源自动切换装置的工作原理上来讲，整个装置的运行是以单片机为核心，对两路的低压供电电源进行科学性监测，其中电源的类型包括常用电源电压以及备用电源电压，对两种电压的相位与频率进行检测。

如果在检测中发现电源出现故障，比如，过压故障、欠压故障以及缺相故障，装置此时会实现自动化控制，将开关切换至备用电源处[2]。

此种自动化控制方法能够有效将故障时间缩短，确保供电系统的稳定运行。

此种设计方法能够确保供电的可靠性，但是在实际操作过程中，除了应用应用自动化模式以外，还需添加人工手动模式，一旦自动化模式出现故障，以便于采用人工手动模式实现电源切换，来增加系统运行的安全系数。

文章220kV备用电源自动投入装置在500kV变电站的应用220kV备用电源自动投入装置在500kV变电站中的应用主要是为了提供备用电源，以保证变电站的可靠供电。

下面是该装置在500kV变电站的应用一般步骤：1. 备用电源选定：首先需要选择一种或多种备用电源，如柴油发电机组或蓄电池组等。

根据变电站负荷需求和可靠性要求，选择适合的备用电源装置。

2. 装置设计：根据备用电源的类型和特点，设计相应的自动投入装置。

该装置通常包括电源切换装置、控制回路、保护装置和监控系统等。

3. 电源切换装置安装：将备用电源与主电源连接到电源切换装置中。

该装置通常包括切换开关和用于检测主电源状态的控制回路。

4. 控制回路设置：设置自动投入装置的控制逻辑和参数。

根据变电站的负荷需求和电源状态，制定相应的控制策略和阈值。

设置装置的自动切换条件和优先级。

5. 保护装置设置：设置备用电源自动投入装置的保护装置。

确保在异常情况下及时切换到备用电源，确保变电站的电力系统安全。

6. 监控系统接入：将备用电源自动投入装置接入到变电站的监控系统中，实现对装置状态、电源状态和投入情况的实时监测和管理。

7. 测试和运行：进行备用电源自动投入装置的测试和运行。

通过实际操作和仿真测试，验证装置的可靠性和稳定性。

备用电源自动投入装置的应用可以保证变电站在主电源发生故障或计划停电时，能够及时切换到备用电源，确保变电站的运行持续和负荷供应的可靠性。

这对于提高电力系统的稳定性和可靠性非常重要。

同时，配合监控系统的使用，变电站人员可以实时监测备用电源的运行状况，提前发现并解决问题，确保变电站的正常运行。

专利名称：双电源供电自动切换装置专利类型：实用新型专利
发明人：张跃利
申请号：CN200420096824.5
申请日：20041013
公开号：CN2775915Y
公开日：
20060426
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型是煤矿生产中，安全监控系统使用的双电源供电自动切换装置，由1、2、电源输出电路(3)、(4)、1、2稳压电路(1)、(2)、自动切换电路(5)、显示电路(6)等组成。

1、2电源输出电路(3)、(4)分别与1、2电源联接，并与自动切换电路(5)、安全监控系统联接；1、2稳压电路(1)、(2)分别与1、2电源联接，并与自动切换电路(5)联接；自动切换电路(5)与显示电路(6)联接。

当1、或2电源停电时，另一电源通过自动切换电路(5)仍使1、2电源输出电路(3)、(4)都带电，供安全监控系统。

因此具有线路简单、工作可靠、成本低等特点。

申请人：张跃利
地址：271221 山东省泰安市山东新汶矿业集团协庄煤矿通防工区
国籍：CN
代理机构：济南舜源专利事务所有限公司
代理人：袁春鹃
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分析500kV变电站主变保护的双重化策略摘要：本文对500kV变电站主变保护双重化保护系统设计的系统选型、自动化原则等方面进行探讨，分析其对提高电网安全运行水平所起的重要作用。

关键词：500kV变电站；主变保护；双重保护变电站作为电力系统的重要组成部分，为了保障变电站的安全稳定运行，对变电站主变压器进行双重化保护配置成为必须遵循的原则。

本文重点分析500kV变电站主变保护的双重化策略。

一、500kV变电站主变保护双重化保护原理为确保500kV变电站主变压器的安全，对重要的线路和设备必须坚持设立两套互相独立的主保护的原则，并且两套保护最好为不同原理和不同厂家的产品，同时对重要元件还应充分考虑后备保护的设置。

（一）主保护500kV变电站主变采用两种不同原理的差动保护作为主保护，以保护变压器绕组及其引出线的相间短路故障。

两套保护交直流回路彻底独立，每套保护装置交流电流引入为主后合一，其保护范围应交叉重迭，避免死区。

比率制动式差动保护能够反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，保护采用二次谐波制动原理，用以躲过变压器空投时的励磁涌流进而避免保护误动。

