备用电源自动投入系统及方法与流程

1.本发明涉及供电技术领域，具体来说涉及一种备用电源自动投入系统及方法。


背景技术：

2.备用电源自动投入装置，是当工作电源因故障跳闸后，自动迅速地将备用电源投入的一种自动装置(简称备自投装置)。它可以提高供电可靠性、简化继电保护配置、限制短路电流并提高母线残压。备自投装置是电力部门为保证用户连续可靠供电的重要手段。
3.如图1所示，现有技术中的分段备自投实现方式如下：正常运行时1qf、2qf在合位，3qf在分位。备自投充电完成后，ⅰ段母线失电压且进线1无电流，ⅱ段母线有电压，备自投启动，经跳闸延时跳1qf，确认1qf跳开后，经合闸延时合3qf，实现通过ⅱ段母线向ⅰ段母线供电；ⅱ段母线失电压且进线2无电流，ⅰ段母线有电压，备自投启动，经跳闸延时跳2qf，确认2qf跳开后，经合闸延时合3qf，实现通过ⅰ段母线向ⅱ段母线供电。
4.针对上述备自投方案，当出现某段母线故障时，本应通过该段母线进线的保护装置动作来闭锁备自投装置，但是由于进线保护装置一般布置在进线侧上端的开关柜内，距离本侧位置一般很远，无法远距离布置电缆，因此多数情况下就取消了进线闭锁接线，导致当某段母线故障时，就会误启动备自投装置，把故障母线投到另一回进线中去，造成另一回进线的保护装置跳闸，进而造成整个两段母线失电，给供电系统的稳定运行带来了安全隐患。
5.这种母线故障通过外部保护动作来闭锁备自投的方式存在远距离接线的局限性，影响了实际中的实用，给供电安全造成了影响。


技术实现要素：

6.本发明旨在解决现有备自投方案存在布线困难以及误启动的问题，提出一种备用电源自动投入系统及方法。
7.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
8.第一方面，提供一种备用电源自动投入系统，包括：ⅰ段母线、ⅱ段母线、备自投装置、第一断路器、第二断路器、第三断路器、第一进线端口、第二进线端口、第一电流传感器、第二电流传感器、第一母线传感器和第二母线传感器，所述ⅰ段母线通过第一断路器与第一进线端口连接，所述ⅱ段母线通过第二断路器与第二进线端口连接，所述ⅰ段母线通过第三断路器与ⅱ段母线连接，所述第一电流传感器设置于第一断路器与ⅰ段母线之间的线路上，所述第二电流传感器设置于第二断路器与ⅱ段母线之间的线路上，所述第一母线传感器设置于ⅰ段母线，所述第二母线传感器设置于ⅱ段母线，所述第一电流传感器与备自投装置的第一输入端口连接，所述第二电流传感器与备自投装置的第二输入端口连接，所述第一母线传感器与备自投装置的第三输入端口连接，所述第二母线传感器与备自投装置的第四输入端口连接，所述备自投装置的第一控制端口与第一断路器的控制端口连接，所述备自投装置的第二控制端口与第二断路器的控制端口连接，所述备自投装置的第三控制端口与第
三断路器的控制端口连接；
9.所述第一电流传感器，用于检测第一进线端口的第一电流信号，并将检测到的第一电流信号发送至备自投装置；
10.所述第二电流传感器，用于检测第二进线端口的第二电流信号，并将检测到的第二电流信号发送至备自投装置；
11.所述第一母线传感器，用于检测ⅰ段母线上的第一电压信号，并将检测到的第一电压信号发送至备自投装置；
12.所述第二母线传感器，用于检测ⅱ段母线上的第二电压信号，并将检测到的第二电压信号发送至备自投装置；
13.所述备自投装置，用于接收所述第一电流信号、第二电流信号、第一电压信号和第二电压信号，并根据所述第一电流信号、第二电流信号、第一电压信号和第二电压信号启动备自投或闭锁备自投。
