摘要：介紹了采用高性能16位單片機實(shí)現的新型備用電源自動(dòng)投入和系統自動(dòng)恢復方案，該方案軟件自動(dòng)跟蹤和判斷系統的運行方式，具有自適應功能。不僅可實(shí)現常規備用電源自動(dòng)投入的功能，還可實(shí)現系統的自動(dòng)恢復。2種通訊口（RS232和RS485）既可與PC機連接又可方便聯(lián)網(wǎng)實(shí)現遙測、遙信、遙控等三遙功能，另外，采用新型帶電顯示裝置接點(diǎn)判斷工作電源和備用電源有壓或無(wú)壓，為變電站向小型化、無(wú)油化和實(shí)現綜合自動(dòng)化及真正實(shí)現無(wú)人值班創(chuàng )造了條件。 以該方案構成的裝置已于1997年通過(guò)原電力部質(zhì)檢中心檢測和電力部部級鑒定，主要性能和技術(shù)指標達到當前同類(lèi)產(chǎn)品的國際先進(jìn)水平，填補了國內空白。裝置由珠海電力局華聯(lián)公司生產(chǎn)，現已在多家單位投入工業(yè)運行。

　　關(guān)鍵詞：自動(dòng)投入　自動(dòng)恢復　自適應　三遙　帶電顯示裝置

　　1、常規備用電源自動(dòng)投入裝置

　　隨著(zhù)技術(shù)和經(jīng)濟的發(fā)展，對供電的質(zhì)量、連續性和可靠性的要求越來(lái)越高。備用電源自動(dòng)投入裝置在保證供電連續性方面取得了較好的成效，在電力系統中被廣泛采用。國內外對它的研究也比較深入。但目前廣泛運行的備用電源自動(dòng)投入裝置，無(wú)論采用電磁式、整流型、晶體管、集成電路甚至微機等任何手段來(lái)實(shí)現，都只能實(shí)現當工作電源消失時(shí)將備用電源自動(dòng)投入并只能動(dòng)作1次。工作電源恢復正常供電后必須人為換向操作，以調整到原始運行方式，在此之后備用自投裝置才能重新復位，并且也必須人為進(jìn)行，即裝置本身不具備自適應功能，無(wú)法真正滿(mǎn)足綜合自動(dòng)化的要求，并使無(wú)人值班在一定程度上失去了意義。

　　另外，常規的備用電源自動(dòng)投入裝置對工作電源和備用電源有壓或無(wú)壓的判斷取自PT，對一次設備的小型化和無(wú)油化不利。國內各廠(chǎng)家研制生產(chǎn)的備用電源自動(dòng)投入裝置均是如此。國外同類(lèi)產(chǎn)品也多是僅能實(shí)現單一備用電源自動(dòng)投入的功能。部分裝置雖具有逆向使系統自動(dòng)恢復的功能，但所見(jiàn)文獻及實(shí)際裝置仍都是以傳統的電壓判據為基礎實(shí)現的，不僅工作電源（如工作母線(xiàn)）上需要PT柜，各進(jìn)線(xiàn)或備用電源上也需要PT柜，即在進(jìn)線(xiàn)斷路器電源側兩端需各裝設1個(gè)PT柜，并且仍由電磁元件實(shí)現，接線(xiàn)繁瑣，體積龐大，實(shí)現困難，不能滿(mǎn)足綜合自動(dòng)化及無(wú)人值班的要求，技術(shù)和經(jīng)濟上也不適宜于我國國情。

　　2、本方案的構成

　　本方案除包括常規備用電源自動(dòng)投入裝置的全部功能外，還具有自動(dòng)轉入逆向運行使電力系統在條件滿(mǎn)足時(shí)自動(dòng)恢復到原有運行方式下運行的功能。裝置投入運行后，能夠自動(dòng)識別和判斷所處電力系統的運行方式，自適應地進(jìn)行裝置本身運行方式的自動(dòng)轉換：

　　正向方式——以常規備用電源自動(dòng)投入裝置方式運行；

　　逆向方式——以系統自動(dòng)恢復裝置方式運行；

　　退出方式——系統既不滿(mǎn)足裝置正向運行條件也不滿(mǎn)足裝置逆向運行條件。

　　上述過(guò)程自動(dòng)實(shí)現，無(wú)需人為干預。即當需要它起備用自投作用時(shí)，以備用電源自動(dòng)投入裝置出現和工作，可完全取代傳統的備用電源自動(dòng)投入裝置。而當備用電源自動(dòng)投入裝置動(dòng)作后或電力系統的運行方式發(fā)生變化后滿(mǎn)足裝置的逆向運行條件時(shí)，則能自動(dòng)識別其變化并自動(dòng)進(jìn)入逆向運行方式，以系統自動(dòng)恢復裝置出現，并在所處的電力系統符合條件時(shí)將電力系統自動(dòng)恢復到原有運行方式（一般為原設計的運行方式）下運行。當裝置所處的電力系統不具備2種正常工作條件時(shí)，裝置將自動(dòng)退出運行并發(fā)出相應信號。由于裝置可自適應地進(jìn)行本身運行方式的自動(dòng)轉換，并具有可互聯(lián)成系統的通訊網(wǎng)絡(luò )接口，可方便實(shí)現三遙，無(wú)需任何人為干預，因此滿(mǎn)足變電站綜合自動(dòng)化的需要，也使無(wú)人值班真正具有了意義。

