低壓智能變電站原理

　　技術背景目前，變電站站用低壓交流電源柜通常有兩種結構組成，一種變電站站用低壓交流電源柜由機柜、雙投刀閘、斷路器、電流互感器、電壓表、電流表、萬能轉換開關、指示燈、連接母線組裝而成；另一種由機柜、刀開、接觸器、中間繼電器、時間繼電器、電流互感器、電壓表、電流表、萬能轉換開關、指示燈、連接母線組裝而成。上述兩種結構的變電站站用低壓交流電源柜，由于所采用的雙投刀閘無法實現(xiàn)自動轉換，接觸器觸點容易氧化、發(fā)熱、抖動、粘住，前者不能實現(xiàn)機械電氣雙閉鎖，后者容易產(chǎn)生兩路電源“碰撞”，且繼電器回路復雜、故障率高、可靠性差、自動化程度低，不能實現(xiàn)遠程通信，無法滿足變電站綜合自動化系統(tǒng)的要求。

　　發(fā)明內容

　　本實用新型的目的，是針對上述變電站站用低壓交流電源柜存在的不足，提供一種能實現(xiàn)機械電氣雙閉鎖、自動切換、遠程通訊功能的智能型變電站站用低壓交流電源柜。

　　本實用新型智能型變電站站用低壓交流電源柜，包括機柜，其特征在于機柜內設有自動轉換開關、兩只斷路器、可編程控制器、顯示操作模塊、電量監(jiān)測模塊、電壓監(jiān)測模塊、中間繼電器和萬能轉換開關；所述兩只斷路器分別連接在自動轉換開關與市電連接的功能接口間，與市電連接的功能接口連線分別通過電壓監(jiān)測模塊接入可編程控制器；與市電連接的另兩路連線通過中間繼電器并接入自動轉換開關和可編程控制器；自動轉換開關ATS的輸出端設有與負載連接的接口，自動轉換開關的輸出接口連線分別通過電流互感器并接電量監(jiān)測模塊，電量監(jiān)測模塊的輸出端分別經(jīng)電壓監(jiān)測模塊接入可編程控制器，經(jīng)萬能轉換開關接入可編程控制器；可編程控制器通過萬能轉換開關接有顯示操作模塊；可編程控制器各輸出連線，均通過中間繼電器與自動轉換開關連接，或設置與中控室報警裝置連接的接口。

　　本實用新型智能型變電站站用低壓交流電源柜，所采用的自動轉換開關具有機械電氣雙閉鎖功能，蹺蹺板式的機械設計徹底避免了兩路電源“碰撞”；自動轉換開關的本體為特殊抗?jié)駸岵牧先芊饨Y構，避免了觸點氧化和弧光外泄；可編程控制器可靠性高，通訊能力強(帶RS485通訊接口)，使復雜的繼電器回路集成于模塊之中，自動化程度高，回路設計簡單，維修方便；三相四線的電壓監(jiān)測模塊使回路的自動化程度更高，動作更加可靠；顯示操作模塊全中文界面，使操作簡單明了方便；智能電量監(jiān)測模塊能監(jiān)測母線上所有的電氣參數(shù)，包括三相電壓、電流、頻率、有功、無功、電度、功率因數(shù)、最大值等，并帶有RS485通訊接口，可直接接入綜合自動化控制網(wǎng)絡。

　　本實用新型智能型變電站站用低壓交流電源柜，不僅實現(xiàn)了電氣和機械雙閉鎖，從根本上保證了電源的安全可靠切換，還可方便地實現(xiàn)多電量的集中監(jiān)測，并可根據(jù)用戶需要接入遠程綜合自動化控制系統(tǒng)中。高度自動化和遠程通訊便于在無人值班變電站實現(xiàn)無人值守。

　　本實用新型智能型變電站站用低壓交流電源柜設計科學、結構簡單、合理，線路簡潔，自動化程度高，維護方便。尤其能實現(xiàn)機械電氣雙閉鎖、自動切換和遠程通訊。

　　本實用新型智能型變電站站用低壓交流電源柜的具體結構由以下附圖和實施例詳細給出。

　　圖1是智能型變電站站用低壓交流電源柜電原理接線示意圖。

　　具體實施方式

　　實施例從圖1可以清楚地看到智能型變電站站用低壓交流電源柜由斷路器1QF、2QF，自動轉換開關ATS，可編程控制器PLC，顯示操作模塊TD，電量監(jiān)測模塊AP，電壓監(jiān)測模塊1KU、2KU、3KU，中間繼電器KM、K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7，指示燈1HW、2HW、1HR、2HR和萬能轉換開關SA組成。上述器件安裝在一面防護等級為IP30的金屬機柜內。

　　所述自動轉換開關ATS為法國溯高美SIRCOVER-VE型ATS自動轉換開關；可編程控制器PLC為西門子S7-200系列PLC可編程控制器；顯示操作模塊TD為西門子TD200型顯示操作模塊；電量監(jiān)測模塊AP為法國溯高美DIRIS AP型智能電量監(jiān)測模塊；電壓監(jiān)測模塊1KU、2KU、3KU為M3PRC-4W型電壓繼電器；中間繼電器KM、K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7為OMRON的MK3P-I型中間繼電器；萬能轉換開關SA為LW8-10D602/4型萬能轉換開關。

