探討配電系統(tǒng)雙電源自動(dòng)投切裝置的選型

　　摘要：智能雙電源裝置即存在常用及備用兩組電源，當(dāng)常用電源出現(xiàn)異常情況時(shí)，可以自動(dòng)切換到備用電源。一般情況下，智能雙電源裝置主要由開關(guān)部分與控制部分組成，開關(guān)部分由電機(jī)采用機(jī)械聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)控制。而控制部分通過判斷電壓的異常情況來判定是否需要切換備用電源。智能雙電源裝置有效地提高了供電的可靠性，在醫(yī)院、商場等人流密集、用電量大的地方等應(yīng)用廣泛。通過研究配電系統(tǒng)雙電源自動(dòng)投切裝置的選型問題，可以更好地提高智能雙電源裝置的應(yīng)用質(zhì)量。

　　關(guān)鍵詞：自動(dòng)投切系統(tǒng);電路; 開關(guān)過電壓

　　引言

　　分布式發(fā)電、交互式供電是智能供電模式的主要體現(xiàn)。負(fù)荷用電量與總?cè)萘恳�相互匹配，電能損耗要及時(shí)得到補(bǔ)償，保證供電電壓穩(wěn)定，就需對電能供應(yīng)動(dòng)態(tài)和誤差波動(dòng)情況實(shí)現(xiàn)快速而精確的控制，避免出現(xiàn)欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償現(xiàn)象�，F(xiàn)提出一種基于微機(jī)監(jiān)控的電能補(bǔ)償自動(dòng)投切系統(tǒng)，通過必要的人工干預(yù)，避免外部干擾導(dǎo)致采樣參數(shù)波動(dòng)誤差加大而影響負(fù)荷電能補(bǔ)償效果。

　　作者：張通永

　　1雙電源自動(dòng)切換裝置的原理

　　掌握雙電源自動(dòng)切換裝置的工作原理是研究雙電源自動(dòng)投切裝置選型問題的前提條件�？傮w而言，雙電源自動(dòng)切換裝置由單個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)及其他重要電器構(gòu)成�？梢杂行ПO(jiān)測到三相電壓的異常(包括過壓、失壓、欠壓、斷相以及頻率偏差等)，當(dāng)任何一項(xiàng)出現(xiàn)異常，雙電源自動(dòng)切換裝置均可以自動(dòng)由異常的電源切換到正常的電源，確保供電。

　　配電論文范例：我國配電自動(dòng)化的現(xiàn)狀分析綜述

　　2自動(dòng)投切系統(tǒng)的構(gòu)成

　　設(shè)計(jì)的電能補(bǔ)償自動(dòng)投切系統(tǒng)，主要由數(shù)據(jù)采集電路、電能補(bǔ)償與投切電路、微機(jī)控制電路組成。數(shù)據(jù)采集電路，用于實(shí)時(shí)采集負(fù)荷參數(shù)即負(fù)荷的電流值和電壓值。電能補(bǔ)償與投切電路，用于對負(fù)荷進(jìn)行電能補(bǔ)償。微機(jī)控制電路，負(fù)責(zé)根據(jù)實(shí)時(shí)采集的負(fù)荷參數(shù)控制電能補(bǔ)償與投切電路的投切狀態(tài)。

　　3雙電源自動(dòng)投切裝置的選用

　　雙電源自動(dòng)切換裝置(Automatic Transfer Switching Equipment，ATSE)應(yīng)用于低壓供電系統(tǒng)，其工作環(huán)境為低于1000伏特的交流電或低于1500伏特的直流電。在緊急供電環(huán)境中可以在兩組電源中進(jìn)行切換，并同時(shí)截?cái)嘭?fù)載電流。雙電源自動(dòng)切換裝置分為PC級整體式雙電源以及CB級雙斷路器式雙電源。CB級雙斷路器式雙電源相較于PC級整體式雙電源多了一個(gè)短路保護(hù)功能，但是實(shí)際上PC級整體式雙電源的可靠性卻要優(yōu)于CB級雙斷路器式雙電源。

