变电站低配交流屏ATS分析研究改进

第一篇：变电站低配交流屏ATS分析研究改进

变电站低配交流屏ATS分析研究改进

[摘 要]站用电源系统是变电站最重要的工作电源，是稳定变电站低压供电系统电源设备可靠工作之本，其运行工况的正常与否，直接关系到变电站所有设备的安全稳定运行一旦站用电源系统出现问题，ATS的运行可靠性将能有校的保证站内的交直流的问题性。

[关键词]ATS、交流屏、改进措施

中图分类号：TM76；TM63；TM77 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）29-0336-02

引言

变电站站用电源系统是变电站最重要的工作电源，是稳定变电站低压供电系统电源设备可靠工作之本，其运行工况的正常与否，直接关系到变电站所有设备的安全稳定运行一旦站用电源系统出现问题，将直接或间接地影响变电站交流二次以及直流系统的供电安全和可靠运行，严重时会扩大事故范围，造成故障停电。针对研究目前孝感供电公司站用变自动电源ATS控制系统存在的诸多问题，分析了站用电低压侧系统故障的行为，采用软件和硬件技术手段解决了相关固定闭锁问题，为站用电源系统安全供电、稳定可靠运行奠定良好的基础。

ATS称为Automatic Transfer Switch，自动切换开关，分三极或四极两种，能进行自动或远程自动的转换开关，它能保证双路电源的切换和隔离，在发电机组中用于当市电突然停止时将发电机组发的电转换上电路。ATS的基本功能是：当市电故障时，ATS经过0-10秒延时自动把负载切换至发电端；当市电恢复后，ATS又经过0-10秒延时自动把负载切换至市电端，发电机组经过冷却延时后自动停机。ATS柜的切换延时，保证了切换前机组电源或市电电源各项电参数的稳定性。ATS控制柜具有手动和自动切?Q电源的功能。ATS技术分类

ATS自动转换开关本体又分两类：

第一类为CB级。它是由两台断路器加机械连锁组成，具有短路保护功能；

第二类为PC级，一体式结构（三点式）。它是双电源切换的专用开关，具有结构简单、体积小、自身连锁、转换速度快（0.2s内）、安全、可靠等优点，但需要配备短路保护电器。

控制器

控制器也有两种形式：一种由传统的电磁式继电器构成；另一种是数字电子型智能化产品。它具有性能好，参数可调及精度高，可靠性高，使用方便等优点。

2.1 CB级与PC级ATS两者有以下区别

2.1.1 两者机械设计理念不同

CB级是由断路器组成，而断路器是以分断电弧为已任，要求它的机械应快速脱扣。因而断路器的机构存在滑扣、再扣问题；而PC级产品不存在该方面问题。PC级产品的可靠性远高于CB级产品。

2.1.2 断路器不承载短路耐受电流

触头压力小供电电路发生短路时，当触头被斥开产生限流作用，从而分断短路电流；而PC级ATS应承受20Ie及以上过载电流。触头压力大不易被斥开，因而触头不易被熔焊。这一特性对消防供电系统尤为重要。

2.1.3 双电源在转换过程中存在电源叠加问题

PC级ATS充分考虑了这一因素。PC级ATS的电气间隙、爬电距离的180%、150%（标准要求）。因而PC级ATS安全性更好。

2.1.4 触头材料的选择角度不同

断路器常常选择银钨、银碳化钨材料配对，这有利于分断电弧。但该类触头材料易氧化，备用触头长期暴露在外，在其表现易形成阻碍导电、难驱除的氧化物，当备用触头一但投入使用，触头温升增高易造成开关烧毁甚至爆炸；地区目前ATS应用现状

目前我们地区的110kV已下的交流站用变系统用的是一段母线供电方式，交流屏进线屏配置一般是单屏配置。这种配置的交流站用电系统，一般的使用情况是一台站用变做为主要供电电源，另一台站用变做为备用的状态。其接线方式如图1所示：

两个站变通过低压动力电缆接入交流屏，在交流配电屏通过内的两个空开进行控制，最后通过ATS系统接入380交流母线。这种方案性产品往往因没有经过测试检验，其可靠性、安全性存在较大隐患（尤其是用两台接触器作为两路电源转换，电气连锁极不可靠，锁极一旦失败，将造成两台电源变压器并联，电源并联的后果严重的可催毁整个供电系统。

国内所需的双电源转换装置往往由设计、成套部门用接触器、断路器等产品组合而成来替代。开发了由断路器+机械连锁+控制器构成自动转换开关电器。如图2所示：

在供电系统中，短路电流是不可避免的，所以选择电气开关时，必须考虑短路电流及其影响。众所周知，对于断路器这种有保护功能的开关来说，选择时除了考虑额定电流，还要考虑短路分断容量，也就是说在发生短路故障时，断路器有多大的能力来克服短路电流带来的动能、热能的急剧变化，完成回路的分断。这就是断路器的“额定短路分断容量”，也就是分断能力。