14.作为进一步优化，备自投装置根据所述第一电流信号、第二电流信号、第一电压信号和第二电压信号闭锁备自投，具体包括：
15.分别判断所述第一电流信号与第二电流信号对应的电流值是否大于或等于预设过流阈值，若第一电流信号或第二电流信号对应的电流值大于或等于预设过流阈值，则在预设时长后闭锁备自投。
16.作为进一步优化，还包括：报警装置，所述报警装置与备自投装置连接；
17.所述备自投装置还用于在闭锁备自投时，向报警装置发送报警信号；
18.所述报警装置，用于接收报警信号，并根据报警信号发送报警。
19.作为进一步优化，根据所述第一电流信号、第二电流信号、第一电压信号和第二电压信号启动备自投，具体包括：
20.根据第一电压信号判断ⅰ段母线上是否存在电压，若否，则根据第一电流信号判断第一进线端口是否存在电流，若否，则根据第二电压信号判断ⅱ段母线上是否存在电压，若是，则启动备自投通过ⅱ段母线向ⅰ段母线供电。
21.作为进一步优化，所述启动备自投通过ⅱ段母线向ⅰ段母线供电，具体包括：经跳闸延时断开第一断路器，并在确认第一断路器断开后，经合闸延时闭合第三断路器。
22.作为进一步优化，根据所述第一电流信号、第二电流信号、第一电压信号和第二电压信号启动备自投，具体还包括：
23.根据第二电压信号判断ⅱ段母线上是否存在电压，若否，则根据第二电流信号判断第二进线端口是否存在电流，若否，则根据第一电压信号判断ⅰ段母线上是否存在电压，若是，则启动备自投通过ⅰ段母线向ⅱ段母线供电。
24.作为进一步优化，所述启动备自投通过ⅰ段母线向ⅱ段母线供电，具体包括：经跳闸延时断开第二断路器，并在确认第二断路器断开后，经合闸延时闭合第三断路器。
25.作为进一步优化，还包括：至少一个负荷开关，所述ⅰ段母线和/或ⅱ段母线通过至少一个负荷开关分别与负载连接，所述备自投装置包括与负荷开关相同数量的跳闸接点和跳闸确认接点，各跳闸节点与对应的负荷开关的控制端口连接，各跳闸确认接点与对应的负荷开关的常闭接点连接；
26.所述备自投装置，还用于当第一进线端口的送电容量不足时，若需要启动备自投
通过ⅰ段母线向ⅱ段母线供电，则先通过各负荷开关对应的跳闸接点控制断开各负荷开关，并通过跳闸确认接点确认对应负荷开关断开后，再启动备自投通过ⅰ段母线向ⅱ段母线供电。
27.作为进一步优化，所述备自投装置，还用于当第二进线端口的送电容量不足时，若需要启动备自投通过ⅱ段母线向ⅰ段母线供电，则先通过各负荷开关对应的跳闸接点控制断开各负荷开关，并通过跳闸确认接点确认对应负荷开关断开后，再启动备自投通过ⅱ段母线向ⅰ段母线供电。
28.第二方面，提供一种备用电源自投方法，应用于上述的备用电源自动投入系统，该方法包括以下步骤：
29.分别判断所述第一电流信号与第二电流信号对应的电流值是否大于或等于预设过流阈值，若第一电流信号或第二电流信号对应的电流值大于或等于预设过流阈值，则在预设时长后闭锁备自投。
30.本发明的有益效果是：本发明所述的备用电源自动投入系统及方法，不仅能够根据母线和进线的电压或电流来自动启动备自投，还能够判断是否存在母线故障，如果判定为母线故障则闭锁备自投，在无需长距离布线的前提下有效避免了备自投的误启动问题，此外，本发明还在投入容量不足的备用进线时，先行切除大负荷开关，保证了主要负载的供电，拓宽了备自投装置的使用场景，提高了供电系统的稳定性和安全性。
附图说明
31.图1为备用电源自动投入系统的结构示意图；
32.图2为本发明实施例所述的闭锁备自投的原理示意图；
33.图3为本发明实施例所述的备自投装置接线示意图；
34.附图标记说明：
