一种电源快速切换系统及其切换方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电源快速切换系统，包括CPU、DSP、A/D转换器、互感器、光耦隔离器、出口继电器、QDJ、电源供应模块和人机交互模块；该CPU与DSP是控制模块，CPU连接人机界面交互模块，与DSP互连实现信号双向传输，DSP连接该A/D转换器与光耦隔离器并接收其输出的数字信号，输出控制出口继电器与QDJ的动作；其控制模块工作方式包括正常手动切换模式、事故切换模式以及非正常切换模式；切换方法包括并联自动切换、并联半自动切换、串联切换和同时切换。本发明专利技术优越性在于：1.系统设备简单且已操作；2.切换条件细致而简单；3.快速热投和同期捕捉技术可实现备用电源不断电自动投入母线，提高供电可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种电源快速切换系统及其切换方法
本专利技术涉及电力系统供电质量管理领域，特别是涉及一种电源快速切换系统及其切换方法。
技术介绍
目前国内变电站进线、母联开关之间均装设备自投装置。备自投装置一般都是由开关位置、检无压，并加适当延时来实现备用电源的自动投入的，即备自投相当于母线低电压“冷投”，同时备自投装置无同期检测功能。备自投在变电站的应用中存在以下问题：1）在部分接入发电厂的110kV变电站，在事故情况下自动投入备用电源时，由于非同期的原因，合闸冲击大，备用电源保护动作，极易造成全站停电的重大事故；备自投装置退出运行时，在一路电源故障时，变电站将停电一半（分裂运行方式）或全站停电（一运一备运行方式）。2）在部分35kV变电站，由于上级电源来自不同的110kV、220kV变电站，35kV变电站双回路电源进线之间存在30°固定角差，双回路不能进行并列合环操作，从而造成双回路电源倒闸操作时一段母线必须停电，操作繁琐。该类型变电站备自投装置，虽然能起到事故情况下的备用电源自投作用，但由于备自投装置无相频检测，备用电源自投时变压器极易受冲击损坏或绝缘老化，缩短使用寿命。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种电源快速切换系统，以适性地切换备用电源和进线电源及其方法。本专利技术揭示了一种电源快速切换系统，包括CPU、DSP、A/D转换器、互感器、光耦隔离器、出口继电器、QDJ、电源供应模块和人机交互模块；所述CPU与所述DSP属于控制模块，所述CPU连接人机界面交互模块、通讯模块、打印机以及实现录波等功能，所述DSP连接所述A/D转换器与光耦隔离器并接收其输出的数字信号，输出控制出口继电器与QDJ的动作；所述互感器输出模拟信号连接A/D转换器，实现模拟量数据采集功能；所述光耦隔离器安全隔离DSP与外部开入；所述外部开入包括9路信号，输入连接光耦隔离器；所述电源供应模块为110V/220V直流电源，包括两对报警和闭锁接点，连接系统各模块；所述人机交互模块包括液晶显示模块、键盘、指示灯以及ARM处理器，所述键盘连接CPU交互数据信息；所述出口继电器用来进行快速自动切换，连接DSP控制输出动作；所述QDJ连接进线电源与出口继电器；所述+E即进线电源，系统控制其快速安全的切除；所述打印串口用来连接打印机与CPU。本专利技术还揭示了用于母线电源快速切换方法，所述CPU与DSP控制模块的工作模式包括正常手动切换模式、事故切换模式以及非正常切换模式；切换方式包括并联自动切换、并联半自动切换、串联切换和同时切换；所述并联自动切换的步骤为：(1)手动起动切换，(2)并联切换条件满足时，合CB3(CB1)开关，(3)当延时满足“并联跳闸延时”定值，并确认CB3(CB1)开关合闸成功后，自动跳开CB1(CB3)开关；所述并联半自动切换的步骤为：（1）手动起动切换，（2）并联切换条件满足时，合上CB3(CB1)开关，跳开CB1(CB3)开关的操作人工完成，（3）若25s内CB1(CB