不同源厂用电系统的切换方法及其控制系统与流程

1.本发明涉及厂用电技术领域，具体涉及一种不同源厂用电系统的切换方法及其控制系统。


背景技术：

2.厂用电系统是指由机组、低压厂变和启动变及其供电网络和厂用负荷组成的系统。其中，厂用电系统又包括同源厂用电系统和不同源厂用电系统。同源厂用电系统的电力系统为一个，而不同源厂用电系统的电力系统采用完全不同的两个或多个。
3.其中，图1为一种常见的不同源厂用电系统的连接示意图，该系统采用母线分段的接线方式，系统正常运行时，400v母线ⅰ由进线ⅰ供电，400v母线ⅱ由进线ⅱ供电。即400v进线开关1dl、2dl闭合，400v母线母联开关3dl断开；上级10kv电源开关4dl、5dl闭合，10kv母线母联开关6dl断开。
4.厂用电系统在运行过程中，根据运行状态不同需要进行厂用电正常切换或故障切换。而根据断路器的动作顺序不同，该切换过程又包括串联切换和并联切换。其中，串联切换的过程是一个电源被切除后才允许投入另一个电源，一般是利用被切除电源断路器的辅助触点去接通备用电源断路器的合闸回路。对于图1的系统，其执行厂用电切换操作时，通常先断开母线电源开关1dl(2dl)，在确认1dl(2dl)跳开后，才能根据合闸条件合上母联开关3dl。而按照电力系统倒闸操作规范，在断开1dl(2dl)电源开关之前，又需先尽量断开该母线段负荷开关；合上母联开关3dl之后才能重新投运该母线段负荷开关。其切换过程中厂用电母线会失电，存在设备跳闸或停运隐患，且切换过程中操作步骤繁琐，效率低。而并联切换指的是厂用电源切换期间，工作厂用电源和备用电源有短时并联运行的切换，它具有厂用电连续供给的优点。但由于并联切换需要工作厂用电源和备用电源短时并联运行，对于不同源厂用电系统，其来自两个完全不同的电力系统，其开关两侧的频率、相位差、电压幅值均不同，不满足不同电源并联运行的前提。因此，并联切换虽然具备诸多优点，但其不能适用于不同源厂用电系统。即现有技术针对不同源厂用电系统在进行正常切换或故障切换时，仅能采用串联切换方式，其存在厂用电母线失电，设备跳闸或停运隐患，且切换过程中操作步骤繁琐，效率低的缺点。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种不同源厂用电系统的切换方法及其控制系统，能够针对部分不同源厂用电系统，根据其具体的运行状态，采用串联切换与并联切换的方式进行控制，既保证了厂用电连续供给，又避免了厂用电母线失电，提高了切换效率，保证了不同源厂用电系统切换的可靠性。
6.本发明提供的一种不同源厂用电系统的切换方法，包括：
7.判断所述不同源厂用电系统是否采用部分重要负荷交叉配置，若是，则对所述不同源厂用电系统中各机组的运行状态进行检测；
8.若当前仅有一台机组正常运行，而其余机组处于非并网运行状态时，判断为所述不同源厂用电系统当前满足并联切换条件；
9.若当前至少存在两台机组正常运行时，判断所述不同源厂用电系统当前不满足并联切换条件；
10.当所述不同源厂用电系统当前满足并联切换条件时，若根据不同源厂用电系统当前运行状态需要进行正常切换或故障切换，则采用并联切换的方式进行厂用电切换；
11.当所述不同源厂用电系统当前不满足并联切换条件时，若根据不同源厂用电系统当前运行状态需要进行正常切换或故障切换，则采用串联切换的方式进行厂用电切换。
12.较为优选的，当所述不同源厂用电系统当前满足并联切换条件时，以断开非并网运行的其余机组为目标对厂用电进行并联切换，使所述不同源厂用电系统以单一厂用电模式运行。
13.较为优选的，当不同源厂用电系统为双机组供电的厂用电系统时，若非并网运行的机组出现400v母线段进线电源开关本体相间短路故障、进线电源电缆短路故障、电缆熔断故障中的任意一种，则判断所述不同源厂用电系统根据当前运行状态需要进行故障切换。
14.较为优选的，所述并联切换包括：
15.当接收到切换操作指令后，先合上400v母线联络开关；