35.1qf-第一断路器；2qf-第二断路器；3qf-第三断路器；1ba-第一电流传感器；2ba-第二电流传感器；1btv-第一母线传感器；2btv-第二母线传感器；1l-第一负荷开关；2l-第二负荷开关。
具体实施方式
36.下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
37.本发明提供的备用电源自动投入系统，包括：ⅰ段母线、ⅱ段母线、备自投装置、第一断路器、第二断路器、第三断路器、第一进线端口、第二进线端口、第一电流传感器、第二电流传感器、第一母线传感器和第二母线传感器，所述ⅰ段母线通过第一断路器与第一进线端口连接，所述ⅱ段母线通过第二断路器与第二进线端口连接，所述ⅰ段母线通过第三断路器与ⅱ段母线连接，所述第一电流传感器设置于第一断路器与ⅰ段母线之间的线路上，所述第二电流传感器设置于第二断路器与ⅱ段母线之间的线路上，所述第一母线传感器设置于ⅰ段母线，所述第二母线传感器设置于ⅱ段母线，所述第一电流传感器与备自投装置的第一输入端口连接，所述第二电流传感器与备自投装置的第二输入端口连接，所述第一母线传感器与备自投装置的第三输入端口连接，所述第二母线传感器与备自投装置的第四输入端口连接，所述备自投装置的第一控制端口与第一断路器的控制端口连接，所述备自投装置
的第二控制端口与第二断路器的控制端口连接，所述备自投装置的第三控制端口与第三断路器的控制端口连接；所述第一电流传感器，用于检测第一进线端口的第一电流信号，并将检测到的第一电流信号发送至备自投装置；所述第二电流传感器，用于检测第二进线端口的第二电流信号，并将检测到的第二电流信号发送至备自投装置；所述第一母线传感器，用于检测ⅰ段母线上的第一电压信号，并将检测到的第一电压信号发送至备自投装置；所述第二母线传感器，用于检测ⅱ段母线上的第二电压信号，并将检测到的第二电压信号发送至备自投装置；所述备自投装置，用于接收所述第一电流信号、第二电流信号、第一电压信号和第二电压信号，并根据所述第一电流信号、第二电流信号、第一电压信号和第二电压信号启动备自投或闭锁备自投。
38.具体而言，在供电系统正常工作时，第一断路器和第二断路器均处于闭合状态，第三断路器处于断开状态，当其中一段母线发生故障时，该段故障母线处于失电压状态，并且由于母线故障后可能会触发紧急保护断开对应的断路器，进而使得对应的电流传感器检测不到电流，这就达到了启动备自投的条件，如果此时启动备自投，将故障母线接入没有发生故障的母线，则会造成另一回进线的保护装置跳闸，进而造成整个两段母线失电，给供电系统的稳定运行带来了安全隐患。基于此，本发明通过分别采集第一进线端口的第一电流信号和第二进线端口的第二电流信号，通过判断进线电流的增大变化，并经延时来判断是否存在母线故障，如果判定其中一段母线故障则闭锁备自投，否则备自投装置就启动，进而避免备自投的误启动。
39.实施例
40.本发明实施例所述的备用电源自动投入系统其硬件结构与现有技术一致，如图1所示，包括：ⅰ段母线、ⅱ段母线、备自投装置、第一断路器1qf、第二断路器2qf、第三断路器3qf、第一进线端口、第二进线端口、第一电流传感器1ba、第二电流传感器2ba、第一母线传感器1btv和第二母线传感器2btv，所述ⅰ段母线通过第一断路器1qf与第一进线端口连接，所述ⅱ段母线通过第二断路器2qf与第二进线端口连接，所述ⅰ段母线通过第三断路器3qf与ⅱ段母线连接，所述第一电流传感器1ba设置于第一断路器1qf与ⅰ段母线之间的线路上，所述第二电流传感器2ba设置于第二断路器2qf与ⅱ段母线之间的线路上，所述第一母线传感器1btv设置于ⅰ段母线，所述第二母线传感器2btv设置于ⅱ段母线，所述第一电流传感器1ba与备自投装置的第一输入端口连接，所述第二电流传感器2ba与备自投装置的第二输入端口连接，所述第一母线传感器1btv与备自投装置的第三输入端口连接，所述第二母线传感器2btv与备自投装置的第四输入端口连接，所述备自投装置的第一控制端口与第一断路器1qf的控制端口连接，所述备自投装置的第二控制端口与第二断路器2qf的控制端口连接，所述备自投装置的第三控制端口与第三断路器3qf的控制端口连接；