3)开关仍未跳开，装置告警并闭锁切换；所述串联切换的步骤为：（1）手动起动切换，（2）发出跳CB1(CB3)开关命令，待CB1(CB3)开关跳开且切换条件满足时，合上CB3(CB1)开关，（3）当起动切换后，母线1电压与目标分支电压的频差小于“快切频差”定值、相差小于“快切相差”定值时启动快速切换，（4）当母线1电压与目标分支电压的相差等于“同捕越前相角”定值，且母线1电压与目标分支电压的频差小于“同捕允许频差”定值时，启动越前相角切换，（5）当“同捕开关越前时间”定值设定的延时后母线1电压与目标分支电压间的相差为零且母线1电压与目标分支电压的频差小于“同捕允许频差”定值时，启动越前时间切换，（6）当母线1电压幅值低于“残压切换幅值”定值时，启动残压切换，当在“长延时时间”定值设定的延时内上述四种切换条件均不满足时，启动长延时切换；所述同时切换的步骤为：（1）手动起动切换，（2）发出跳CB1(CB3)开关命令，经定值“同时切换合闸延时”后，无论CB1(CB3)开关是否跳开，切换条件满足时即发合CB3(CB1)开关命令。用于母线电源快速切换方法，包括正常手动切换模式、事故切换模式以及非正常切换模式；当该工作模式为正常手动切换模式时，该控制模式判断起动方式通过装置菜单就地起动或通过控制台/DCS远方起动；当该工作模式为事故切换模式时，该控制模式判断起动方式通过保护接点起动；当该工作模式为非正常切换模式时，当该工作模式判断起动方式包含母线失压自动起动、线路无流自动起动和开关偷跳起动；当该工作模式为正常手动切换模式时，该切换判定条件可分为两种，第一种为并联切换，第二种为快速切换、越前相角切换、越前时间切换、残压切换以及长延时切换。第一种切换判定条件的切换方式为并联自动切换和并联半自动切换，第二种切换判定条件的切换方式为串联切换和同时切换；当该工作模式为事故切换时，该切换判定条件为快速切换、越前相角切换、越前时间切换、残压切换以及长延时切换，该切换方式为串联切换和同时切换；当该工作模式为非正常切换时，该切换判定条件为快速切换、越前相角切换、越前时间切换、残压切换以及长延时切换；当该工作模式判断起动方式为母线失压自动起动时，该切换方式为串联切换和同时切换；当该工作模式判断起动方式为线路无流自动起动时，该切换方式为串联切换和同时切换；当该工作模式判断起动方式为开关偷跳起动时，该切换方式为串联切换。本专利技术的优点是：将先进的“快速热投”“同期捕捉”切换理论应用于变电站电源投切系统中，解决110kV变电站有发电厂接入的运行方式下，进线电源线路故障时，造成发电厂非同期并列问题；解决35kV变电站双电源进线间存在±30°角差时，倒闸操作需临时停电的问题。创新采用快速热投技术，防止涌流对发电机组、电容器组及开关所造成的冲击；利用电源有流方向过流闭锁技术，防止备用线路投至故障母线，对保障变电站可靠供电具有重要意义。附图说明图1为本专利技术实例例一电源快速切换系统的示意图。图2为本专利技术实例例一电源快速切换装置面板布置图。图3为本专利技术实例例一电源快速切换装置背板布置图。图4为本专利技术实例例一电源快速切换装置连接应用示意图。图5为本专利技术实例例一无流快速切换起动示意图。图6为本专利技术实例例一开关偷跳快速切换起动示意图。具体实施方式下面结合附图及具体的实施例对本专利技术的内容作进一步的阐述，但实施例仅是本专利技术的较佳实施方式，故凡依本专利技术专利申请范围所述的特征及原理所做的等效变化，均包括于本专利技术专利申请范围内。