16.确认所述400v母线联络开关合闸后，向目标侧机组发出400v母线段进线电源开关分闸指令；
17.当所述并联切换为故障切换时，所述目标侧机组为故障侧机组；当所述并联切换为正常切换时，所述目标侧机组为需要被断开的一侧机组。
18.较为优选的，所述串联切换包括：
19.当接收到切换操作指令后，向目标侧机组发出400v母线段进线电源开关分闸指令；
20.确认故障侧机组的400v母线段进线电源开关分闸后，向400v母线联络开关发送合闸指令；
21.当所述串联切换为故障切换时，所述目标侧机组为故障侧机组；当所述串联切换为正常切换时，所述目标侧机组为需要被断开的一侧机组。
22.较为优选的，当上级进线10kv段电源进线开关中有且仅有其一为分闸状态，且10kv母线联络开关为合闸状态，则判断所述不同源厂用电系统当前仅有一台机组正常运行，而其余机组处于非并网运行状态；反之则判断所述不同源厂用电系统当前至少存在两台机组正常运行。
23.本发明提供的一种不同源厂用电系统的切换控制系统，包括：
24.运行状态判断模块，用于判断所述不同源厂用电系统是否采用部分重要负荷交叉配置，若是，则对所述不同源厂用电系统中各机组的运行状态进行检测；若当前仅有一台机组正常运行，而其余机组处于非并网运行状态时，判断为所述不同源厂用电系统当前满足并联切换条件；若当前至少存在两台机组正常运行时，判断所述不同源厂用电系统当前不满足并联切换条件；
25.切换控制模块，用于当所述不同源厂用电系统当前满足并联切换条件时，若根据
不同源厂用电系统当前运行状态需要进行正常切换或故障切换，则采用并联切换的方式控制各开关的合闸或分闸，实现厂用电切换；以及当所述不同源厂用电系统当前不满足并联切换条件时，若根据不同源厂用电系统当前运行状态需要进行正常切换或故障切换，则采用串联切换的方式控制各开关的合闸或分闸，实现厂用电切换。
26.本发明的有益效果为：
27.1、本发明考虑到对于部分新能源企业，受限于电力系统接入等各种问题，不同源厂用电系统的两台套机组分别接至两个不同变电站。再加上10kv和400v等级厂用电均为单段配置，为了提高厂用电可靠性，相较于一般的不同源厂用电系统，其会采取部分重要负荷交叉配置方式。针对这种类型的新能源企业，其厂用电在运行过程中可能会出现仅有一台机组正常运行，而其余机组处于非并网运行的状态。当厂用电系统处于这一状态时，即便其本质上依然属于不同源厂用电系统，但其400v母线联络开关两侧的频率、相位差、电压幅值是相同的，从而在该状态下满足并联切条件。本发明相较于传统对于不同源厂用电系统一刀切的采用串联切换方式控制，针对采取部分重要负荷交叉配置的不同源厂用电系统，对其机组的运行状态进行区分，从而在不同的运行状态下采用并联切换或串联切换。使并联切换的优先级大于串联切换，从而在保证了厂用电连续供给的前提下，避免了厂用电母线失电，提高了切换效率，保证了不同源厂用电系统切换的可靠性。
28.2、本发明针对部分重要负荷交叉配置的不同源厂用电系统中出现的企业用电成本增加的现象，当不同源厂用电系统满足并联切换条件时，以断开非并网运行的其余机组为目标对厂用电进行并联切换，使不同源厂用电系统以单一厂用电模式运行。从而避免停运机组从系统吸收有功功率造成的能量消耗，节约了用电成本。
附图说明
29.图1为现有双机组不同源厂用电系统的连接示意图；
30.图2为本发明控制流程图。
具体实施方式
31.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
32.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
33.应当理解，当在本技术说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
34.还应当理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