　　4電能補(bǔ)償與投切電路

　　電能補(bǔ)償與投切電路包括按照信號傳輸方向依次相連接的斷路器、電抗器組、晶體管組、電容器組、遙信隔離單元。斷路器用于控制電能補(bǔ)償與投切電路的投入與切除。電抗器組包括并聯(lián)的感性阻抗和電抗器，用于過濾干擾信號，濾除電能補(bǔ)償與投切電路中的干擾信號，對負(fù)荷的電能傳輸線路進(jìn)行隔離濾波，以減少負(fù)荷運(yùn)行時(shí)電能傳輸線路的波動(dòng)，保證電能傳輸不受干擾。晶體管組包括若干個(gè)并聯(lián)的單向?qū)�通和反向截止的晶體管，每個(gè)晶體管只負(fù)責(zé)控制其對應(yīng)的電容器的投入與切除。晶體管既具有二極管導(dǎo)通的功能，又具有反向截止而防止擊穿電容器的功能。晶體管作為開關(guān)使用，它能自冷散熱，使用壽命長。電容器組包括若干個(gè)并聯(lián)的電容器，每個(gè)電容器對應(yīng)一個(gè)負(fù)荷，對相應(yīng)的負(fù)荷進(jìn)行電能補(bǔ)償。遙信隔離單元負(fù)責(zé)將斷路器的閉合或斷開狀態(tài)、晶體管組中各個(gè)晶體管的閉合或斷開狀態(tài)發(fā)送至微機(jī)控制電路的主控制器中。

　　5智能補(bǔ)償技術(shù)

　　5.1選擇補(bǔ)償方式

　　首先，應(yīng)用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償和固定補(bǔ)償?shù)慕M合，因?yàn)楹唵蔚墓潭ㄑa(bǔ)償不再符合實(shí)際要求，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)能夠更好地應(yīng)對負(fù)載變化。二、它們相輔相成的方式。低壓系統(tǒng)中單相和三相設(shè)備較多，但簡單的三相補(bǔ)償模型不能滿足需求，因此應(yīng)采用綜合補(bǔ)償技術(shù)。

　　5.2無功補(bǔ)償點(diǎn)確定

　　無功補(bǔ)充裝置可以有效地減少負(fù)荷線路中電能的損耗，提供供電質(zhì)量。但是補(bǔ)償點(diǎn)需要科學(xué)地確定好，只有確定好了補(bǔ)償點(diǎn)，才能更好地讓負(fù)荷電壓得以優(yōu)化。通常情況下，用功損耗主要包括有功與無功電流，補(bǔ)償電容器的安裝可以最大限度地減少無功電流，這樣的話，有功損耗也就相應(yīng)地降低了。補(bǔ)償點(diǎn)的計(jì)算，需要在每個(gè)節(jié)點(diǎn)最佳容量補(bǔ)償?shù)那闆r下，從大到小依次降低有功線損的排列，從而將備選補(bǔ)償點(diǎn)計(jì)算出來。補(bǔ)償點(diǎn)的選擇通常選在節(jié)點(diǎn)處，如果要計(jì)算出最佳補(bǔ)償點(diǎn)，還需要利用非節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)計(jì)算補(bǔ)償算法，確定出最佳的補(bǔ)償點(diǎn)。

　　5.3無功控制措施

　　基于智能控制理論，通過自動(dòng)電容平衡靜電放電實(shí)現(xiàn)智能配電。選擇最合適的電容器組，根據(jù)配電系統(tǒng)三個(gè)階段功耗各個(gè)階段的實(shí)際尺寸提高補(bǔ)償精度。首先，在Smart系統(tǒng)中設(shè)置“電源開/關(guān)”和“電涌保護(hù)器”的值。然后通過無功功率設(shè)置投標(biāo)限制。設(shè)置切削延遲，相應(yīng)調(diào)整延遲時(shí)間，并設(shè)置與組相切接觸的間隔。

　　5.4確定容量時(shí)出錯(cuò)