　　本方案對有壓無(wú)壓的判斷既適用于傳統的PT采集電壓的方式，也可采用改進(jìn)后的帶電顯示器實(shí)現，無(wú)需為該裝置專(zhuān)門(mén)設置PT間隔，可減少設備總數量和總投資。特別是應用于非計費的城市中心配電所或開(kāi)關(guān)站，每段母線(xiàn)還可省去1個(gè)PT柜，不但可使中心配電所或開(kāi)關(guān)站無(wú)油化和減少設備的總投資，還可減少中心配電所或開(kāi)關(guān)站的占地面積，具有很大的現實(shí)意義。

　　3、本方案考慮的幾個(gè)問(wèn)題

　　為使本方案構成的裝置可靠、靈敏、快速并具有廣泛的通用性，我們對如下幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了著(zhù)重研究并采取了相應的措施：

　　a）電力系統常見(jiàn)的幾種備用方式下方案的適應性和通用性；

　　b）已有PT及不增加PT反而要減少PT的可能性及可行性；

　　c）怎樣簡(jiǎn)單而有效地實(shí)現傳統備用電源自動(dòng)投入裝置具有的功能；

　　d）在不增加PT反而要減少PT的情況下，如何有效實(shí)現裝置的逆向自動(dòng)恢復功能；

　　e）減少PT后可能給系統帶來(lái)的問(wèn)題及相應的措施；

　　f）裝置抗干擾性能；

　　g）裝置本身與其它裝置可能的擴充、互聯(lián)和升級；

　　h）裝置與整個(gè)變電站綜合（配網(wǎng)）自動(dòng)化系統的有效銜接。

　　4、本方案的運行方式分析

　　4.1　備自投的基本方式和動(dòng)作判據

　　通常情況下有2種最基本而常用的備自投方式：一種方式是2個(gè)工作電源互為備用，稱(chēng)為暗備用，也叫母聯(lián)備自投，如圖1a所示；另一種方式是正常情況下備用電源不工作，稱(chēng)為明備用，也叫線(xiàn)路備自投，如圖1b所示。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們僅就這2種備用方式，并且以暗備用方式為重點(diǎn)進(jìn)行討論。

　　備自投通常采用失壓或失壓加欠流判據。本方案構成的系列裝置除具備常規備自投功能外，還具有系統自動(dòng)恢復功能。仍采用失壓或失壓加欠流判據。為了能夠實(shí)現系統自動(dòng)恢復，本方案構成的系列裝置在有無(wú)電壓判斷上除有傳統的PT采集電壓外，還引入了帶電顯示器接點(diǎn)模式。通過(guò)帶電顯示器接點(diǎn)的狀態(tài)可判斷出相關(guān)設備（進(jìn)線(xiàn)或母線(xiàn)等）的帶電狀況。裝置中如不用電流，電流端可以懸空。

　　4.2　備用電源自投自復裝置工作原理

　　a）正向運行，即傳統的備自投運行條件：

　　1）UB1＞U1Y，UB2＞U2Y，即2段母線(xiàn)電壓正常；

　　2）IL1＜I1G,IL2＜I2G，即2段母線(xiàn)及出線(xiàn)上均無(wú)故障；

　　3）母線(xiàn)斷路器QFB處于斷開(kāi)位置，即2段母線(xiàn)獨立運行；

　　4）兩進(jìn)線(xiàn)斷路器QF1和QF2均處于合閘位置，即2條進(jìn)線(xiàn)分別獨立地向2段母線(xiàn)供電。

　　b）正向動(dòng)作，即傳統的備自投動(dòng)作條件：

　　1）裝置處于正向運行狀態(tài)；

　　2）UB1＜U1D或UB2＜U2D，即Ⅰ段母線(xiàn)或Ⅱ段母線(xiàn)中的一段失電；

　　3）IL1＜I1W或IL2＜I2W，即失電母線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)側欠流；