41.所述第一电流传感器1ba，用于检测第一进线端口的第一电流信号，并将检测到的第一电流信号发送至备自投装置；
42.所述第二电流传感器2ba，用于检测第二进线端口的第二电流信号，并将检测到的第二电流信号发送至备自投装置；
43.所述第一母线传感器1btv，用于检测ⅰ段母线上的第一电压信号，并将检测到的第一电压信号发送至备自投装置；
44.所述第二母线传感器2btv，用于检测ⅱ段母线上的第二电压信号，并将检测到的
第二电压信号发送至备自投装置；
45.所述备自投装置，用于接收所述第一电流信号、第二电流信号、第一电压信号和第二电压信号，并根据所述第一电流信号、第二电流信号、第一电压信号和第二电压信号启动备自投或闭锁备自投。
46.本实施例中，第一电流传感器1ba接入备自投装置端子id：1～id：4，第二电流传感器2ba接入备自投装置端子id：6～id：9。
47.可以理解，在供电系统正常工作时，第一断路器1qf和第二断路器2qf均处于闭合状态，第三断路器3qf处于断开状态，备自投装置实时获取第一电流传感器1ba检测到的第一电流信号、第二电流传感器2ba检测到的第二电流信号、第一母线传感器1btv检测到的第一电压信号以及第二母线传感器2btv检测到的第二电压信号，并根据获取的电流信号和电压信号启动备自投或闭锁备自投。
48.其中，启动备自投具体包括：
49.根据第一电压信号判断ⅰ段母线上是否存在电压，若否，则根据第一电流信号判断第一进线端口是否存在电流，若否，则根据第二电压信号判断ⅱ段母线上是否存在电压，若是，则启动备自投通过ⅱ段母线向ⅰ段母线供电，具体为：经跳闸延时断开第一断路器1qf，并在确认第一断路器1qf断开后，经合闸延时闭合第三断路器3qf。
50.根据第二电压信号判断ⅱ段母线上是否存在电压，若否，则根据第二电流信号判断第二进线端口是否存在电流，若否，则根据第一电压信号判断ⅰ段母线上是否存在电压，若是，则启动备自投通过ⅰ段母线向ⅱ段母线供电，具体为：经跳闸延时断开第二断路器2qf，并在确认第二断路器2qf断开后，经合闸延时闭合第三断路器3qf。
51.闭锁备自投具体包括：
52.分别判断所述第一电流信号与第二电流信号对应的电流值是否大于或等于预设过流阈值，若第一电流信号或第二电流信号对应的电流值大于或等于预设过流阈值，则在预设时长后闭锁备自投。
53.为了便于操作人员知晓故障情况，本实施例还包括：报警装置，所述报警装置与备自投装置连接；所述备自投装置还用于在闭锁备自投时，向报警装置发送报警信号；所述报警装置，用于接收报警信号，并根据报警信号发送报警。
54.如图2所示，备自投装置内部实时监测第一电流和第二电流的大小，当监测任一电流大于或等于预设过流阈值izd时，则延时t1发出报警信号并内部闭锁备自投装置。具体地，当监测到第一电流大于或等于预设过流阈值izd时，则判定ⅰ段母线故障，当监测到第一电流大于或等于预设过流阈值izd时，则判定ⅱ段母线故障，当判定任一母线故障，均延时t1发出报警信号并内部闭锁备自投装置。