35.如在本技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下
文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0036]
另外，在本技术说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0037]
在本技术说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。“多个”表示“两个或两个以上”。
[0038]
本发明在保留原有不同源厂用电系统常采用串联切换操作功能的情况下，利用自动化的电气设备(dcs控制系统)对整个不同源厂用电系统切换逻辑优化，针对厂用电系统不同情景，分别制定不同的切换控制方法。实现不同源厂用电系统多种切换控制方法，从而提高整个厂用电系统切换过程的安全和可靠性，保障电力生产的安全平稳。
[0039]
实施例一
[0040]
如图1所示，现有双机组不同源厂用电系统的厂用电电网结构由母线ⅰ段、母线ⅱ段两段母线、相应的电源进线、电源进线开关1dl(2dl)、联络线、联络开关3dl、上级电源进线、上级电源进线开关4dl(5dl)、上级电源联络开关6dl组成。如图2为本发明针对图1的系统提供的一种较佳实施例，其方法如下：
[0041]
该方法包括：
[0042]
判断所述不同源厂用电系统是否采用部分重要负荷交叉配置，若是，则对所述不同源厂用电系统中各机组的运行状态进行检测；
[0043]
若当前仅有一台机组正常运行，而其余机组处于非并网运行状态时，判断为所述不同源厂用电系统当前满足并联切换条件；
[0044]
若当前至少存在两台机组正常运行时，判断所述不同源厂用电系统当前不满足并联切换条件；
[0045]
当所述不同源厂用电系统当前满足并联切换条件时，若根据不同源厂用电系统当前运行状态需要进行正常切换或故障切换，则采用并联切换的方式进行厂用电切换；
[0046]
当所述不同源厂用电系统当前不满足并联切换条件时，若根据不同源厂用电系统当前运行状态需要进行正常切换或故障切换，则采用串联切换的方式进行厂用电切换。
[0047]
本发明在保留原有串联切换控制方法的基础上，提出增加不同源厂用电系统并联切换控制方法，能够实现该厂用电400v pc各母线段电源开关并联切换控制功能。在现有不同源厂用电系统400v进线开关合闸逻辑基础上，增加其上级进线10kv段电源进线开关4dl(5dl)状态及10kv段电源母联开关6dl状态判断条件，增加相应的dcs逻辑控制方法，通过实现不同源厂用电系统多种切换控制方法，达到安全可靠切换的功能。
[0048]
在一个实施例中，本发明针对部分重要负荷交叉配置的不同源厂用电系统中出现的企业用电成本增加的现象，经过大量统计与实践分析，发现导致用电成本增加的主要原
因。即，即使在停运状态的机组，仍带着运行机组的部分厂用电负荷，再加上主变压器、110kv送出线路的有功损耗，导致机组停运时始终会从系统吸收一定有功功率，从而产生有功电量，继而出现的企业用电成本增加的现象。本发明针对以上现象，针对部分重要负荷交叉配置的不同源厂用电系统中出现的企业用电成本增加的现象，当不同源厂用电系统满足并联切换条件时，以断开非并网运行的其余机组为目标对厂用电进行并联切换，使不同源厂用电系统以单一厂用电模式运行。以上切换属于正常切换，而非故障切换。该切换策略提出后避免了停运机组从系统吸收有功功率造成的能量消耗，节约了用电成本。
[0049]
在一个实施例中，当不同源厂用电系统为双机组供电的厂用电系统时，若非并网运行的机组出现400v母线段进线电源开关本体相间短路故障、进线电源电缆短路故障、电缆熔断故障中的任意一种，则判断所述不同源厂用电系统根据当前运行状态需要进行故障切换。
[0050]
在一个实施例中，所述并联切换包括：
[0051]
当接收到切换操作指令后，先合上400v母线联络开关；
