第四章 备用电源和备用设备自动投入装置

1、第四章 备用电源和备用设备自动投入装置 本章内容包括： 备用电源自动投入装置的定义、一次分类及优点，对备用电源自动投入装置的基本要求， 备用电源自动投入装置的典型接线 微机型备投装置工作原理。 学习本章的目的是： 认识备用电源自动投入装置应具有的功能 理解对备用电源自动投入装置的基本要求 通过对典型接线的分析掌握备用电源自动投入装置的工作原理 理解微机型备投装置的工作原理及方式，能对微机型备投装置进行简单的调试与检验。1234 备用电源的备用方式备用电源的备用方式 对备用电源和备用设备自动对备用电源和备用设备自动投入装置的基本要求投入装置的基本要求 备用电源自动投入装置的工备用电源自动投入装置

2、的工作原理作原理 厂用电快速切换厂用电快速切换 备用电源的备用方式备用电源的备用方式 备用电源自动投入装置备用电源自动投入装置是电力系统故障或其他原因使工作是电力系统故障或其他原因使工作电源被断开后，能迅速将备用电源、备用设备或其他正常电源被断开后，能迅速将备用电源、备用设备或其他正常工作的电源自动投入工作，使原来工作电源被断开的用户工作的电源自动投入工作，使原来工作电源被断开的用户能迅速恢复供电的一种自动控制装置，简称能迅速恢复供电的一种自动控制装置，简称AATAAT装置装置，或或BZT装置。装置。 备用电源自动投入是保证电力系统连续可靠供电的重要措备用电源自动投入是保证电力系统连续可靠供电

3、的重要措施。施。备用电源的配置：备用电源的配置： 明备用：明备用：系统正常时，备用电源或备用设系统正常时，备用电源或备用设备不工作，处于备用状态，称为明备用。备不工作，处于备用状态，称为明备用。 暗备用：暗备用：系统正常运行时，备用电源也投系统正常运行时，备用电源也投入运行的，称为暗备用。暗备用实际上是入运行的，称为暗备用。暗备用实际上是两个工作电源互为备用。两个工作电源互为备用。 采用AAT装置的优点： （1）提高用户供电可靠性。 （2）简化继电保护。采用AAT装置后，环形电网可以开环运行，变压器可以解列运行，继电保护的方向性等问题可不考虑。 （3）限制短路电流。 对备用电源和备用设备自动投

4、入装置的基对备用电源和备用设备自动投入装置的基本要求本要求 一般在下列情况下，应装设备用电源和备用设备一般在下列情况下，应装设备用电源和备用设备的自动投入装置的自动投入装置1234 装有备用电源的发电厂厂用电源装有备用电源的发电厂厂用电源和变电所所用电源；和变电所所用电源； 由双电源供电，其中一个电源经由双电源供电，其中一个电源经常断开作为备用的变电所；常断开作为备用的变电所； 降压变电所内有备用变压器或有降压变电所内有备用变压器或有互为备用的母线段；互为备用的母线段； 有备用机组的某些重要辅机。有备用机组的某些重要辅机。 对备自动的基本要求对备自动的基本要求1保证在工作电保证在工作电源或设备

5、确实源或设备确实断开后，才投断开后，才投入备用电源或入备用电源或设备。防止合设备。防止合于故障电源于故障电源.2工作电源电压工作电源电压消失，消失，AAT均均应动作应动作 ；手；手动跳开工作电动跳开工作电源源,备自投不备自投不应动作。应动作。3AAT装置应保装置应保证只动作一次证只动作一次。对ATT装置的基本要求（1）工作电源的电压不论何种原因消失时,ATS装置均应动作. 实现：ATS在工作母线上设置独立的低压启动部分当工作母线失去电压后,起动部分动作,断开供电元件的受电侧断路器 。（2）应保证在工作电源断开后ATS装置才动作. 实现：供电元件侧断路器的动断触点启动ATS出口。（3）ATS装置

6、应保证只动作一次. 实现方法： 控制备用电源断路器的合闸脉冲,使之只能合闸一次而不能合闸两次.(4)当工作母线和备用母线同时失去电压时,ATS装置不应起动. 为此备用电源必须具备有压鉴定功能。 （5）ATS动作时间应该使负荷停电时间尽可能的短。 运行经验表明：取1-1.5s为宜. (6)电压互感器二次侧熔断时，ATS装置不应动作。 低压启动部分采用两个低电压继电器，线圈接成V形，触点串联。 (7)一个备用电源同时作为几个工作电源的备用时,如果备用电源己代替一个工作电源,当另一个工作电源又被断开时,ATS装置应仍能动作,只要事先己核实备用电源的容量能满足. （8）应当检验ATS装置动作时备用电源