当任一相差动电流大于差流速断整定值时瞬时动作于出口，实施差流速断保护。

正常情况下监视各相差流，如果任一相差流大于越限启动门槛，启动继电器，实施差流越限启动。

（二）相间短路后备保护相间短路后备保护作为变压器相间短路故障和相邻元件的后备保护，在高压侧和中压侧可装设阻抗保护装置和复合电压闭锁过流保护装置，在低压侧装设电流速断和复合电压闭锁过流保护装置等。

复合电压过流保护作为变压器或选相元件的后备保护，过流启动值可配置为多段，每段可配置不同的时限。

若过流保护满足灵敏度要求，可将“复合电压投退控制”整定为“0”，将“复合电压启动”功能退出，则配置为单纯的过流保护。

保护一般设置两段定值，每段的电流、电压和时限均可单独整定。

（三）单相接地保护在变压器的高压侧和中压侧均装设有单相接地保护装置，以保护变压器高压绕组和中压绕组的单相接地故障，装设两套相互独立的零序电流、零序电压和间隙零序电流等保护装置。

论双电源自动切换发展趋势及应用分析摘要：随着我国社会建设的不断快速发展，由于双电源自动切换开关在紧急供电系统中，可实现当某一线路电源发生故障时，可以达到自动完成常用与备用电源间的切换，而且无需人工操作，因此可以做到保证重要用户供电的可靠性等优势在工程建设中得到广泛的应用。

关键词：双电源，自动切换，发展趋势，应用分析前言在工程建设中，双电源自动切换开关是一种可以在两路线路电源之间进行可靠切换双电源的装置，不会出现误操作而引起事故的智能化双电源自动切换开关，目的就是为了满足高可靠性要求。

目前投入使用的专用智能化设备，具有自投自复、自投不自复和电网发电机三种切换功能，对两路供电电源的三相电压有效值及相位进行实时检测，当任一相发生过压、欠压、缺相，能自动从异常电源切换到正常电源，这是一种性能完善、安全可靠、操作方便、智能化程度高、使用范围广泛的双电源控制系统的设备。

1 双电源自动转换开关的发展过程双电源自动转换开关,由一个或几个转换开关电器和其他必需的电器转换控制器组成,用于监测电源电路、并将一个或几个负载电路从一个电源转换至另一个电源的开关电器。

作为消防负荷和其他重要负荷的末端互投装置,双电源自动转换开关在工程中得到了广泛的应用,正确合理的选择双电源自动转换开关可确保重要负荷的可靠供电,在重要负荷的供电系统中是不可缺少和重要的一个环节。

双电源自动转换开关目前在国内经历了四个发展阶段,即两接触器型、两断路器型、励磁式专用转换开关和电动式专用转换开关。

两接触器型转换开关为第一代,是我国最早生产的双电源转换开关,它是由两台接触器搭接而成的简易电源,这种装置因机械联锁不可靠、耗电大等缺点,因而在工程中越来越少采用。

两断路器式转换开关为第二代,也就是国家标准和IEC 标准中所提到的CB级ATSE,它是由两断路器改造而成,另配机械联锁装置,可具有短路或过电流保护功能,但是机械联锁不可靠。

励磁式专用转化开关为第三代,它是由励磁式接触器外加控制器构成的一个整体装置,机械联锁可靠,转换由电磁线圈产生吸引力来驱动开关,速度快。

500kV变电站站用交流电源系统典型自动切换装置分析发表时间：2017-01-17T16:49:27.650Z 来源：《电力设备》2016年第23期作者：叶练方郭学才[导读] 文章从站用交流电源自动切换基本概念出发，通过比较ATS及备自投的工作原理。

（广东电网有限责任公司阳江供电局阳江 529500）摘要：500kV变电站380V站用交流电源系统都配有自动切换装置，当站用电一回电源出现故障或失压时，由切换装置自动切到另一回电源供电，从而保证站用电供电可靠性。

文章从站用交流电源自动切换基本概念出发，通过比较ATS及备自投的工作原理，分析常见故障下两种自动切换装置的优缺点，为装置进一步改善提供有益的参考。

关键词：交流电源；自动切换装置；ATS；备自投 0 引言站用交流系统作为变电站重要的工作电源，其直接为断路器、刀闸操作机构、主变冷却装置、消防系统、照明系统、直流充电机、通信设备等提供工作电源[1-2]。

