备用电源切换方法及系统技术方案

一种备用电源切换方法及系统，包括以下步骤：启动切换，跳开工作电源开关；采集备用电源投入条件；符合所述工作电源开关跳开的判据以及备用电源投入条件，则执行切换电源动作，投入备用电源；所述达到启动切换，跳开工作电源开关的执行至少包括如下判据的一种或多种，所述判据有：频压品质启动、频差启动、频差无流启动、逆功率启动以及频差逆功率启动。采用５种判据之中的至少一种，能够快速、准确的切换电源，以及采用多判断的备用电源投入条件，能够准确的投入备用电源，达到快速、准确的切换并投入备用电源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力领域，特别是涉及一种备用电源切换方法及系统。
技术介绍
在石化、冶金等厂矿连续性生产企业，其生产工艺和流程对供电可靠性和连续性 提出了很高的要求，供电的中断和电压大幅波动会给企业带来巨大的损失。如图1，按照传统电力系统的n-1准则，为了提高供电可靠性，上述厂矿企业的供 电系统均采用不少于两个供电电源设计。双进线同时向母线进行供电，母联开关ML断开， I母线和II母线互为备用电源。两条进线来源于同一个电网的不同变电站，当电网发生故 障导致其中一段母线(I母线或II母线)失电时，跳开失电母线的进线开关(1DL或2DL)， 然后马上将母联ML合上，使失电母线重新受电，以此来提高供电的可靠性。电力系统将用 来完成这一系列供电电源切换控制的装置统称为备用电源自动投入装置，简称备自投。由于负荷特性和运行工况的差异，传统的备自投的投入条件通常有三种，即①工 作电源已断开(使用“无流”作判据)；②备用电源电压正常(使用“有压”判据)；③负荷 母线电压为零(使用“无压”判据)。但条件③却有很大的局限性，因为厂矿企业的主要负 荷是各种电动机，当母线失电后电动机群将进入发电机状态，其反馈电压构成了失电母线 的残压(如图2)；具有大量电动机负荷的母线失去电源后，特别是具有独立励磁回路的同 步电动机，其电压VM的频率和幅值实际上反映了电动机群剩余的有功(机械惯性)和无功 (励磁能量)分量，经常需要数秒才能衰减为零。按条件③投入备用电源，将导致一个较长 的停电时间，重新受电后需经历时间较长的机电过渡过程(数秒)，况且此时为了避免大量 成组自启动电动机对备用电源的冲击，一般需要切除部分负荷支路，这给等连续性生产企 业带来了巨大的经济损失。此外，厂矿企业的负荷情况复杂，很多大型厂矿配置了自备发电机。在母线失电 时，自备发电机由于有独立的励磁回路和动力系统，它们对负荷区内的功率和电压消耗均 有较强的支撑作用，使得现有的备用电源无法及时切换，及时的投入生产使用。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种备用电源快速的切换方法。另外，还有必要提供一种备用电源快速的切换系统。一种备用电源切换方法，包括以下步骤启动切换，跳开工作电源开关；采集备用电源投入条件；符合所述工作电源开关 跳开的判据以及备用电源投入条件，则执行切换电源动作，投入备用电源；所述达到启动切 换，跳开工作电源开关的执行至少包括如下判据的一种，所述判据有频压品质启动、频差 启动、频差无流启动、逆功率启动以及频差逆功率启动。优选地，所述启动切换，跳开工作电源开关的步骤还包括功率方向闭锁的判据。 优选地，所述启动切换，跳开工作电源开关的步骤还包括Ubus <30% Un的判据和/或Fbus < 40Hz的判据。优选地，所述启动切换，跳开工作电源开关的步骤还包括备用电源正常的判据。优选地，所述采集备用电源投入条件包括步骤S210，母线失电；步骤S220，判断频差压差是否越限，是则进入无压备自投逻辑的步骤S270，否则 转入判断自备发电机是否退出负荷系统的步骤S230 ；步骤S230，判断自备发电机是否退出负荷系统，是则进入判断同步电动机是否退 出负荷系统的步骤S240，否则进入判断是否满足同期并网条件的步骤S231 ；所述判断是否 满足同期并网条件的步骤S231，是则投入备用电源S260，否则返回步骤S220 ；步骤S240，判断同步电动机是否退出负荷系统，是则进入判断是否满足异步电动 电源投入准则S250的步骤，否则进入判断是否满足同步电动机电源投入准则的步骤S241 ； 所述判断是否满足同步电动机电源投入准则的步骤S241，是则投入备用电源S260，否则返 回步骤S220 ；步骤S250，判断是否满足异步电动电源投入准则，是则投入备用电源S260，否则 返回步骤S220。优选地，所述符合所述工作电源开关跳开的判据以及备用电源投入条件的条件还 包括备用电源正常的判据。优选地，所述符合所述工作电源开关跳开的判据以及备用电源投入条件的条件还 包括不平衡电压闭锁的判据。同时还提供一种备用电源切换系统，包括处理模块，与处理模块连接的同步采样 模块、开入采集模块以及开出控制模块；同步采样模块，用于采集电流、电压和频率值；开 入采集模块，用于采集开入信号，所述开入信号包括断路器辅助接点位置信号、继电保护信 号和控制开关信号中的至少一种；处理模块，用于根据所述同步采样模块所采集的电流、电 压和频率值，以及开入采集模块所采集的开入信号，通过对工作电源开关跳开的判据以及 备用电源投入条件进行判断，发出控制信号；所述工作电源开关跳开的判据包括频压品质 启动、频差启动、频差无流启动、逆功率启动、频差逆功率启动中的至少一种；开出控制模 块，用于根据处理模块所发出的控制信号执行控制动作。