低压智能变电站原理

　　低压智能变电站原理

　　技术背景目前，变电站站用低压交流电源柜通常有两种结构组成，一种变电站站用低压交流电源柜由机柜、双投刀闸、断路器、电流互感器、电压表、电流表、万能转换开关、指示灯、连接母线组装而成；另一种由机柜、刀开、接触器、中间继电器、时间继电器、电流互感器、电压表、电流表、万能转换开关、指示灯、连接母线组装而成。上述两种结构的变电站站用低压交流电源柜，由于所采用的双投刀闸无法实现自动转换，接触器触点容易氧化、发热、抖动、粘住，前者不能实现机械电气双闭锁，后者容易产生两路电源“碰撞”，且继电器回路复杂、故障率高、可靠性差、自动化程度低，不能实现远程通信，无法满足变电站综合自动化系统的要求。

　　发明内容

　　本实用新型的目的，是针对上述变电站站用低压交流电源柜存在的不足，提供一种能实现机械电气双闭锁、自动切换、远程通讯功能的智能型变电站站用低压交流电源柜。

　　本实用新型智能型变电站站用低压交流电源柜，包括机柜，其特征在于机柜内设有自动转换开关、两只断路器、可编程控制器、显示操作模块、电量监测模块、电压监测模块、中间继电器和万能转换开关；所述两只断路器分别连接在自动转换开关与市电连接的功能接口间，与市电连接的功能接口连线分别通过电压监测模块接入可编程控制器；与市电连接的另两路连线通过中间继电器并接入自动转换开关和可编程控制器；自动转换开关ATS的输出端设有与负载连接的接口，自动转换开关的输出接口连线分别通过电流互感器并接电量监测模块，电量监测模块的输出端分别经电压监测模块接入可编程控制器，经万能转换开关接入可编程控制器；可编程控制器通过万能转换开关接有显示操作模块；可编程控制器各输出连线，均通过中间继电器与自动转换开关连接，或设置与中控室报警装置连接的接口。

　　本实用新型智能型变电站站用低压交流电源柜，所采用的自动转换开关具有机械电气双闭锁功能，跷跷板式的机械设计彻底避免了两路电源“碰撞”；自动转换开关的本体为特殊抗湿热材料全密封结构，避免了触点氧化和弧光外泄；可编程控制器可靠性高，通讯能力强(带RS485通讯接口)，使复杂的继电器回路集成于模块之中，自动化程度高，回路设计简单，维修方便；三相四线的电压监测模块使回路的自动化程度更高，动作更加可靠；显示操作模块全中文界面，使操作简单明了方便；智能电量监测模块能监测母线上所有的电气参数，包括三相电压、电流、频率、有功、无功、电度、功率因数、最大值等，并带有RS485通讯接口，可直接接入综合自动化控制网络。

　　本实用新型智能型变电站站用低压交流电源柜，不仅实现了电气和机械双闭锁，从根本上保证了电源的安全可靠切换，还可方便地实现多电量的集中监测，并可根据用户需要接入远程综合自动化控制系统中。高度自动化和远程通讯便于在无人值班变电站实现无人值守。

　　本实用新型智能型变电站站用低压交流电源柜设计科学、结构简单、合理，线路简洁，自动化程度高，维护方便。尤其能实现机械电气双闭锁、自动切换和远程通讯。

　　本实用新型智能型变电站站用低压交流电源柜的具体结构由以下附图和实施例详细给出。

　　图1是智能型变电站站用低压交流电源柜电原理接线示意图。

　　具体实施方式

　　实施例从图1可以清楚地看到智能型变电站站用低压交流电源柜由断路器1QF、2QF，自动转换开关ATS，可编程控制器PLC，显示操作模块TD，电量监测模块AP，电压监测模块1KU、2KU、3KU，中间继电器KM、K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7，指示灯1HW、2HW、1HR、2HR和万能转换开关SA组成。上述器件安装在一面防护等级为IP30的金属机柜内。

　　所述自动转换开关ATS为法国溯高美SIRCOVER-VE型ATS自动转换开关；可编程控制器PLC为西门子S7-200系列PLC可编程控制器；显示操作模块TD为西门子TD200型显示操作模块；电量监测模块AP为法国溯高美DIRIS AP型智能电量监测模块；电压监测模块1KU、2KU、3KU为M3PRC-4W型电压继电器；中间继电器KM、K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7为OMRON的MK3P-I型中间继电器；万能转换开关SA为LW8-10D602/4型万能转换开关。