如图1所示，一种电源快速切换系统，包括有CPU、DSP、A/D转换器、互感器、光耦隔离器、出口继电器、QDJ、电源供应模块和人机交互模块；所述CPU用来对整个系统控制管理，并连接人机界面交互、通讯以及实现录波等功能；所述DSP用来实现数字信号处理，逻辑计算和跳闸出口，采用光纤接口同步通讯，用来连接所述A/D转换器并接收其输出的数字信号；所述互感器用来完成电指标的安全测量工作，实现模拟量数据采集功能；所述光耦隔离器用来向DSP传输外部开入，并实现安全隔离；所述外部开入包括9路信号；所述电源供应模块为110V/220V直流电源，包括两对报警和闭锁接点；所述人机交互模块包括液晶显示模块、键盘、指示灯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源快速切换系统，其特征在于，包括：CPU、DSP、A/D转换器、互感器、光耦隔离器、出口继电器、QDJ、电源供应模块和人机交互模块；所述CPU与所述DSP属于控制模块，所述CPU连接人机界面交互模块、通讯模块、打印机以及实现录波等功能，所述DSP连接所述A/D转换器与光耦隔离器并接收其输出的数字信号，输出控制出口继电器与QDJ的动作；所述互感器输出模拟信号连接A/D转换器，实现模拟量数据采集功能；所述光耦隔离器安全隔离DSP与外部开入；所述外部开入包括9路信号，输入连接光耦隔离器；所述电源供应模块为110V/220V直流电源，包括两对报警和闭锁接点，连接系统各模块；所述人机交互模块包括液晶显示模块、键盘、指示灯以及ARM处理器，所述键盘连接CPU交互数据信息；所述出口继电器用来进行快速自动切换，连接DSP控制输出动作；所述QDJ连接进线电源与出口继电器；所述+E即进线电源，系统控制其快速安全的切除；所述打印串口用来连接打印机与CPU。

【技术特征摘要】
1.一种电源快速切换系统，其特征在于，包括：CPU、DSP、A/D转换器、互感器、光耦隔离器、出口继电器、QDJ、电源供应模块和人机交互模块；所述CPU与所述DSP属于控制模块，所述CPU连接人机界面交互模块、通讯模块、打印机以及实现录波等功能，所述DSP连接所述A/D转换器与光耦隔离器并接收其输出的数字信号，输出控制出口继电器与QDJ的动作；所述互感器输出模拟信号连接A/D转换器，实现模拟量数据采集功能；所述光耦隔离器安全隔离DSP与外部开入；所述外部开入包括9路信号，输入连接光耦隔离器；所述电源供应模块为110V/220V直流电源，包括两对报警和闭锁接点，连接系统各模块；所述人机交互模块包括液晶显示模块、键盘、指示灯以及ARM处理器，所述键盘连接CPU交互数据信息；所述出口继电器用来进行快速自动切换，连接DSP控制输出动作；所述QDJ连接进线电源与出口继电器；所述+E即进线电源，系统控制其快速安全的切除；所述打印串口用来连接打印机与CPU。2.一种电源快速切换方法，其特征在于，所述CPU与DSP控制模块的工作模式包括正常手动切换模式、事故切换模式以及非正常切换模式；切换方式包括并联自动切换、并联半自动切换、串联切换和同时切换；所述并联自动切换的步骤为：(1)手动起动切换，(2)并联切换条件满足时，合CB3(CB1)开关，(3)当延时满足“并联跳闸延时”定值，并确认CB3(CB1)开关合闸成功后，自动跳开CB1(CB3)开关；所述并联半自动切换的步骤为：（1）手动起动切换，（2）并联切换条件满足时，合上CB3(CB1)开关，跳开CB1(CB3)开关的操作人工完成，（3）若25s内CB1(CB3)开关仍未跳开，装置告警并闭锁切换；所述串联切换的步骤为：（1）手动起动切换，（2）发出跳CB1(CB3)开关命令，待CB1(CB3)开关跳开且切换条件满足时，合上CB3(CB1)开关，（3）当起动切换后，母线1电压与目标分支电压的频差小于“快切频差”定值、相差小于“快切相差”定值时启动快速切换，（4）当母线1电压与目标分支电压的相差等于“同捕越前相角”定值，且母线1电压与目标分支电压的频差小于“同捕允许频差”定值时，启动越前相角切换，（5）当“同捕开关越前时间”定值设定的延时后母线1电压与目标分支电压间的相差为零且母线1电压与目标分支电压的频差小于“同捕允许频差”定值时，启动越前...

【专利技术属性】
技术研发人员：马安，董建军，郭会峰，李江龙，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司晋城供电公司，
类型：发明
国别省市：山西,14