优选地，还包括与处理模块连接的开出信号模块，用于显示处理模块所产生的控 制信号；与处理模块连接的GPS时钟模块，用于矫正备用电源切换系统的时钟信息。优选地，还包括与处理模块连接的人机交互模块，用于设定相关判据的数值和/ 或反馈备用电源切换系统的工作状态；与处理模块连接的通讯模块，用于传输信号、远距离 控制及了解所述备用电源切换系统；与处理模块连接的打印机模块，用于打印备用电源切 换系统的参数；与处理模块连接的电源模块，用于为备用电源切换系统提供直流电源。采用5种判据之中的至少一种，能够快速、准确的切换电源，以及采用多判断的备 用电源投入条件，能够准确的投入备用电源，达到快速、准确的切换并投入备用电源。进一步地，还包括2个模拟量闭锁判据，能够更加准确、快速的投入备用电源。附图说明图1为传统电力系统供电方式示意图2为失电母线残压相对备用电源的极坐标图；图3为备用电源和电动机等值电路的暂态分析模型；图4为备用电源切换方法的流程图；图5为启动跳开工作电源开关的逻辑图；图6为频压品质启动逻辑图；图7为频差启动逻辑图；图8为频差无流启动逻辑图；图9为逆功率启动逻辑图；图10为频差逆功率启动逻辑图；图11为功率方向闭锁逻辑图；图12为备用电源投入控制逻辑图；图13为投入备用电源的逻辑图；图14为不平衡电压闭锁逻辑图；图15为备用电源切换系统的原理框图。具体实施方式为了解决备用电源无法及时切换的问题，提供了一种遵循备用电源投入条件和备 用电源快速启动的备用电源快速切换方法。对于用电负荷，应在转速和母线电压大幅下降前投入备用电源，即失电母线残压 (众多电动机的合成的反馈电压，俗称为残压)的幅值和频率还较高时，通过寻求备用电源 的投入时机，投入备用电源。由于用电负荷的电动机转速和输出力矩仍然较高，备用电源投 入瞬间的冲击不大，投入后的机电过渡时间短(几百毫秒)，使全部或绝大部分用电负荷在 没有明显扰动的情况下重新受电。当电动机失电后，电动机群的输入电流变为零，转子电流逐渐衰减，由于机械惯 性，转子转速将从额度值逐渐减速，转子电流磁场将在定子绕组中反向感应电势，形成反馈 电压。多台电动机联结于同一母线时，由于各电机容量、负载等情况不同，在惰行过程中，部 分异步电动机将呈异步发电机特征，而另一些呈异步电动机特征。如图3所示，备用电源与 电动机等值电路的暂态分析模型，忽略电动机绕组电阻、励磁阻抗等，^^PXm表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种备用电源切换方法，其特征在于，包括以下步骤：启动切换，跳开工作电源开关；采集备用电源投入条件；符合所述工作电源开关跳开的判据以及备用电源投入条件，则执行切换电源动作，投入备用电源；所述达到启动切换，跳开工作电源开关的执行至少包括如下判据的一种，所述判据有：频压品质启动、频差启动、频差无流启动、逆功率启动以及频差逆功率启动。

【技术特征摘要】
一种备用电源切换方法，其特征在于，包括以下步骤启动切换，跳开工作电源开关；采集备用电源投入条件；符合所述工作电源开关跳开的判据以及备用电源投入条件，则执行切换电源动作，投入备用电源；所述达到启动切换，跳开工作电源开关的执行至少包括如下判据的一种，所述判据有频压品质启动、频差启动、频差无流启动、逆功率启动以及频差逆功率启动。2.根据权利要求1所述的备用电源切换方法，其特征在于，所述启动切换，跳开工作电 源开关的步骤还包括功率方向闭锁的判据。3.根据权利要求1所述的备用电源切换方法，其特征在于，所述启动切换，跳开工作电 源开关的步骤还包括Ubus < 30% Un的判据和/或Fbus < 40Hz的判据。4.根据权利要求1 3任意一项所述的备用电源切换方法，其特征在于，所述启动切 换，跳开工作电源开关的步骤还包括备用电源正常的判据。5.根据权利要求1所述的备用电源切换方法，其特征在于，所述采集备用电源投入条 件包括步骤S210，母线失电；步骤S220，判断频差压差是否越限，是则进入无压备自投逻辑的步骤S270，否则转入 判断自备发电机是否退出负荷系统的步骤S230 ；步骤S230，判断自备发电机是否退出负荷系统，是则进入判断同步电动机是否退出负 荷系统的步骤S240，否则进入判断是否满足同期并网条件的步骤S231 ；所述判断是否满足 同期并网条件的步骤S231，是则投入备用电源S260，否则返回步骤S220 ；步骤S240，判断同步电动机是否退出负荷系统，是则进入判断是否满足异步电动电源 投入准则S250的步骤，否则进入判断是否满足同步电动机电源投入准则的步骤S241 ；所述 判断是否满足同步电动机电源投入准则的步骤S241，是则投入备用电源S260，否则返回步 骤 S220 ；步骤S250，判断...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁俊滔，陈曙玲，
申请(专利权)人：深圳市国立智能电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]