　　各部件間具體連接結構如下與市電一連接的功能接口1N端直接連接到電壓監(jiān)測模塊1KU的N端，同時連接到中間繼電器KM的8端，與市電一連接的功能接口1L1、1L2、1L3端分別經(jīng)保險管1FUa、1FUb、1FUc連接到電壓監(jiān)測模塊1KU的R、Y、B端，1L2端另經(jīng)保險管1FU接中間繼電器KM的5端，與市電一連接的功能接口1N、1L1、1L2、1L3各連線同時經(jīng)斷路器1QF接自動轉換開關ATS的1N、1R、1S、1T端；與市電二連接的功能接口2N端直接連接到電壓監(jiān)測模塊2KU的N端，同時連接到中間繼電器KM的9、10端，與市電二連接的功能接口2L1、2L2、2L3端分別經(jīng)保險管2FUa、2FUb、2FUc連接到電壓監(jiān)測模塊2KU的R、Y、B端，2L2端另經(jīng)保險管2FU接中間繼電器KM的2、4端；指示燈1HW跨接在中間繼電器KM的5、8端，指示燈2HW跨接在中間繼電器KM的2、4和9、10端；與市電二連接的功能接口2N、2L1、2L2、2L3各連線同時經(jīng)斷路器2QF接自動轉換開關ATS的2N、2R、2S、2T端。中間繼電器KM的1端一路并接自動轉換開關ATS的102、402、404端和電量監(jiān)測模塊AP的A端，另一路并接可編程控制器PLC的L1、1L、2L端；中間繼電器KM的11端一路并接自動轉換開關ATS的103、403、405端和電量監(jiān)測模塊AP的X端，該路同時分別經(jīng)中間繼電器K1、K3、K2接自動轉換開關ATS的203、204、205端；另一路并接可編程控制器PLC的N端和中間繼電器K4、K5、K6、K7。電壓監(jiān)測模塊1KU的18端接可編程控制器PLC的I0.0端，電壓監(jiān)測模塊2KU的18端接可編程控制器PLC的I0.1端，電壓監(jiān)測模塊1KU的15端和電壓監(jiān)測模塊2KU的15端之連線并接自動轉換開關ATS的302端、可編程控制器PLC的L+端、電壓監(jiān)測模塊3KU的15端和萬能轉換開關SA的13端。自動轉換開關ATS的202、203、204、205端分別經(jīng)中間繼電器K1、K2、K3接可編程控制器PLC的Q0.0、Q0.1、Q0.2端，自動轉換開關ATS的303、304、305端分別接可編程控制器PLC的I0.5、I0.4、I0.3端；自動轉換開關ATS的N、U、V、W端為電源柜的電源輸出端接口，其N端并接入電量監(jiān)測模塊AP的Vn端和電壓監(jiān)測模塊3KU的N端，U、V、W端分別經(jīng)電流互感器TAa、TAb、TAc接電量監(jiān)測模塊AP的S1、S2，同時并接入電量監(jiān)測模塊AP的V1、V2、V3端和電壓監(jiān)測模塊3KU的R、Y、B端，電量監(jiān)測模塊AP的RS485接口端接萬能轉換開關SA的6、8端。電壓監(jiān)測模塊3KU的18端接可編程控制器PLC的I0.2端。可編程控制器PLC的輸出端Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6分別通過中間繼電器K4、K5、K6、K7設置與中控室報警裝置連接的接口，可編程控制器PLC的2、3、7、8端分別經(jīng)萬能轉換開關SA接顯示操作模塊TD。電量監(jiān)測模塊AP的輸出V1、V2、V3端均設有保險管3FUa、3FUb、3FUc。中間繼電器KM的輸入端設有指示燈1HW、2HW。自動轉換開關ATS的403端和405端設有指示燈1HR、2HR。

　　智能型變電站站用低壓交流電源柜的工作原理和過程通過可編程控制器PLC監(jiān)測兩路電源進線的狀態(tài)和控制自動轉換開關ATS的自動切換，來實現(xiàn)在兩路電源進線的條件下保證輸出母線不間斷供電。根據(jù)具體情況可設定五種運行模式一、固定電源一供電時，可編程控制器PLC控制自動轉換開關ATS固定閉合到I位，把市電一送到負載母線供電；二、固定電源二供電時，可編程控制器PLC控制自動轉換開關ATS固定閉合到II位，把市電二送到負載母線供電；三、停止供電時，可編程控制器PLC控制自動轉換開關ATS固定閉合到0位，即同時斷開電源一和二，這時負載母線上不帶電，停止供電；四、電源一為主供電源時，若可編程控制器PLC檢測到電源一正常，則可編程控制器PLC控制自動轉換開關ATS閉合到I位，把市電一送到負載母線供電，否則可編程控制器PLC控制自動轉換開關ATS閉合到II位，把市電二送到負載母線供電，若可編程控制器PLC檢測到電源一恢復正常，則可編程控制器PLC控制自動轉換開關ATS閉合到I位，重新把市電一送到負載母線供電，保證輸出母線不間斷供電；五、電源二為主供電源時，若可編程控制器PLC檢測到電源二正常，則可編程控制器PLC控制自動轉換開關ATS閉合到II位，把市電二送到負載母線供電，否則可編程控制器PLC控制自動轉換開關ATS閉合到I位，把市電一送到負載母線供電，若可編程控制器PLC檢測到電源二恢復正常，則可編程控制器PLC控制自動轉換開關ATS閉合到II位，重新把市電二送到負載母線供電，保證輸出母線不間斷供電。

