傳統型備自投其實就是繼電器式備自投,盛行于八十年代,目前仍有個別老站在使用。它采用電壓作為失電判據,配合時間繼電器、中間繼電器完成簡單的電源投切。因此其精確度差,誤動作率較高。比如,以進線備自投為例來說明,僅靠電壓低來判斷母線失電,是很難避開電壓互感器斷線(PT二次斷線),或者類似于二次小母線空開偷跳產生的母線失電假象,這時候備自投就會因為母線失電而導致誤動作。
常規微機型備自投是目前比較常見的,主要得益于微型計算機技術的發展。其核心部分采用了高性能單片機(8位或16位),包括CPU模塊、繼電器模塊、交流電源模塊、人機對話模塊等構成,具有抗干擾性強、使用方便等優點;其數碼管顯示屏(含后期的液晶屏)和備自投面板上帶有按鍵,使得操作簡單方便,同時還可以通過RS485通訊接口實現遠程控制。此類裝置采用交流不間斷采樣方式,采集到信號后實時進行傅立葉計算,能精確判斷電源狀態,并及時進行電源切換。而且這種備自投具有在線運行狀態監視功能,可觀察各輸入電氣量、開關量、定值等信息,也就是說微機型備自投裝置,能夠精確的采集電壓、電流、開關狀態,同時也能控制多路開出,實現備自投功能,并且具有簡單的保護功能,這些優點使其在市場上占有相當長的產品生命周期。但它有一個缺點,就是采用了集中式的信息量采集。所謂集中式就是有一臺專門用作備自投的裝置,這也是目前比較常見的做法。其原理就是由備自投裝置采集3臺開關的的信息(電壓、電流、開關狀態等),由該裝置來分析判斷并作出正確動作。下面以圖1為例,來簡單說明微機型進線備自投的工作原理。
n進線2備用、進線1運行
1)充電條件:
①Ⅰ母、Ⅱ母和Ul2均為有壓;
②1DL、3DL均合位,2DL分位;
③無閉鎖條件;
④無放電條件;
2) 放電條件:
①Ul2不滿足有壓條件;
②2DL合位;
③1DL拒跳;
3) 動作過程:Ⅰ、Ⅱ母均無壓、Ul2有壓、Il1無電流,跳1DL。確認1DL跳開后,合2DL。
n進線1運行、進線2備用
1) 充電條件:
①Ⅰ母、Ⅱ母和Ul1均為有壓;
②2DL、3DL均合位,1DL分位;
③無閉鎖條件;
④無放電條件;
2) 放電條件:
①Ul1不滿足有壓條件;
②1DL合位;
③2DL拒跳;
3) 動作過程:Ⅰ、Ⅱ母均無壓、Ul1有壓、Il2無流,延時跳2DL。確認2DL跳開后,合1DL。
通過以上備自投工作原理可以看出,大量的信息需要匯總到備自投裝置,因此眾多的二次電纜是不可避免。而且這些信息大部分已經被保護裝置采集過,可見還存在重復引用的情況,增加了一次設備的負擔,加大了圖紙設計的復雜性,而且工廠聯調,現場問題查找都比較麻煩。
網絡式備自投是建立在強大、穩定安全的現場總線技術基礎上的,其網絡結構如圖2所示。1#進線微機保護、2#進線微機保護、分段(母聯)微機保護三者通過CAN總線聯系在一起,利用CAN交換信息確定是否備自投動作。
(1) 實現開閉所進線備自投
進線備自投(3DL處于合閘狀態)一般分為為三種運行方式(圖示參考圖1):①主備方案:正常供電時由主供電回路供電,主回路失電(無閉鎖標志)而備用電源有電時,轉到備用供電回路,監測到主回路正常后,轉回至主回路供電;②互為主備:正常供電時由一側回路供電,供電側失電(無閉鎖標志)而另一側電源有電時,轉到另一側供電回路,兩進線互為備用;③僅備投一次:當供電電源失電時,轉供到另一路電源,備投完畢后,不管后續系統如何動作,除非狀態標志被復歸,否則不再進行備投操作。下面以“僅備投一次”為例來說明網絡式備自投是如何實現的。