7、的过负荷情见及电动机自起动情况. 上述对ATS装置的基本要求中，前四条是最主要的要求，是设计ATS装置的基本框架，可以通过接线实现； 其余几条是对ATS总体设计提出的，使ATS装置的工作更加完善。 备用电源自动投入装置的作用及基本要求 小结：掌握备自投定义掌握备自投定义理解两种备自投一次接线理解两种备自投一次接线掌握掌握ATS装置的基本要求装置的基本要求 ATS装置的组成部分 低压启动部分。低压启动部分。工作母线因各种原因失去电压时工作母线因各种原因失去电压时，断开工作电源。，断开工作电源。 自动合闸部分。自动合闸部分。工作电源断路器断开后，将备用工作电源断路器断开后，将备用电源的断路器合上。

8、电源的断路器合上。备用电源自动投入装置的典型接线 启动方式1 1、采用、采用“低电压继电器低电压继电器”检测工作母线失去电检测工作母线失去电压的情况。（不足：需要克服压的情况。（不足：需要克服TV断线的影响断线的影响） 2 2、采用、采用“低电流继电器和过电压继电器低电流继电器和过电压继电器”检测检测工作母线失去电源的状况。（不足：需要增工作母线失去电源的状况。（不足：需要增加设备投资）加设备投资）1、原理接线图介绍工作变压器备用变压器时间继时间继电器电器过电过电压继压继电器电器低压启低压启动出口动出口继电器继电器低电低电压继压继电器电器ATS装置出口继电器控制发出合闸脉冲时间的继电器监视备用

9、的中监视备用的中间继电器间继电器跳闸线圈合闸线圈2、工作原理分析1 1）、正常运行情况）、正常运行情况1QF1QF、2QF2QF闭合，闭合，T1T1正常运行正常运行段电压正常段电压正常备用母线电压正备用母线电压正常常为为ATSATS启动做好启动做好准备准备KM3KM3带电带电2QF2闭合，闭合，KL带电，触点闭合带电，触点闭合为为ATS出口做好出口做好准备准备 正常工作情况下 段母线和备用电源均有电压KV1，KV2常闭触点打开，KV3常开触点闭合KM3带电，其常开触点闭合为ATS起动做好准备 同时，因断路器2QF处于合闸状态KL带电，其触点闭合，也为ATS装置的出口动作做好了准备。2、工作原理

10、分析2 2）、工作变压器）、工作变压器T1T1故障故障来来自自T1T1的的保保护护T1保护使保护使KM1得得电动作电动作YT1、YT2通电，通电，1QF、2QF跳闸跳闸KM2带电，带电，KM2触点闭合，启动触点闭合，启动YC3、YC43QF、4QF闭合闭合KL延时断开，保延时断开，保证只动作一次证只动作一次2、工作原理分析3 3）、）、段母线上短路时；段母线上短路时；段母线上的出线发生故障且该段母线上的出线发生故障且该出线断路器未断开时。出线断路器未断开时。来来自自T1T1的的保保护护T1保护使保护使KM1得得电动作电动作YT1、YT2通电，通电，1QF、2QF跳闸跳闸KM2带电，带电，KM2

11、触电闭合，启动触电闭合，启动YC3、YC43QF、4QF闭合闭合KL延时断开，保延时断开，保证只动作一次证只动作一次4 4）、）、2QF误跳闸；误跳闸；2、工作原理分析KM2带电，带电，KM2触电闭合，启动触电闭合，启动YC3、YC43QF、4QF闭合闭合KL延时断开，保延时断开，保证只动作一次证只动作一次2QF误跳闸误跳闸5 5）、）、1QF误跳，使误跳，使2QF跳开。跳开。2、工作原理分析KM2带电，带电，KM2触电闭合，启动触电闭合，启动YC3、YC43QF、4QF闭合闭合KL延时断开，保延时断开，保证只动作一次证只动作一次1QF误跳闸，误跳闸，YT2带电，使带电，使2QF跳闸跳闸2、工

