对电源自动投入和系统自动恢复装置的研究
摘 要：介绍了采用高性能16位单片机实现的新型备用电源自动投入和系统自动恢复方案，该方案软件自动跟踪和判断系统的运行方式，具有自适应功能。不仅可实现常规备用电源自动投入的功能，还可实现系统的自动恢复。关键词：自动投入；自动恢复；自适应；三遥；带电显示装置
1 常规备用电源自动投入装置
随着技术和经济的发展，对供电的质量、连续性和可靠性的要求越来越高。备用电源自动投入装置在保证供电连续性方面取得了较好的成效，在电力系统中被广泛采用。国内外对它的研究也比较深入。但目前广泛运行的备用电源自动投入装置，无论采用电磁式、整流式、晶体管、集成电路甚至微机等任何手段来实现，都只能实现当工作电源消失时将备用电源自动投入并只能动作1次。工作电源恢复正常供电后必须人为转向操作，以调整到原始运行方式，在此之后备用自投装置才能重新复位，并且也必须人为进行，即装置本身不具备自适应功能，无法真正满足综合自动化的要求，并使无人值班在一定程度上失去了意义。
2 本方案的构成
本方案除包括常规备用电源自动投入装置的全部功能外，还具有自动转入逆向运行使电力系统在条件满足时自动恢复到原有运行方式下运行的功能。装置投入运行后，能够自动识别和判断所处电力系统的运行方式，自适应地进行装置本身运行方式的自动转换：
正向方式——以常规备用电源自动投入装置方式运行；
逆向方式——以系统自动恢复装置方式运行；
退出方式——系统既不满足装置正向运行条件也不满足装置逆向运行条件。
上述过程自动实现，无需人为干预。即当需要它起备用自投作用时，以备用电源自动投入装置出现和工作，可完全取代传统的备用电源自动投入装置。而当备用电源自动投入装置动作后或电力系统的运行方式发生变化后满足装置的逆向运行条件时，则能自动识别其变化并自动进入闻向运行方式，以系统自动恢复装置出现，并在所处的电力系统符合条件时将电力系统自动恢复到原有运行方式（一般为原设计的运行方式）下运行。当装置所处的电力系统不具备2种正常工作条件时，装置将自动退出运行并发出相应信号。由于装置可自适应地进行本身运行方式的自动转换，并且有可互联成系统的通讯网络接口，可方便 实现三遥，无需任何人为干预，因此满足变电站综合自动化的需要，也使无人值班真正具有了意义。
3 本方案考虑的几个问题
为使本方案构成的装置可靠、灵敏、快速并且有广泛的通用性，我们对如下几个问题进行了着重研究并采取了相应的措施：
（1）电力系统常见的几种备用方式下方案的适应性和通用性；
（2）已有PT及不增加PT反而要减少PT的可能性及可行性；
（3）怎样简单而有效地实现传统备用电源自动投入装置具有的功能；
（4）在不增加PT反而要减少PT的情况下，如何有效实现装置的逆向自动恢复功能；
（5）减少PT后可能给系统带来的问题及相应的措施；
（6）装置抗干扰性能；
（7）装置本身与其它装置可能的扩充、互联和升级；
（8）装置与整个变电站综合（配网）自动化系统的有效衔接。
4 本方案的运行方式分析
4.1 备自投的基本方式和动作判据
通常情况下有2种最基本而常用的备自投方式：一种方式是2个工作电源互为备用，称为暗备用，也叫母联备自投；另一种方式是正常情况下备用电源不工作，称为明备用，也叫线路备自投。为简单起见，我们仅就这2种备用方式，并且以暗备用方式为重点进行讨论。
备自投通常采用失压或失压加欠流判据。本方案构成的系列装置除具备常规备自投功能外，还具有系统自动恢复功能。仍采用失压或失压加欠流判据。为了能够实现系统自动恢复，本方案构成的系列装置在有无电压判断上除有传统的PT采集电压外，还引入了带电显示器接点模式。通过带电显示器接点的状态可判断出相关设备（进线或母线等）的带电状况。装置中如不用电流，电流端可以悬空。
4.2 备用电源自投自复装置工作原理
（1）正向运行，即传统的备自投运行条件：
①UB1＞U1Y，UB2＞U2Y，即2段母线电压正常；
②IL1＜I1G,IL2＜I2G，即2段母线及出线上均无故障；
③母线断路器QFB处于断开位置，即2段母线独立运行；
④两进线断路器QF1和QF2均处于合闸位置，即2条进线分别独立地向2段母线供电。
（2）正向动作，即传统的备自投动作条件：
①装置处于正向运行状态；
②UB1＜U1D或UB2＜U2D，即Ⅰ段母线或Ⅱ段母线中的一段失电；
③IL1＜I1W或IL2＜I2W，即失电母线进线侧欠流；
④UB2＞U2Y或UB1＞U1Y，即另一段母线电压正常；
⑤无手动（或遥控）跳闸和外部闭锁。
（3）逆向运行，即原工作电源自动恢复，系统恢复到原有运行方式的条件：
①UB1＞U1Y，UB2＞U2Y，即2段母线电压正常；
②分段断路器QFS处于合闸位置；
③进线断路器QF1（或QF2）处于断开位置，而QF2或（QF1）处于合闸位置。
（4）逆向动作，即原工作电源自动恢复，系统恢复到原有运行方式
①装置处于逆向运行状态；
②失电进线电压恢复正常；
③IL1＜IL2，IL2＜I2G，即2段母线及出线上均无故障。
综上所述，装置在上电或复位后的运行全程内，对系统的实际运行状况进行判断，若系统满足自投（正向）运行条件，经15 s延时，装置自动进入正向运行方式。这种情况下，如工作电源消失，装置将按传统的备用自投工作模式，跳开失电母线进线断路器，并在确认进线断路器断开后，合上分段断路器，自动投入备用电源，继续向失电母线供电。这一工作模式对互为备用的电源是双向的。若系统满足自复（逆向）运行条件，经15 s延时，装置自动进入逆向运行方式。这种情况下，如失电的工作电源恢复，装置将以传统备自投工作方式的逆向方式动作，先跳开分段断路器，并在确认分段断路器断开后，投上原失电进线断路器，自动恢复工作电源，使系统恢复到原始运行方式。这一工作模式对互为备用的电源也是双向的。若系统既不满足自投（正向）运行条件又不满足自复（逆向）运行条件，经2 s延时，装置将自动退出运行状态。装置的运行方式（退出、正向运行或逆向运行）及动作状况等均在就地（装置本身）显示并可通过通讯网上传。
5 结论
依据本文方案采用80C196KC单片机构成的系列装置已于1997年通过原电力部电力设备及仪表质量检验测试中心的检测和电力部部级鉴定，并在珠海电力局多个城区开关站、珠海国际航空展览馆动力中心等投入运行，已多次正确动作，证明了本方案的正确性和可行性，也真正满足了无人值班的综合自动化的要求。