(a)預備條件
兩臺保護裝置,CAN總線運行指示正常,也就是說首先保證1#和2#進線保護通訊正常,這是網絡備自投是否成功的關鍵點。備投參數整定正確,備投軟硬壓板均投入,1#進線和2#進線電壓正常,無保護動作標志,無自檢異常標志,無備投動作標志,無顯示手動分閘或遙控分閘標志,1#進線開關1DL處于合位,2#進線開關2DL處于分位,即進入備投預備狀態,此時兩臺保護裝置通過CAN總線交換信息標志,二者“狀態量顯示”菜單中顯示“進入預備狀態”。當上述條件不能滿足時,則二者延時清除“進入預備狀態”標志。
(b)備投動作
當母線無壓且1#進線無流,并且1#進線保護裝置收到2#進線側進線有壓且無流的信息標志,則1#進線保護裝置延時分閘1DL,同時把信息標志(備投分閘且成功)通過CAN總線發給2#進線保護裝置,2#進線保護裝置根據信息標志(備投分閘且成功)發合閘2DL的命令,即實現了備用2#進線作為備用電源的備自投,除非狀態標志被復歸,否則不再進行備投操作。
反之若初始狀態為2DL處于合位,1DL處于分位,當母線無壓且無流,1DL側進線有壓且無流,則2DL延時分閘,然后1DL合閘,即實現了備用1#進線作為備用電源的備自投,除非狀態標志被復歸,否則不再進行備投操作。
(2) 實現開閉所分段(母聯)備自投
分段(母聯)備自投一般只有一種運行方式(圖示參考圖1):1#進線開關1DL、2#進線開關2DL處于合閘狀態,備用分段(母聯)開關處于分閘狀態。
(a)預備條件
1#進線微機保護、2#進線微機保護、分段(母聯)微機保護三者CAN總線運行指示正常,備投參數整定正確,備投軟硬壓板均投入,I段母線電壓、II段母線均電壓正常,無保護動作標志,無自檢異常標志,無備投動作標志,無顯示手動分閘或遙控分閘標志,1#進線開關1DL處于合位,2#進線開關2DL處于合位,分段(母聯)開關3DL處于分位,即進入備投預備狀態,此時三臺保護裝置通過CAN總線交換信息標志,三者“狀態量顯示”菜單中顯示“進入預備狀態”。當上述條件不能滿足時,則三者延時清除“進入預備狀態”標志。
(b)備投動作
當I段母線電壓無壓且1#進線無流,并且1#進線保護裝置收到2#進線II段母線有壓的信息標志,則1#進線保護裝置延時分閘1DL,同時把信息標志(備投分閘且成功)通過CAN總線發給分段(母聯)保護裝置,分段(母聯)保護裝置根據信息標志(備投分閘且成功)發合閘3DL的命令,即實現了備用分段(母聯)備自投,反之II段母線失電道理也一樣。除非狀態標志被復歸,否則不再進行備投操作。
網絡式備自投主要是依靠寄生在保護裝置上的通訊總線來完成信息互通,因此安裝時對通訊線要求比較嚴格,建議采用雙絞屏蔽型電纜STP-120Ω,特別是要注意保證屏蔽層一點接地。調試過程中要正確設置備投參數,特別是保護裝置之間的CAN通訊參數的設置。
由于開閉所備自投功能需求相對較簡單,而且對值班人員的技能要求不高,因此后期的使用過程中基本不需要維護。如果運行方式發生變化,可以由保護裝置自行完成自投方式轉變,也可以由相關技術人員進行設置。而一旦保護裝置發生任何異常(含CAN通訊異常)則會通過故障告警的方式告知用戶,盡快處理。