[0052]
确认所述400v母线联络开关合闸后，向目标侧机组发出400v母线段进线电源开关分闸指令；
[0053]
当所述并联切换为故障切换时，所述目标侧机组为故障侧机组；当所述并联切换为正常切换时，所述目标侧机组为需要被断开的一侧机组。
[0054]
在一个实施例中，所述串联切换包括：
[0055]
当接收到切换操作指令后，向目标侧机组发出400v母线段进线电源开关分闸指令；
[0056]
确认故障侧机组的400v母线段进线电源开关分闸后，向400v母线联络开关发送合闸指令；
[0057]
当所述串联切换为故障切换时，所述目标侧机组为故障侧机组；当所述串联切换为正常切换时，所述目标侧机组为需要被断开的一侧机组。
[0058]
在一个实施例中，当上级进线10kv段电源进线开关中有且仅有其一为分闸状态，且10kv母线联络开关为合闸状态，则判断所述不同源厂用电系统当前仅有一台机组正常运行，而其余机组处于非并网运行状态；反之则判断所述不同源厂用电系统当前至少存在两台机组正常运行。
[0059]
实施例二
[0060]
本发明提供的一种不同源厂用电系统的切换控制系统，包括：
[0061]
运行状态判断模块，用于判断所述不同源厂用电系统是否采用部分重要负荷交叉配置，若是，则对所述不同源厂用电系统中各机组的运行状态进行检测；若当前仅有一台机组正常运行，而其余机组处于非并网运行状态时，判断为所述不同源厂用电系统当前满足并联切换条件；若当前至少存在两台机组正常运行时，判断所述不同源厂用电系统当前不满足并联切换条件；
[0062]
切换控制模块，用于当所述不同源厂用电系统当前满足并联切换条件时，若根据不同源厂用电系统当前运行状态需要进行正常切换或故障切换，则采用并联切换的方式控制各开关的合闸或分闸，实现厂用电切换；以及当所述不同源厂用电系统当前不满足并联切换条件时，若根据不同源厂用电系统当前运行状态需要进行正常切换或故障切换，则采
用串联切换的方式控制各开关的合闸或分闸，实现厂用电切换。
[0063]
实施例三
[0064]
本实施例提供了一种不同源厂用电系统的切换方法的具体生产实例。该方法在应用于厂用电系统切换控制时，通过以下方式进行实施，具体包括：
[0065]
1.将现有厂用电400v母线段所有进线开关1dl(2dl)、联络开关3dl，均在软件控制层面分别增加并联切换合闸逻辑；
[0066]
2.厂用电400v母线段所有进线开关1dl(2dl)、联络开关3dl、其上级进线10kv段电源进线开关4dl(5dl)开关状态及10kv段电源母联开关6dl、以及步骤1中增加的并联切换合闸逻辑、各个开关的状态及控制指令，均分别与dcs控制系统相应逻辑模块电性连接；
[0067]
3.dcs控制逻辑对步骤2中所述的开关各自的合闸/分闸状态进行周期性扫描，然后根据运行人员实际操作的进线开关合闸/分闸指令进行自动扫描判断；
[0068]
4.判断是否需要进行400v厂用电切换，仅当某台机组处于非并网(停运或备用)状态或400v某pc段进线开关故障时，才需进行厂用电切换操作；
[0069]
5.判断需要进行厂用电切换操作后，根据上级进线10kv段电源进线开关4dl、5dl及10kv母线母联开关6dl状态来确定具体采用哪种切换方式。
[0070]
厂用电系统的工作原理如下：
[0071]
机组发电时，厂用电流向为经发电机
→
厂用电母线开关i(ii)
→
厂用电母线i(ii)
→
厂用变压器i(ii)
→
400v母线i(ii)段；同时发电机所发电能经10kv电源开关，通过主变压器升压后送至不同变电站i(ii)，即电源i(ii)。
[0072]
机组停运后，厂用电由变电站i(ii)通过主变压器降压后倒送至厂用电系统，给停运机组辅机设备运行提供电源。
[0073]
针对串/并联切换条件的判断，主要包括：
[0074]
并联切换场景判断：并联切换多用于正常情况下同频系统的两个电源之间切换，当上级进线10kv段电源进线开关4dl或5dl有且仅有其一为分闸状态，且上级电源联络开关6dl为合闸状态，则此时满足并联切换条件。
