专利名称：基于方向电流的工业企业电源快速切换装置闭锁方法
技术领域：
本发明涉及一种工业企业电源快速切换装置的新闭锁方法，主要适用于石化、钢
铁、冶金、煤炭等工业企业的中高压变电所的电源切换装置，可以在工作母线及其所带负荷 发生故障情况下有效闭锁电源切换装置，避免将备用电源合到故障上。
背景技术：
工业企业变电站一般采用双电源供电模式以提高供电可靠性。根据运行方式的不 同，备用电源分为热备用和冷备用。当工作电源发生各种影响到生产负荷正常运行的异常 或故障后，必须快速地将备用电源投入，以保证生产的正常进行。目前通常使用备自投装置 来实现工作电源和备用电源之间的切换，但由于备自投装置自身的特点导致备用电源投入 需要若干秒，此时工作母线电压已经降至20%以下，即使备用电源投入，生产负荷也会因工 作电压太低而跳机，大量电机的再启动基本已无法实现。更有一些工业企业索性将备自投 退出运行。 针对上述情况，基于发电厂厂用电源快速切换装置的成熟经验，结合工业企业变 电站的特点，开发出专门用于该领域的工业企业电源快速切换装置，利用快速及同期捕捉 原理可以在500ms内，最快100ms左右就将备用电源投入，使工作母线电压保持在70%以 上，确保生产负荷的连续运行。随着在石化、钢铁等企业的顺利实施和成功应用，极大地降 低了企业因故障等计划外停掉造成的损失，取得了良好的社会效益和经济效益，得到用户 的充分肯定。 生产的连续固然重要，安全更是不容忽视。工作电源发生故障后要及时将备用电 源投入，同时，当工作母线及其所带电机等负荷发生故障时，必须防止将备用电源投入，事 故扩大。这种情况下如果不采取闭锁措施，进线侧开关保护动作跳开，造成工作母线失压， 导致切换装置启动，将备用电源投入，产生严重后果。所有非常有必要采用一灵敏可靠的 闭锁判据识别出工作母线及以下发生故障。在电厂厂用电快速切换装置中，利用接入工作 母线进线开关处的保护接点来实现闭锁，因为进线开关处的保护就是保护工作母线及其以 下设备的，所以当此开关处保护动作后，将动作信号送给快切装置，闭锁切换。但由于工企 的特殊性，可能出现此处无保护，或者保护动作接点无法引出的情况，而且工业企业干扰严 重，单纯依靠外部接点闭锁存在一定隐患。所以必须开发能适用于工业企业电源快速切换 装置的闭锁逻辑，依靠自身采集信息来判断故障点位置，及时可靠闭锁装置切换行为，确保 安全。
发明内容
本发明的目的是，提出一种工业企业电源快速切换装置闭锁方法，工作母线及其 所带负荷发生故障情况下能及时可靠闭锁电源切换，避免将备用电源合到故障上，造成事 故的扩大。可以不再单纯依靠外部接点进行闭锁。 本发明的技术方案是基于方向电流的工业企业电源快速切换装置闭锁方法，当工作母线及其所带设备发生不对称故障或对称故障时，电流幅值增大，母线进线开关处的 方向电流流向工作母线判据、母线出现大的负序电压或母线低电压判据，识别出故障是否 发生在工作母线及其所带负荷，构成闭锁逻辑； 1)故障电流识别判据1 > Iw，其中I为某相的单相电流，Isrt为整定值； 2)方向电流识别判据某二相间电压与相对应的电流夹角在-90 90度之间，即
若满足下列三式中任一式条件， -90° < arg 7f < 90。，式丄 [ooi o] -90。 < arg ~;~ < 90° ，式2 [ooi 1 ] -90° < arg ~;~ < 90。式3 3)负序电压判据U2 > U^t，其中U2为工作母线负序电压，U2srt为负序电压门槛 值； 4)低电压判据Umax < U^，其中Umax为工作母线三相电压的最大值，Uset为电压整 定值； 在满足判据1) 、2)和3)以及或满足判据1) 、2)和4)的条件下，则电源快速切换 装置闭锁。 以电流幅值增大及方向流向工作母线作为外电源故障检测的判据；以母线负序电 压或低电压判据作为防止误判手段。 本发明利用快速切换装置现有采集量，通过逻辑运算与组合，实现期望目标。
本发明的有益效果是将本发明方法应用于电源快速切换，可以有效避免用户最 担心的误切换造成事故扩大的问题，使电源快速切换可以更加有效的应用于工业企业变电 站，为企业的连续安全生产提供支撑。尤其是不再单纯依靠外部接点进行闭锁，即使进线开 关处的闭锁不能正常工作时也能使电源快速切换装置闭锁。能实现电源快速切换装置的工 业企业变电站的安全应用。
图1 :典型的工业企业变电站接线及运行方式；
图2 :本发明完整的闭锁逻辑图。
具体实施例方式