　　各部件间具体连接结构如下与市电一连接的功能接口1N端直接连接到电压监测模块1KU的N端，同时连接到中间继电器KM的8端，与市电一连接的功能接口1L1、1L2、1L3端分别经保险管1FUa、1FUb、1FUc连接到电压监测模块1KU的R、Y、B端，1L2端另经保险管1FU接中间继电器KM的5端，与市电一连接的功能接口1N、1L1、1L2、1L3各连线同时经断路器1QF接自动转换开关ATS的1N、1R、1S、1T端；与市电二连接的功能接口2N端直接连接到电压监测模块2KU的N端，同时连接到中间继电器KM的9、10端，与市电二连接的功能接口2L1、2L2、2L3端分别经保险管2FUa、2FUb、2FUc连接到电压监测模块2KU的R、Y、B端，2L2端另经保险管2FU接中间继电器KM的2、4端；指示灯1HW跨接在中间继电器KM的5、8端，指示灯2HW跨接在中间继电器KM的2、4和9、10端；与市电二连接的功能接口2N、2L1、2L2、2L3各连线同时经断路器2QF接自动转换开关ATS的2N、2R、2S、2T端。中间继电器KM的1端一路并接自动转换开关ATS的102、402、404端和电量监测模块AP的A端，另一路并接可编程控制器PLC的L1、1L、2L端；中间继电器KM的11端一路并接自动转换开关ATS的103、403、405端和电量监测模块AP的X端，该路同时分别经中间继电器K1、K3、K2接自动转换开关ATS的203、204、205端；另一路并接可编程控制器PLC的N端和中间继电器K4、K5、K6、K7。电压监测模块1KU的18端接可编程控制器PLC的I0.0端，电压监测模块2KU的18端接可编程控制器PLC的I0.1端，电压监测模块1KU的15端和电压监测模块2KU的15端之连线并接自动转换开关ATS的302端、可编程控制器PLC的L+端、电压监测模块3KU的15端和万能转换开关SA的13端。自动转换开关ATS的202、203、204、205端分别经中间继电器K1、K2、K3接可编程控制器PLC的Q0.0、Q0.1、Q0.2端，自动转换开关ATS的303、304、305端分别接可编程控制器PLC的I0.5、I0.4、I0.3端；自动转换开关ATS的N、U、V、W端为电源柜的电源输出端接口，其N端并接入电量监测模块AP的Vn端和电压监测模块3KU的N端，U、V、W端分别经电流互感器TAa、TAb、TAc接电量监测模块AP的S1、S2，同时并接入电量监测模块AP的V1、V2、V3端和电压监测模块3KU的R、Y、B端，电量监测模块AP的RS485接口端接万能转换开关SA的6、8端。电压监测模块3KU的18端接可编程控制器PLC的I0.2端。可编程控制器PLC的输出端Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6分别通过中间继电器K4、K5、K6、K7设置与中控室报警装置连接的接口，可编程控制器PLC的2、3、7、8端分别经万能转换开关SA接显示操作模块TD。电量监测模块AP的输出V1、V2、V3端均设有保险管3FUa、3FUb、3FUc。中间继电器KM的输入端设有指示灯1HW、2HW。自动转换开关ATS的403端和405端设有指示灯1HR、2HR。