[0075]
串联切换场景判断：串联切换场景多用于事故情况下自动切换，在图1提供的系统中，能进行并联切换的场景必然也符合串联切换条件。而本技术中的将不满足并联切换场景的其它场景，当作符合串联切换场景。
[0076]
在不同的厂用电切换条件(即场景)下，若根据不同源厂用电系统当前运行状态需要进行正常切换或故障切换，则需要执行厂用电切换。
[0077]
其中，需要进行故障切换的情况如下：
[0078]
1.400v母线i(ii)段进线电源开关本体发生相间短路故障，导致进线开关短时无法投入运行，危及机组辅机设备安全稳定运行。
[0079]
2.400v母线i(ii)段进线电源电缆发生短路或电缆熔断等故障，导致进线开关短时无法恢复运行，危及机组辅机设备安全稳定运行。
[0080]
因此，当不同源厂用电系统为双机组供电的厂用电系统时，若非并网运行的机组出现400v母线段进线电源开关本体相间短路故障、进线电源电缆短路故障、电缆熔断故障中的任意一种，则判断不同源厂用电系统根据当前运行状态需要进行故障切换。
[0081]
针对并联切换过程，本实施例以厂用电ⅰ为故障侧进行说明，其切换步骤如下：
[0082]
s1，dcs系统根据接收到的上级进线10kv段电源进线开关状态及10kv段电源母联开关合闸/分闸状态，判断其厂用电400v pc各母线段电源开关并联切换条件是否满足；若满足，则往下执行步骤s2；若不满足，则拒绝往下执行；
[0083]
s2，以从1dl切换到3dl为切换目标；
[0084]
s2.1，当dcs系统收到切换操作指令后，先合上3dl开关，此时400v母线1、母线2两个电源短时并列，经过确认3dl已合闸后，再根据分闸条件发出分1dl命令，则并联切换操作完毕。
[0085]
s2.2，若3dl拒合，则切换过程结束，不再执行分1dl命令。
[0086]
s3，切换完成后各开关状态为：400v进线开关1dl断开、2dl闭合，400v母线母联开关3dl闭合；上级10kv电源4dl或5dl有且仅有其一闭合，另一为断开，10kv母线母联开关6dl闭合。
[0087]
针对串联切换过程，本实施例以厂用电ⅰ为故障侧进行说明，其切换步骤如下：
[0088]
s1，dcs系统根据接收到的上级进线10kv段电源进线开关状态及10kv段电源母联开关合闸/分闸状态，判断其厂用电400v pc各母线段电源开关串联切换条件是否满足；若满足，则往下执行步骤s2；若不满足，则拒绝往下执行；
[0089]
s2，以从1dl切换到3dl为目标；
[0090]
s2.1，当dcs系统收到切换操作指令后，先跳开1dl开关；在确认1dl跳开后，再根据合闸条件发出合母联开关3dl命令，则串联切换操作完毕。
[0091]
s2.2，若1dl拒跳，则切换过程结束，不再执行合3dl命令。
[0092]
s3，切换完成后各开关状态为：400v进线开关1dl断开、2dl闭合，400v母线母联开关3dl闭合；上级10kv电源4dl、5dl闭合，10kv母线母联开关6dl断开。
[0093]
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
[0094]
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
[0095]
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本技术公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
[0096]
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
[0097]
以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。