本发明将方向电流判据、负序电压判据及低电压判据融入到电源快速切换装置， 构成闭锁逻辑；正常运行时，进线开关处电流幅值小于额定值，方向流向工作母线，工作母 线电压幅值在95% 105%之间，相序为正序。当工作母线及其所带设备发生不对称故障 或对称故障时，电流幅值增大，方向流向工作母线，母线出现较大的负序电压或低电压。
以电流幅值增大及方向流向工作母线作为外电源故障检测的主判据。
以母线负序电压和低电压判据作为防止误判手段。 正常情况下，图1所示开关1DL处的电流方向应该流向母线，幅值低于额定值运 行，工作母线三相电压幅值应在额定的95% 105%之间运行，相序为正序，即负序电压应 接近于零。将故障分为两种情况分别进行说明一、当工作母线及其所带设备发生单相或两 相故障时，进线开关处对应相的电流增大为故障电流，方向流向工作母线，母线产生较大的 负序电压；二、当发生三相对称故障时，进线开关处三相电流都表现为故障电流，方向流向 工作母线，母线三相电压降低。1DL、2DL均为开关(断路器)。 故障电流识别元件1 > Iw，其中I为单相电流，I^为整定值，根据现场额定电流 及可能存在的最大负荷电流进行校验整定；
电流方向识别元件
-卯° <arg~^~<W
，
—90° <arg~;~ <卯°， ey"C7 ，
—90' <arg~;~~ <90° 其中a为最大灵敏角，取45度。 负序电压元件U2 > U^t，其中U2为工作母线负序电压，U2srt为负序电压门槛值；
低电压元件UMX < U^，其中Umax为工作母线三相电压的最大值，Usrt为电压整定 值。 通过组合上述各元件，即可得到一个既灵敏又可靠的闭锁逻辑，如图2。最终实现 电源快速切换装置的工业企业变电站的安全应用。 该判据需要装置接入进线开关处的三相电流和母线三相电压。装置程序在每个 采样中断都判断该闭锁逻辑是否满足，一旦所有条件满足，经内部设定延时闭锁装置的切 换状态，直到检测该闭锁逻辑不满足，装置才自动进入充电逻辑判断，进行切换的各逻辑判 断。 逻辑中，Isrt为过流定值，可整定，应躲过可能存在的最大负荷电流；U2srt为负序电 压门槛值，内部固定为8V ;Uset为判断低压的定值，内部固定为60%额定电压；t为延时，固 定为25ms。 图2中逻辑符号的定义 "&"表示逻辑"与"；"+ "表示逻辑"或"。
权利要求
基于方向电流的工业企业电源快速切换装置闭锁方法，其特征是当工作母线及其所带设备发生不对称故障或对称故障时，电流幅值增大，母线进线开关处的方向电流流向工作母线判据、母线出现大的负序电压或母线低电压判据，识别出故障是否发生在工作母线及其所带负荷，构成闭锁逻辑；1)故障电流识别判据I＞Iset，其中I为某相的单相电流，Iset为整定值；2)方向电流识别判据某二相间电压与相对应的电流夹角在-90～90度之间，即若满足下列三式中任一式条件，式1式2式33)负序电压判据U2＞U2set，其中U2为工作母线负序电压，U2set为负序电压门槛值；4)低电压判据Umax＜Uset，其中Umax为工作母线三相电压的最大值，Uset为电压整定值；在满足判据1)、2)和3)或满足判据1)、2)和4)的条件下，则电源快速切换装置闭锁。F2009102643175C00011.tif,F2009102643175C00012.tif,F2009102643175C00013.tif
2. 根据权利要求1所述的基于方向电流的工业企业电源快速切换装置闭锁方法，其特征是Isrt为过流定值，按躲过工作母线上负荷综合起动时的工作电流整定；U2srt为负序电压门槛值，内部固定为8V。
3. 根据权利要求1所述的基于方向电流的工业企业电源快速切换装置闭锁方法，其特征是Usrt为判断低压的定值，内部固定为60%额定电压。
全文摘要
基于方向电流的工业企业电源快速切换装置闭锁方法，其特征是当工作母线及其所带设备发生不对称故障或对称故障时，电流幅值增大得故障电流识别判据，母线进线开关处的方向电流流向工作母线的判据、以及母线出现大的负序电压或母线低电压判据，识别出故障是否发生在工作母线及其所带负荷，构成闭锁逻辑；本发明通过优化组合相关独立判据，形成一个有效可靠的闭锁方法，要点是能够识别出电源切换下侧的工作母线和负荷设备发生的故障，此种故障情况下，如果电源切换误动，则会将备用电源投入故障之中，造成事故的扩大。所以，此方法通过合理的设置可在此类故障情况下有效闭锁切换，确保安全。
文档编号H02J9/06GK101714779SQ20091026431
公开日2010年5月26日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者宗洪良, 李 杰, 苗世华 申请人:江苏金智科技股份有限公司