12、作原理分析6 6）、电力系统故障使）、电力系统故障使段母线失去电压时段母线失去电压时段母线失压段母线失压,KV1、KV2动作动作。KT带电，带电，KT延时闭合。延时闭合。KM1带电，触带电，触点闭合。点闭合。1QF、2QF跳闸跳闸KM2带电带电3QF、4QF闭合闭合KL延时断开，保延时断开，保证只动作一次证只动作一次2、工作原理分析7 7）、）、如果备用电源没有电压，则备用不投入运行。如果备用电源没有电压，则备用不投入运行。KV3触触点断开点断开KV3KV3触点断触点断开，切断开，切断ATSATS装置的装置的启动回路。启动回路。3、接线特点 保证保证ATT装置的动作的可靠性。装置的动作的可靠性

13、。 低电压起动部分的工作十分可靠低电压起动部分的工作十分可靠 。 监视备用电源电压的继电器监视备用电源电压的继电器KM3的触点直接串接的触点直接串接在在“低电压跳闸低电压跳闸”回路中，这样连接的优点是快速回路中，这样连接的优点是快速。 当备用电源无电压时，当备用电源无电压时，ATT不动作，可以人为退出不动作，可以人为退出ATT。 低压继电器低压继电器KV1、KV2的动作电压的动作电压 一般选择等于额定电压工作电压的一般选择等于额定电压工作电压的25% 时间继电器时间继电器KT动作时限值应保证动作时限值应保证ATT的选择性的选择性 闭锁继电器闭锁继电器KL触点延时返回时间值的确定，既要保触点延时

14、返回时间值的确定，既要保证断路器可靠合闸，又要保证证断路器可靠合闸，又要保证ATT只动作一次只动作一次 过电压继电器过电压继电器KV3的动作电压值的动作电压值 一般不应低于额定工作电压的一般不应低于额定工作电压的70%4、参数整定 （1）低电压继电器KV1、KV2的动作电压值按如下两原则确定。 首先，接在工作母线上的电抗器之后，或者变压器之后发生短路故障时（如K1，K2点），段母线上的残余电压相当高，这时低电压继电器不应动作。 其次，当在母线的引出线上发生短路故障时（如K3或K4点），故障由出线断路器切除后，此时低电压继电器的动作电压应躲避电动机自起动时的最低母线电压。 一般选择KV1、KV2

15、的动作电压等于额定电压工作电压的25%，就可满足上述两个条件。 (2)时间继电器KT动作时限值应保证ATT的选择性。当电网内发生低电压继电器动作的短路故障时，应由电网保护切除故障 tKT=td.max+t td.max当电网内发生使低电压继电器动作的短路故障时，切除该短路故障的电网保护最大动作时限； (3)闭合继电器KL触点延时返回时间值的确定，既要保证断路器可靠合闸，又要保证ATT只动作一次。为了保证3QF,4QF可靠合闸，KL延时返回时间tKL应大于3QF或4QF的合闸时间thz；又为了保证ATS只工作一次，tKL应小于3QF或4QF的两倍合闸时间。因此有 thztKL2thz 或 tKL

16、= thz+t （4）过电压继电器KV3的动作电压在整定时应考虑备用电源母线最低运行电压和电动机自启动两个条件整定。 当备用母线出现最低运行电压UB.min时,这时KV3继电器仍应保持动作状态，以使ATS装置低电压启动部分仍能启动。 Uact= UB.min/nTVKrelKre（1 1）备用变压器原理接线介绍（了解）备用变压器原理接线介绍（了解）（2 2）备用变压器自动投入装置的工作原理分析（掌握）备用变压器自动投入装置的工作原理分析（掌握）（3 3）备用变压器自动投入装置的接线特点（理解）备用变压器自动投入装置的接线特点（理解）（4 4）参数整定（了解）参数整定（了解）小结备用电源自动投入

17、装置的工作原理TESTA/DCPUI/O光电隔离出口继电器信号继电器光隔接口键盘显示合闸合闸通信中央信号UaIa外部开关量低通串行口至微机监控系统一.备用电源自动投入装置的典型硬件结构1.备用电源自动投入装置的硬件结构的工作原理 外部电流和电压输入经变换器隔离变换后，由低通滤波器输入至A/D模数转化器，经过CPU采样和数据处理后，有逻辑程序完成各种预定功能。2.ATT的主要输入和输出 （1）由电压互感器判断母线有无电压，这里测量的是三相电压，而不是单相电压。 （2）采用用电流互感器是防止TV断线误判断工作母线失压导致误启动AAT。 (3)断路器的跳位与合位的信息有跳闸位置继电器和合闸位置继电器