　　智能型变电站站用低压交流电源柜的工作原理和过程通过可编程控制器PLC监测两路电源进线的状态和控制自动转换开关ATS的自动切换，来实现在两路电源进线的条件下保证输出母线不间断供电。根据具体情况可设定五种运行模式一、固定电源一供电时，可编程控制器PLC控制自动转换开关ATS固定闭合到I位，把市电一送到负载母线供电；二、固定电源二供电时，可编程控制器PLC控制自动转换开关ATS固定闭合到II位，把市电二送到负载母线供电；三、停止供电时，可编程控制器PLC控制自动转换开关ATS固定闭合到0位，即同时断开电源一和二，这时负载母线上不带电，停止供电；四、电源一为主供电源时，若可编程控制器PLC检测到电源一正常，则可编程控制器PLC控制自动转换开关ATS闭合到I位，把市电一送到负载母线供电，否则可编程控制器PLC控制自动转换开关ATS闭合到II位，把市电二送到负载母线供电，若可编程控制器PLC检测到电源一恢复正常，则可编程控制器PLC控制自动转换开关ATS闭合到I位，重新把市电一送到负载母线供电，保证输出母线不间断供电；五、电源二为主供电源时，若可编程控制器PLC检测到电源二正常，则可编程控制器PLC控制自动转换开关ATS闭合到II位，把市电二送到负载母线供电，否则可编程控制器PLC控制自动转换开关ATS闭合到I位，把市电一送到负载母线供电，若可编程控制器PLC检测到电源二恢复正常，则可编程控制器PLC控制自动转换开关ATS闭合到II位，重新把市电二送到负载母线供电，保证输出母线不间断供电。

　　本实施例，通过万能转换开关SA选择本地或远程控制，选择本地控制时，上述五种工作模式通过TD设定；选择远程控制时，工作模式由上位计算机设定。

　　本实施例，一台设备独立运行可实现双电源输入单母线输出的供电运行方式，两台设备并列运行可实现双电源输入单母线分段输出的供电运行方式。

　　本实施例，可自动进行告警(母线电压异常、过负载、站用电源消失等)事件记录和开关变位(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)事件记录，并通过RS485传送到综合自动化控制网的上位计算机。

　　本实施例，通过智能电量监测模块，实现负载母线上所有电气参数(包括三相电压、三相电流、频率、有功、无功、电度、功率因数等)的巡检和就地显示，并通过RS485传送到综合自动化控制网的上位计算机。

　　权利要求1.一种智能型变电站站用低压交流电源柜，包括机柜，其特征在于机柜内设有自动转换开关、两只断路器、可编程控制器、显示操作模块、电量监测模块、电压监测模块、中间继电器和万能转换开关；所述两只断路器分别连接在自动转换开关与市电连接的功能接口间，与市电连接的功能接口连线分别通过电压监测模块接入可编程控制器；与市电连接的另两路连线通过中间继电器并接入自动转换开关和可编程控制器；自动转换开关ATS的输出端设有与负载连接的接口，自动转换开关的输出接口连线分别通过电流互感器并接电量监测模块，电量监测模块的输出端分别经电压监测模块接入可编程控制器，经万能转换开关接入可编程控制器；可编程控制器通过万能转换开关接有显示操作模块；可编程控制器各输出连线，均通过中间继电器与自动转换开关连接，或设置与中控室报警装置连接的接口。

　　2.根据权利要求1所述的智能型变电站站用低压交流电源柜，其特征在于电量监测模块AP的输出V1、V2、V3端均设有保险管3FUa、3FUb、3FUc。

　　3.根据权利要求1或2所述的智能型变电站站用低压交流电源柜，其特征在于中间继电器KM的2、4端和5端分别设有保险管1FU、2FU。

　　4.根据权利要求1或2所述的智能型变电站站用低压交流电源柜，其特征在于中间继电器KM的输入端设有指示灯1HW、2HW。

　　5.根据权利要求1或2所述的智能型变电站站用低压交流电源柜，其特征在于自动转换开关ATS的403端和405端设有指示灯1HR、2HR。

　　6.根据权利要求3所述的智能型变电站站用低压交流电源柜，其特征在于中间继电器KM的输入端设有指示灯1HW、2HW。

　　7.根据权利要求3所述的智能型变电站专用低压交流电源柜，其特征在于ATS自动转换开关3的403端和405端设有指示灯1HR、2HR。

　　专利摘要一种智能型变电站站用低压交流电源柜，包括机柜，其特征在于机柜内设有自动转换开关、两只断路器、可编程控制器、显示操作模块、电量监测模块、电压监测模块、中间继电器和万能转换开关SA。本电源柜不仅实现了电气和机械双闭锁，从根本上保证了电源的安全可靠切换，还可方便地实现多电量的集中监测，并可根据用户需要接入远程综合自动化控制系统中。高度自动化和远程通讯便于在无人值班变电站实现无人值守。其设计科学、结构简单、合理，线路简洁，自动化程度高，维护方便。尤其能实现机械电气双闭锁、自动切换和远程通讯。