因此，站用交流电源的可靠性直接影响变电站的安全稳定运行。

目前，应用于500kV变电站站用交流系统的自动切换装置有很多，常用的主要有ATS和备自投，动作原理各有其自身特点，保护范围也不尽相同。

近期发生了多起站用交流系统自动切换装置事故，如2016年6月18日，陕西330kV某变电站发生主变烧毁事故，主要原因是35kV侧线路发生故障，引起站用交流电源电压较大的波动，站用变低压侧开关欠压脱扣跳闸，直流系统失去交流电源，而此时直流系统的两组蓄电池都处于改造阶段，保护失去电源，造成故障越级；2016年8月4日，广东500kV某变电站交流低压380V 1M母线故障，由于备自投设置错误，而且缺乏闭锁条件，再加上站用变保护定值与开关过流保护定值不匹配，最终导致全站380V交流系统失压。

文章对这两种自动装置在发生常见故障时的优缺点进行比较。

1 自动切换装置 1.1自动切换装置基本概念为了提高站用电交流系统供电的可靠性，500kV变电站一般都配有三台站用变供交流系统，两台站用变由站内主变低压侧提供电源，另一台由外来电源供电[3]。

500kV变电站站用交流电源系统运行与改造分析摘要:在介绍500kV东坡变电站站用交流电源系统运行现状的基础上,阐述其改造思路,分析负荷分类､开关选择及整定配合､备自投完善策略,提出改造实施要点及注意事项,以期为类似工程实施及日常运维提供借鉴｡关键词:站用交流电源系统;改造思路;实施要点站用交流电源系统由站用变电源､站用变､380V低压配电屏､保护测控､交流供电网组成,为主变提供冷却电源,为直流系统提供充电电源,为UPS提供整流和旁路电源,为消防系统和变电站检修､试验､照明､通风､空调､生活等提供工作电源,是变电站内各种设备和系统安全稳定运行的保障｡站用交流电源系统失压,不仅会对变电站内各种设备和系统的运行安全造成极大影响,还可能导致越级跳闸､大面积停电等严重后果｡1变电站交流电源系统运行现状1.1站用变电源及站用变根据DL/T5155-20163.1《220~1000kV变电站站用电设计技术规程》,330~750kV变电站站用电源应从不同主变低压侧分别引接1回容量相同､互为备用的工作电源,从站外引接1回可靠站用备用电源,每回站用电源的容量应满足全站计算负荷用电需求,站内应急电源可采用快速自启动柴油发电机组｡为满足以上要求,该站分别从#3(#4)主变变低引接1回电压35kV､容量1000kVA可互为备用的站用变,从站外引接1回电压10kV､容量1000kVA的站用变作明备用,还配置了1台可快速自启动的柴油发电机组作为应急电源｡站用变选用可有载调压的干式变,Dyn11接线｡1.2站用交流电源系统接线方式站用电低压系统额定电压为380/220V,采用三相四线制中性点直接接地方式(TN-C),系统接地点即相应的站用变中性点且就地单点接地｡站用电母线采用按工作变划分的单母线接线,相邻两段工作母线同时供电分列运行｡两段工作母线(380V1M和380V2M)间不设自动投入装置｡当任一台工作变(#1或#2站用变)失电退出时,备用变(#0站用变)经其平时处于空充状态的380V0MI段(380V0MII段)通过#1ATS400甲(#2ATS400乙)自动快速切换至失电的工作母线段继续供电｡可快速自启动的柴油发电机组输出电源一路接于中央配电室380V1M母线,另一路接于主控楼配电屏380VIIM母线,必要时通过母联开关3QF将系统并列｡1.3站用交流电源系统供电方式站用电负荷主要由中央配电室的12面站用交流配电屏直配供电,其中进线屏4面､馈线屏8面,设置有630A馈线2回､400A馈线8回､250A馈线4回､160A馈线16回､100A馈线62回｡对于主变冷却电源､消防水喷淋系统电源､高压场地动力电源､通信电源等重要负荷,采用同时接于两段母线的双回路供电方式｡对于加热､照明､空调等一般负荷,采用分别接于两段母线的单回路供电方式｡由于主控楼与中央配电室距离较远,因此在主控楼另设专用配电屏向楼内负荷供电｡专用配电屏采用两段单母线接线方式(平时分列运行),母线之间不设自动投入装置,但设有母联开关3QF｡2站用交流电源系统改造方案2.1负荷重新分类分级采用“主馈开关+分馈开关”模式｡额定电流为400A及以上的馈线开关直接接在380V母线上,每段380V母线设置3~4个主馈线开关｡