ATS在化工企業供電系統中的運用范文

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《電氣自動化雜志》2014年第三期

1M－4272的作用及其特點

M－4272數字式電動機母線電源轉換系統可以實現自動和手動轉換，自動或者手動轉換操作可以被控制信號或者輸入狀態或者通訊進行閉鎖。有四種切換模式:快切，同期轉換，剩余電壓和定時限切換［5－6］。前三種方式如果都是被激活時將同時啟用，如果快切的條件沒有滿足，同期切換或者剩余電壓切換將啟動。同期轉換，剩余電壓轉換和定時限轉換功能都可以根據需要進行有選擇地禁用和啟用。自動轉換可以被一個外部保護跳閘信號(86P)觸發或者通過輸入到MBTS裝置的外部低電壓信號觸發(27)，或者通過裝置內部母線低電壓繼電器(27B功能)檢測到的母線電壓突降觸發。自動轉換允許雙向轉換:從源1轉到源2，反之亦然。自動轉換可以進行閉鎖，當任何閉鎖條件出現時閉鎖，在閉鎖條件下，MBTS裝置將不響應任何轉換指令，也不發送任何跳閘指令。手動轉換可以使用就地的人機界面(HMI)觸發，或者通過串行通信遙控觸發。手動轉換提供熱并列轉換或者快切，同期轉換和剩余電壓轉換的復合轉換，手動轉換當任何閉鎖條件出現時被閉鎖，MBTS裝置將不對任何轉換命令發出響應而且在閉鎖條件下不發出跳閘指令。

有兩種轉換模式，順序式和同步式，在分閘瞬時進行轉換操作時，是順序式轉換模式。一旦一個轉換被觸發，如果選擇順序式模式，工作斷路器在10ms內跳閘而且根據工作斷路器的狀態確認對備用電源斷路器試圖合閘。在收到該信息的4ms內，所有的三種方法，快切，同期和剩余電壓轉換將監控備用電源斷路器的合閘，定時限轉換在30個周波后激活。如果兩個電源母線的相角在相角差的限值以內，備用電源斷路器通過快速切換方式將工作斷路器分閘后立即合閘。對于上述10kV的兩個進線斷路器H3和H2，都是工作斷路器，也是互為備用的斷路器。如果選擇同步模式，在轉換啟動的10ms內，所有的三種轉換模式，快切，同期切換和剩余電壓切換立即激活，不再等待斷路器狀態觸點的確認，工作斷路器和備用電源斷路器的分閘和合閘命令被同時送出，如果工作電源和備用電源的相位角在相角差的限值以內，快切轉換立即啟動轉換。定時限轉換在工作斷路器分閘30個周波以后才啟動。對于工作電源和備用電源之間的相位角而言，若其不在相位角差限值范圍內，工作斷路器仍然要跳閘。當四種轉換方式激活后，通過下述任何一種方法合閘備用電源斷路器，隨后在最快轉換時間內，運動轉化到相位角差限值中，在同期轉換時間窗內，在相位過零時轉換，或通過電源電壓降低到殘余電壓轉換限值時轉換，或在定時限轉換的固定延遲時間之后，合閘備用電源斷路器。通過上述(首先達到標準的)任何方法，完成轉換和斷路器合閘。

M－4272數字式母線電源轉換系統的特點:(1)確保發電廠和大型工業企業的安全連續供電，對雙回路供電系統能靈活實現自動和手動切換(單向切換或雙向切換);(2)在各種變化的供電系統條件下，能夠自動選擇并實現快速切換，同期切換，剩余電壓切換和定時切換;(3)可以進行擴展以實現多個開關的配置;多組設定值配置文件，以滿足多種應用需求;(4)具有綜合控制，監督管理，事件序列和波形記錄功能，帶有功能強大的波形分析軟件，便于進行數據分析。(5)在MAIN－TIE－MAIN配置的供電系統中，任何一條進線故障時，能夠實現快速切換，該切換屬于雙向快切。當兩條進線同時出現波動或故障時，切換功能閉鎖，開關保持各自的工作狀態。兩套M－4272裝置控制三臺斷路器實現雙電源雙向切換的典型應用如圖2所示。

2工業上的應用

工業氣體公司使用了兩套M－4272裝置，設定值如下:自動快切的相角差設為30度，頻差為2Hz;自動同期的頻差為10Hz;35kV母線低電壓設定值為70%Un，0秒延時;10kV母線低電壓設定值為75%Un，40ms延時。2012年2月21日，供電局35kVII段電網發生波動，波形記錄儀捕捉到的系統波動情況為:母線電壓降至68．41%Un，持續100ms10kV母線低電壓保護啟動，H2開關分閘命令在ats啟動后約5ms發出，自動卸載信號在ATS啟動后約14ms發出，使需要卸載非重要的設備分閘，H2開關在ATS啟動后約57ms分閘，母聯H1斷路器合閘命令在ATS啟動后約175ms發出，約228ms成功合閘，這時，10kV母線電壓大約降至38．3V(66．4%Vn)，相角差為0．3度，頻差為－4．8Hz。這次實現了同期切換，轉換過程中工廠生產正常，沒有任何異常情況發生。ATS動作前后電網電壓的波形和開關動作的時序被裝置完整地錄制了下來，如圖3和圖4所示。通過對波形和時序圖的分析，我們對自切前后電網狀況和開關動作的情況一目了然。系統返回正常工作模式的逆操作是通過手動并列轉換實現的，合H2開關，同時分H1開關，工廠運行正常。

3結束語

工業氣體公司的兩套M－4272數字式電源切換裝置自2011年6月安裝完畢后，先后進行了多次帶負荷測試，測試結果非常令人滿意，并在今年的11月2日成功發揮作用，其切換性能非常好，有力地保障了工廠的安全穩定運行，避免了不必要的工廠停車和造成對客戶的供氣中斷，避免了由于停車造成的重大經濟損失。該裝置的安裝使用具有技術可行性和很高的經濟價值，可以在發電廠和大型工業企業的供電系統中大力推廣應用。

作者：王普杰單位：上海化學工業區工業氣體有限公司