55.其中，预设过流阈值izd和延时t1可根据实际情况设置，过流阈值izd一般设为1.21e，延时t1一般设为下级保护最长延时与0.3秒之和。
56.此外，针对具有至少一个负荷开关，并且ⅰ段母线和/或ⅱ段母线通过至少一个负荷开关分别与负载连接的供电系统而言，为了在启动备自投后能够满足主要负载的供电需求，本实施例中，所述备自投装置还包括与负荷开关相同数量的跳闸接点和跳闸确认接点，各跳闸节点与对应的负荷开关的控制端口连接，各跳闸确认接点与对应的负荷开关的常闭接点连接。
57.所述备自投装置，还用于当第一进线端口的送电容量不足时，若需要启动备自投通过ⅰ段母线向ⅱ段母线供电，则先通过各负荷开关对应的跳闸接点控制断开各负荷开关，并通过跳闸确认接点确认对应负荷开关断开后，再启动备自投通过ⅰ段母线向ⅱ段母线供电。以及当第二进线端口的送电容量不足时，若需要启动备自投通过ⅱ段母线向ⅰ段母线供电，则先通过各负荷开关对应的跳闸接点控制断开各负荷开关，并通过跳闸确认接点确认对应负荷开关断开后，再启动备自投通过ⅱ段母线向ⅰ段母线供电。
58.本实施例以两个负荷开关为例详细说明上述方案，如图1所示，ⅰ段母线通过第一负荷开关l1与第一负载连接，ⅱ段母线通过第二负荷开关l2与第二负载连接，如图3所示，本实施例在备自投装置中增加两个跳闸接点和两个跳闸确认接点，即第一跳闸节点t1和第二跳闸接点t2，第一跳闸确认接点和第二跳闸确认接点，备自投装置中的端子kd：1和kd：2接入第一负荷开关l1柜内的di：1和di：2端子，kd：3和kd：4端子接入第二负荷开关l2柜内的di：1和di：2端子，备自投装置中的端子zd:1通过第一负荷开关l1的常闭接点与端子di:1连接，端子zd:1还通过第二负荷开关l2的常闭接点与端子di:2连接。
59.当第一进线端口的送电容量不足时，若需要启动备自投通过ⅰ段母线向ⅱ段母线供电，则先通过第一负荷开关l1和第二负荷开关l2对应的跳闸接点t1和t2控制断开第一负荷开关l1和第二负荷开关l2，当第一负荷开关l1和第二负荷开关l2断开后，其对应的常闭接点断开，备自投装置根据对应跳闸确认接点即可确认第一负荷开关l1和第二负荷开关l2是否已经断开，若是，则启动备自投通过ⅰ段母线向ⅱ段母线供电。
60.相应的，当第二进线端口的送电容量不足时，若需要启动备自投通过ⅱ段母线向ⅰ段母线供电，则先通过第一负荷开关l1和第二负荷开关l2对应的跳闸接点t1和t2控制断开第一负荷开关l1和第二负荷开关l2，当第一负荷开关l1和第二负荷开关l2断开后，其对应的常闭接点断开，备自投装置根据对应跳闸确认接点即可确认第一负荷开关l1和第二负荷开关l2是否已经断开，若是，则启动备自投通过ⅱ段母线向ⅰ段母线供电。
61.可以理解，在没有掉电的进线端口的送电容量不足时，通过相应的负荷开关切断不重要的大负荷负载，并在确认切断成功之后再启动备自投，使得启动备自投后没有掉电的进线端口能够满足主要负载的供电需求，大大拓宽了备自投装置的使用场景，尤其是针对启动备用柴油机电源的场景。
62.基于上述技术方案，本实施例还提出一种备用电源自投方法，应用于上述备用电源自动投入系统，该方法包括以下步骤：
63.分别判断所述第一电流信号与第二电流信号对应的电流值是否大于或等于预设过流阈值，若第一电流信号或第二电流信号对应的电流值大于或等于预设过流阈值，则在预设时长后闭锁备自投。
64.可以理解，由于本发明实施例所述的备用电源自投方法是基于实施例所述备用电源自投系统实现的方法，对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的较为简单，相关之处参见系统的部分说明即可。