近几年来，随着农村电网、城市电网的改造建设、调剂自动化和变电站综合自动化的日益完善，越来越多的变电站被改造成无人值班站了。在无人值班站的改造进程中，站用交流电源系统一直没有一个系统的、靠得住的、利便的解决方案。站用变ATS改进的地方

需要改造的变电站站用交流电源系统年夜都是固定式的电源柜。有的是两路电源进线，单母线输出；有的是单母线分段输出。有的进线采用接触器、有的采用空气开关，也有的仍是用双投刀闸。有的已实现了双路电源自动转换，有的只能靠手动切换。变电站综合自动化系统经由过程加装电压变送器、电流变送器等来实现对站用电源系统的采样、监测，年夜都不能实现远程控制。

传统的站用电源存在的问题：

4.1、元件故障

由于接触器自身的原理缺陷，触点容易氧化、发烧、发抖、粘住，发生弧光，有的还发出难听的声音，元件故障率很高。

4.2、操作平安

固定式的柜子，操作开关需要打开柜门，一方面由于操作时，容易触及带电部位；另外一方面，一旦合于故障线路，对人身平安造成威胁。

4.3、自动转换

对于双投刀闸，基本没法实现自动转换。接触器和空气开关的自动转换是经由过程继电器逻辑回路来实现的。斟酌到双电源回路的电气闭锁问题，所以继电器回路较为复杂。不管是设计，仍是维护都比力麻烦。

4.4、机械闭锁

传统的站用电源系统基本上都没有机械闭锁，仅靠电气闭锁往避免两路电源的并列问题。可是，由于继电器元件的损坏、接点的粘结，造成闭锁失败。两路电源并列运行的情况，偶有发生。由于两路电源的相角差异，两台配变的特征参数差异，造成环流，烧毁电缆等装备的事故也有发生。

4.5、通讯

传统的站用电源系统基本没有通讯功能，经由过程加装变送器来实现对系统部门参数的监测，也难以做到对系统较为周全的参数监测和远程控制。站用?ATS改进的方法

对于无人值班站，站用电源的靠得住转换很是重要。靠传统的方式很难知足综合自动化的需要，更不用说知足分歧用户对运行模式的需求。

5.1 ATS技术

ATS（Automatic Transfer Switcher）自动转换开关，带有双断口，经由过程马达驱动，连杆机构采用跷跷板式的机械设计，完全避免两路电源发生碰撞的危险。ATS开关本体采用特殊抗湿热材料封装，既避免了触点氧化，带负载转换时也不会有弧光外泄。一个ATS开关可以取代两个接触器或空气开关，这样使得整个电源系统获得简化。

5.2 自动控制技术

由于用户要求可凭据分歧情况下的要求，系统能依照分歧的模式来运行。靠传统的继电器回路、专用备自投装配都已很难知足这类需要。现代控制技术的成长使得我们能利便地使用自控技术来解决上述问题。采用可编程控制器，固定的硬件模块加上能知足分歧用户需求的软件，有特殊要求随时添加，功能扩充很是利便。

5.3 通讯技术

若何实现对站用电源的远程监测和控制，和若何利便地将站用电源系统在不增加硬件装备的情况下也能接进变电站综合自动化系统，都需要通讯来解决。采用RS485尺度通讯接口，MODBUS规约，只须根据提供的规约文本编写响应的接口法式，即可实现远程监控。

当地智能显示控制模块用以在当地控制作模式和开关动作延不时间，并可调整可编程控制模块的有关参数，该模块采用轻触薄膜按键，操作轻松自若。逻辑控制部门

逻辑控制部门包括三个电压监测模块、一个可编程模块、一个显示操作模块。电压监测模块能检测电源I和电源II的有无、是否缺相、电压凹凸，并将监测成效输进到可编程模块，实现电源I/电源II切换，控制ATS开关合闸位置。

应设置有5种运行模式：（1）固定电源I供电；（2）固定电源II供电；（3）遏制供电；（4）自动转换供电，电源I为主供电源；（5）自动转换供电，电源II为主供电源。

一般情况，运行在自动转换状态，由主电源供负载，主电源消失后，逻辑控制部门将负载转换由辅电源供电。主电源消失后又恢复，系统又将辅电源供电转为主电源供电。

还应设有“当地/远程”控制选择开关，选择“当地”控制时，所有参数设定及控制操作皆经由过程显示操作模块实现；选择“远程”控制时，所有参数设定及控制操作皆经由过程上位机软件实现。