　　本實施例，通過萬能轉換開關SA選擇本地或遠程控制，選擇本地控制時，上述五種工作模式通過TD設定；選擇遠程控制時，工作模式由上位計算機設定。

　　本實施例，一臺設備獨立運行可實現(xiàn)雙電源輸入單母線輸出的供電運行方式，兩臺設備并列運行可實現(xiàn)雙電源輸入單母線分段輸出的供電運行方式。

　　本實施例，可自動進行告警(母線電壓異常、過負載、站用電源消失等)事件記錄和開關變位(0位到I位、I位到0位、0位到II位、II位到0位、I位到II位、II位到I位等)事件記錄，并通過RS485傳送到綜合自動化控制網(wǎng)的上位計算機。

　　本實施例，通過智能電量監(jiān)測模塊，實現(xiàn)負載母線上所有電氣參數(shù)(包括三相電壓、三相電流、頻率、有功、無功、電度、功率因數(shù)等)的巡檢和就地顯示，并通過RS485傳送到綜合自動化控制網(wǎng)的上位計算機。

　　權利要求1.一種智能型變電站站用低壓交流電源柜，包括機柜，其特征在于機柜內設有自動轉換開關、兩只斷路器、可編程控制器、顯示操作模塊、電量監(jiān)測模塊、電壓監(jiān)測模塊、中間繼電器和萬能轉換開關；所述兩只斷路器分別連接在自動轉換開關與市電連接的功能接口間，與市電連接的功能接口連線分別通過電壓監(jiān)測模塊接入可編程控制器；與市電連接的另兩路連線通過中間繼電器并接入自動轉換開關和可編程控制器；自動轉換開關ATS的輸出端設有與負載連接的接口，自動轉換開關的輸出接口連線分別通過電流互感器并接電量監(jiān)測模塊，電量監(jiān)測模塊的輸出端分別經(jīng)電壓監(jiān)測模塊接入可編程控制器，經(jīng)萬能轉換開關接入可編程控制器；可編程控制器通過萬能轉換開關接有顯示操作模塊；可編程控制器各輸出連線，均通過中間繼電器與自動轉換開關連接，或設置與中控室報警裝置連接的接口。

　　2.根據(jù)權利要求1所述的智能型變電站站用低壓交流電源柜，其特征在于電量監(jiān)測模塊AP的輸出V1、V2、V3端均設有保險管3FUa、3FUb、3FUc。

　　3.根據(jù)權利要求1或2所述的智能型變電站站用低壓交流電源柜，其特征在于中間繼電器KM的2、4端和5端分別設有保險管1FU、2FU。

　　4.根據(jù)權利要求1或2所述的智能型變電站站用低壓交流電源柜，其特征在于中間繼電器KM的輸入端設有指示燈1HW、2HW。

　　5.根據(jù)權利要求1或2所述的智能型變電站站用低壓交流電源柜，其特征在于自動轉換開關ATS的403端和405端設有指示燈1HR、2HR。

　　6.根據(jù)權利要求3所述的智能型變電站站用低壓交流電源柜，其特征在于中間繼電器KM的輸入端設有指示燈1HW、2HW。

　　7.根據(jù)權利要求3所述的智能型變電站專用低壓交流電源柜，其特征在于ATS自動轉換開關3的403端和405端設有指示燈1HR、2HR。

　　專利摘要一種智能型變電站站用低壓交流電源柜，包括機柜，其特征在于機柜內設有自動轉換開關、兩只斷路器、可編程控制器、顯示操作模塊、電量監(jiān)測模塊、電壓監(jiān)測模塊、中間繼電器和萬能轉換開關SA。本電源柜不僅實現(xiàn)了電氣和機械雙閉鎖，從根本上保證了電源的安全可靠切換，還可方便地實現(xiàn)多電量的集中監(jiān)測，并可根據(jù)用戶需要接入遠程綜合自動化控制系統(tǒng)中。高度自動化和遠程通訊便于在無人值班變電站實現(xiàn)無人值守。其設計科學、結構簡單、合理，線路簡潔，自動化程度高，維護方便。尤其能實現(xiàn)機械電氣雙閉鎖、自動切換和遠程通訊。