　　4）UB2＞U2Y或UB1＞U1Y，即另一段母線(xiàn)電壓正常；

　　5）無(wú)手動(dòng)（或遙控）跳閘和外部閉鎖。

　　c）逆向運行，即原工作電源自動(dòng)恢復，系統恢復到原有運行方式的條件：

　　1）UB1＞U1Y，UB2＞U2Y，即2段母線(xiàn)電壓正常；

　　2）分段斷路器QFS處于合閘位置；

　　3）進(jìn)線(xiàn)斷路器QF1（或QF2）處于斷開(kāi)位置，而QF2或（QF1）處于合閘位置。

　　d）逆向動(dòng)作，即原工作電源自動(dòng)恢復，系統恢復到原有運行方式的條件：

　　1）裝置處于逆向運行狀態(tài)；

　　2）失電進(jìn)線(xiàn)電壓恢復正常；

　　3）IL1＜IL2，IL2＜I2G，即2段母線(xiàn)及出線(xiàn)上均無(wú)故障。

　　綜上所述，裝置在上電或復位后的運行全程內，對系統的實(shí)際運行狀況進(jìn)行判斷，若系統滿(mǎn)足自投（正向）運行條件，經(jīng)15 s延時(shí)，裝置自動(dòng)進(jìn)入正向運行方式。這種情況下，如工作電源消失，裝置將按傳統的備用自投工作模式，跳開(kāi)失電母線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)斷路器，并在確認進(jìn)線(xiàn)斷路器斷開(kāi)后，合上分段斷路器，自動(dòng)投入備用電源，繼續向失電母線(xiàn)供電。這一工作模式對互為備用的電源是雙向的。若系統滿(mǎn)足自復（逆向）運行條件，經(jīng)15 s延時(shí)，裝置自動(dòng)進(jìn)入逆向運行方式。這種情況下，如失電的工作電源恢復，裝置將以傳統備自投工作方式的逆向方式動(dòng)作，先跳開(kāi)分段斷路器，并在確認分段斷路器斷開(kāi)后，投上原失電進(jìn)線(xiàn)斷路器，自動(dòng)恢復工作電源，使系統恢復到原始運行方式。這一工作模式對互為備用的電源也是雙向的。若系統既不滿(mǎn)足自投（正向）運行條件又不滿(mǎn)足自復（逆向）運行條件，經(jīng)2 s延時(shí)，裝置將自動(dòng)退出運行狀態(tài)。裝置的運行方式（退出、正向運行或逆向運行）及動(dòng)作狀況等均在就地（裝置本身）顯示并可通過(guò)通訊網(wǎng)上傳。

　　裝置的正向運行、逆向運行均可投退。裝置既可用母聯(lián)自投自復又可用作線(xiàn)路自投自復，通過(guò)面板整定。

　　裝置也可用于圖1b所示的系統，只是沒(méi)有Ⅰ（或Ⅱ）段母線(xiàn)電壓和分段斷路器QFS輔助接點(diǎn)的開(kāi)關(guān)量輸入。裝置運行條件中的QF1和QF2為一合一分，即一條工作，另一條備用，裝置的工作過(guò)程和原理同上。但由于哪條進(jìn)線(xiàn)為工作電源，哪條進(jìn)線(xiàn)為備用電源往往不明確，自復功能投入可能導致2條線(xiàn)路多次轉跳。這種情況下可將自復功能退出。如需要自復功能，需對工作電源和備用電源進(jìn)行明確定義。

　　上已述及，裝置有壓無(wú)壓的判別既可采用傳統PT采集的方式，也可通過(guò)帶電顯示器接點(diǎn)的方式實(shí)現。以帶電顯示器接點(diǎn)方式判別有壓無(wú)壓，可省去PT，有利于實(shí)現開(kāi)關(guān)柜的無(wú)油化和小型化。當然，這需要對傳統的帶電顯示器進(jìn)行改造，提出如電壓繼電器的一些參數要求，如動(dòng)作電壓、返回電壓、動(dòng)作速度等。這種新型的帶電顯示裝置結構上與傳統的帶電顯示器完全相同，只是按要求給出開(kāi)合接點(diǎn)而已，并已由華聯(lián)公司與有關(guān)廠(chǎng)家研制成功，價(jià)格低廉，適宜于廣泛推廣應用。

　　5、結論

　　依據本文方案采用80C196KC單片機構成的系列裝置已于1997年通過(guò)原電力部電力設備及儀表質(zhì)量檢驗測試中心的檢測和電力部部級鑒定，并在珠海電力局多個(gè)城區開(kāi)關(guān)站、珠海國際航空展覽館動(dòng)力中心等投入運行，已多次正確動(dòng)作，證明了本方案的正確性和可行性，也真正滿(mǎn)足了無(wú)人值班的綜合自動(dòng)化的要求。應該說(shuō)本方案在理論上和工程實(shí)際上都是有一定意義和價(jià)值的。