18、的触点提供，来识别系统运行方式及选择自动投入方式 (4)断路器合闸后的触点，作为手跳断路器后闭锁自动投入和外部自动投入输入点二微机型备用电源自动投入装置软件原理 微机型备用电源自动投入装置软件逻辑框图如图所示。下面以图暗备用方式进行分析。正常时母线 、 分列运行，断开。母线无压方式1投入母线无压母线进线无电流母线 进线无电流方式2投入&QF2合位QF4合位QF5跳位QF2跳位母线有压母线有压QF5跳位方式3方式4锁母线有压&t101(T1保护)跳QF2H1a母线有压&t201(T2保护)跳QF4H2bY4Y3Y1Y2Y5t301合QF5Y11&Y7Y6&

19、母线有压母线有压&Y81H3QF2跳位母线有压母线进线无电流QF4跳位母线有压母线 进线无电流&Y9&Y101H4C备用方式1.备用方式2的软件逻辑框图a QF2跳闸逻辑框图 b QF4跳闸逻辑框图 cQF5合闸逻辑框图1暗备用方式的暗备用方式的AAT软件原理软件原理(1)AAT装置装置的启动方式 方式一：由图（方式一：由图（c c）分析可知，当）分析可知，当QF2QF2在跳闸状态，在跳闸状态，并满足母线并满足母线无进线电流，母线无进线电流，母线有电压的条件，有电压的条件，Y9Y9动作，动作，H4H4动作，在动作，在Y11Y11满足另一输入条件时合满足另一输入条件时合Q

20、F5QF5，此时，此时QF2QF2处于跳闸位置，而其控制开关仍处处于跳闸位置，而其控制开关仍处于合闸位置，即当二者不对应就启动备用电源自于合闸位置，即当二者不对应就启动备用电源自动投入装置，这种方式为装置的主要启动方式。动投入装置，这种方式为装置的主要启动方式。 方式二：当电力系统侧各种故障导致方式二：当电力系统侧各种故障导致工作母线工作母线失去电压，此时分析图（失去电压，此时分析图（b b）可知，在满足母线可知，在满足母线进线无电流，备用母进线无电流，备用母线线有电压的条件，有电压的条件，Y2Y2动作，经过延时，动作，经过延时，跳开跳开QF2QF2，再由方式一启动备用电源自动，再由方式一启动

21、备用电源自动投入装置，使投入装置，使QF5QF5合闸。这种方式可看作合闸。这种方式可看作是对方式一的辅助。是对方式一的辅助。 以上两种方式保证无论任何原因导致工作以上两种方式保证无论任何原因导致工作母线母线 失去电压均能启动备用电源自动投入失去电压均能启动备用电源自动投入装置，并且保证装置，并且保证QF2QF2跳闸后跳闸后QF5QF5才合闸的顺序，才合闸的顺序，并且从图的逻辑框图中可知，工作母线并且从图的逻辑框图中可知，工作母线与备与备用母线用母线同时失去电压时，装置不会动作；备同时失去电压时，装置不会动作；备用母线用母线无电压，装置同样不会动作。无电压，装置同样不会动作。(2)AAT“(2)

22、AAT“充电充电”功能功能 从图从图 (c)(c)中看到，当满足中看到，当满足QF2QF2、QF4QF4在合闸状态，在合闸状态，QF5QF5在跳闸状态，在跳闸状态，工作母线工作母线有电压，备用母线有电压，备用母线也有也有电压，并且无装置的电压，并且无装置的“放电放电”信号，信号，则则Y5Y5动作，使动作，使t3“t3“充电充电”，经过，经过101015S15S的充电过程，为的充电过程，为Y11Y11的动作的动作做好了准备，一旦做好了准备，一旦Y11Y11的另一输入的另一输入信号满足条件，装置即动作，合上信号满足条件，装置即动作，合上QF5QF5。AAT装置的充电条件变压器T1和T2分列运行，即QF2处于合闸位置QF4出合闸位置，Q