额定电流为400A以下的馈线开关按以下原则接入主馈线开关:检修､照明､试验等非直接影响设备运行的辅助电源归类单独接在同一个主馈线开关;断路器机构箱､刀闸机构箱､端子箱､主变风冷控制箱､有载调压机构箱等影响设备运行的辅助电源分类拆解,基于分散布置､同时停电概率最小原则,平均分配至其他主馈线开关｡2.2大电流空开更换及保护配合将原不具备四段保护功能的额定电流为400A及以上的大电流空开全部更换为具备四段保护功能的空开,同时加装中性线电流互感器与其配合,使得分馈线开关与主馈线开关､主馈线开关与变低进线开关､变低进线开关与站用变保护间的相间和接地故障保护均能实现级差配合,大大降低站用交流电源系统380V母线失压风险｡大电流空开选型及保护整定:变低进线空开选用额定电流为2000A的西门子框架式空气断路器3WT2S20ETU37WTD/3P,短路瞬时退出,短延时6000A､0.4s,长延时2000A､10s,接地故障600A､0.5s;400A主馈线空开选用西门子塑壳插入式空气断路器3VA2M400R00ETU560P/3P,短路瞬时退出,短延时4000A､0.2s,长延时400A､5s,接地故障400A､0.2s;630A主馈线空开选用西门子塑壳抽出式空气断路器3VA2M630R630ETU560D/3P,短路瞬时退出,短延时5000A､0.2s,长延时630A､5s,接地故障450A､0.2s｡2.3自投策略更改及闭锁模式确定#1ATS400甲和#2ATS400乙自投策略为双向自投,存在任一段380V工作母线(1M､2M)故障易经备用母线(0MI段､0MII段)导致另一段母线失压的风险｡本次通过向ATS控制器重新灌注程序的方法将其改造为只能备用母线(0MI段､0MII段)向工作母线(1M､2M)备投的模式｡由于站变低压侧零序电流取自站变低压侧中性点零序CT,因此站变变低零序保护动作时,故障点可能在站变内,也可能在站变外｡3站用交流电源系统改造实施要点3.1改造施工注意要点鉴于整个施工期较长,任一段380V母线均不可能全程停电配合,开工前施工人员务必做好现场勘查,认真梳理施工流程,合理安排施工进度,全面识别施工风险｡对于馈线电缆分类拆解､主馈线铜排制作､400A及以上大空开更换､零序CT加装等关键作业,要求施工人员务必做好专门的施工工艺说明｡对于作业过程中可能发生的风险,要求施工人员务必提前采取对运行中设备贴封条提醒､异地动火作业等控制措施｡3.2接地故障保护调试要点本次改造实施中,一个重要内容就是所有新增和更换的400A及以上空开均增加了接地故障保护功能,因此调试其接地故障保护功能是一个关键｡以380V1M母线上某400A及以上大电流空开为例,正确接线如图1所示:大电流发生器-380V1M 母线A相-合闸状态的400A及以上空开A相-400A及以上空开新增馈出小母线A 相-380V1M母线N相-新增零序CT-400A及以上新增馈出小母线N相-大电流发生器｡需特别指出的是,零序CT以大地为正极性,所以其接入测试回路时P1端连接更靠近站用变中性点侧的380V1M母线N相而不是400A及以上空开新增馈出小母线N相｡当大电流发生器施加电流为Ia时,400A及以上空开测得的接地故障电流Ig就是2Ia,因其一方面通过三相电流合成得到Ia,又通过专门的零序CT采样得到Ia,两者方向一致,最终二者叠加得到Ig=Ia+Ib+Ic+In=2Ia｡图2 400A及以上空开接地故障保护调试接线示意图4结语站用交流电源系统是变电站的重要组成部分,对于变电站内各种设备和系统的安全稳定运行至关重要｡结合500kV东坡变电站站用交流系统运行现状和改造实施过程,采用措施降低站用交流系统母线电压全失风险:采用主馈空开+分馈空开将负荷合理分类分级､大电流空开增加零序电流保护功能并做好整定配合､采用备用母线向工作母线供电的单向自投和趋于保守的闭锁模式､做好电缆沟防火改造｡具体实施时,现场人员必须兼顾施工工期与安全,接地零序保护调试时必须结合设备特点将仪器正确接入回路,涉环网空开工作时必须确保断开不同方向的电源以保证施工人员人身安全｡参考文献[1]何伟,500kV变电站站用交流电源系统运行分析[J].电工电气,2012,30(6):40-43.[2]梅成林,马明,王玲,等.变电站用低压交流环网故障的危害[J].广东电力,2017,30(3):64-67.[3]Q/CSG1203002-2013变电站站用交流电源系统技术规范[S].。