　　重要的是不要對設(shè)備設(shè)計(jì)進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償以補(bǔ)償容量檢測。補(bǔ)償是適當(dāng)?shù)�，過大或過小而無法補(bǔ)償。過電壓、過補(bǔ)償?shù)戎挥性谘a(bǔ)償處于合理范圍內(nèi)時(shí)才能有效避免，從而優(yōu)化電容器的冷卻效果，提高容量安全性。合理確定補(bǔ)償容量可提高電壓水平，減少線路損耗，最終導(dǎo)致作用增大。

　　5.5綜合配電監(jiān)控功能

　　除了補(bǔ)償功能外，智能補(bǔ)償設(shè)施還需要配電監(jiān)控功能。電力變壓器的電參數(shù)主要包括通信、記憶和數(shù)據(jù)記錄，而測量機(jī)制主要支持網(wǎng)絡(luò)安全有序運(yùn)行的重要數(shù)據(jù)。

　　6選用要點(diǎn)

　　額定接通與分?jǐn)嗄芰�均是廠家在出場出廠時(shí)已經(jīng)明確規(guī)定的，需要配合實(shí)際電路選用。而短時(shí)耐受能力只能在PC級整體式自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器上試驗(yàn)。自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)電器的轉(zhuǎn)換時(shí)間、額定接通、分?jǐn)嗄芰σ约岸虝r(shí)耐受能力等是選用要點(diǎn)。首先，轉(zhuǎn)換時(shí)間共包含五類概念，其中的最小斷電時(shí)間概念以及總轉(zhuǎn)換時(shí)間概念最有實(shí)用價(jià)值。當(dāng)確認(rèn)轉(zhuǎn)換時(shí)間時(shí)，要明確計(jì)算動(dòng)作時(shí)間時(shí)不要加入延時(shí)，而計(jì)算其他時(shí)間時(shí)應(yīng)該加入延時(shí)。其中，影響最小斷電時(shí)間的主要決定性因素為開關(guān)本體的固有轉(zhuǎn)換速度。開關(guān)主體的轉(zhuǎn)換時(shí)間可以小于5ms，而勵(lì)磁驅(qū)動(dòng)的最小轉(zhuǎn)換時(shí)間為0.1s。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的最小轉(zhuǎn)換時(shí)間一般均大于1.5s。我國對于不同用電場合允許的轉(zhuǎn)換時(shí)間不同，計(jì)算機(jī)及信息系統(tǒng)根據(jù)其級別不同，其轉(zhuǎn)換允許時(shí)間為0.004s至1.5s之間。而一般應(yīng)急區(qū)域的照明系統(tǒng)小于5s即可，醫(yī)療器械設(shè)備中0級情況當(dāng)采用不間斷自動(dòng)供電。在選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要判定其轉(zhuǎn)換時(shí)間。

　　7無功補(bǔ)償自動(dòng)投切電路

　　投切系統(tǒng)的智能性體現(xiàn)在根據(jù)無功補(bǔ)償電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，按負(fù)荷等級的重要程度區(qū)別電容器和電抗器的投入順序及斷路器切斷的時(shí)間，自動(dòng)選擇補(bǔ)償電路中的無功補(bǔ)償器來提高功率因子，自動(dòng)投入與切除電容器。無功補(bǔ)償電路的電氣設(shè)備連接依次是低壓側(cè)供電母線、斷路器開關(guān)、電抗器、晶體管組閥、電容器組和接地線。需要特別注意的是電抗器和電容器組的先后位置順序。先保證感性阻抗線路與負(fù)荷的穩(wěn)定和無諧波干擾，同時(shí)投入容性補(bǔ)償，滿足電能補(bǔ)償要求。因此，將晶體管觸發(fā)閥置于電抗器和電容器組之間。串聯(lián)的電感用來抑制高次諧波，穩(wěn)定供電質(zhì)量。

　　結(jié)束語

　　雙電源自動(dòng)切換裝置在我國的工業(yè)發(fā)展和民生建設(shè)中具有重要意義。在選用的過程中一定要慎之又慎，以實(shí)際需要的雙電源自動(dòng)切換裝置參數(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合轉(zhuǎn)換條件以及使用類別需要等要素，進(jìn)行科學(xué)化的選用。

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