厂用400 V PC母线电源ECS自切逻辑的改进

葛圣宇

（上海上电漕泾发电有限公司，上海201507）

0 引言

BZT（备用电源自动投入装置）是电力系统中非常重要的电气装置，在较低电压等级的用户供电系统，特别是0.4～35 k V系统中常采用BZT，以保证自动化生产供电不中断，并避免引起生产装置因失电而停车的严重后果，对提高多电源供电负荷的供电可靠性，保证连续供电有着重要的作用。备自投有进线备自投、母联备自投等多种类别，本文所述的母联备自投即在一路电源失电时执行残压切换，合上分段母联开关，保证母线的持续供电。在ECS［电气控制系统，为机组分散控制系统（DCS）的一部分］中采用软逻辑模块实现该功能是目前一种较为简单的备自投实现方法。

1 漕泾电厂400 V厂前区PC电源ECS自切逻辑概述

漕泾电厂400 V厂前区PC电源（图1）自切改造于2014年1C02检修中完成，目前由ECS软逻辑控制，为双方向切换。

图1 400 V厂前区PC段部分一次接线图

具体切换逻辑如下：

（1）厂前区变B故障，厂前区变A带400 V厂前区变B段母线运行逻辑条件：1）400 V厂前区A／B段母联断路器处于分闸位置；2）400 V厂前区A／B段母联断路器保护未动作；3）400 V厂前区A／B段母联断路器无异常；4）400 V厂前区A段电源进线断路器处于合闸位置；5）400 V厂前区B段电源进线断路器处于分闸位置；6）厂前区变B低压侧接地保护未动作；7）400 V厂前区A段母线有压（U＞80 V）；8）母联断路器自投软压板处于投入位置（A段失电同理）。

（2）由厂前区变A经母联开关带厂前区B段母线运行切换为由厂前区变B带B段母线运行逻辑条件：1）400 V厂前区A段电源进线断路器处于合闸位置；2）400 V厂前区B段电源进线断路器处于分闸位置；3）400 V厂前区B段电源进线断路器无异常；4）厂前区变B低压侧接地保护未动作；5）400 V厂前区A／B段母联断路器处于分闸位置；6）400 V厂前区B段母线电压有压（U＞80 V）；7）进线断路器自投软压板处于投入位置（另一段同理）。

切换过程说明：（1）拉开母联断路器自投软压板，投入进线断路器自投软压板；（2）手动拉开400 V厂前区A／B段母联断路器，判进线断路器满足合闸条件后自动合闸。

2 上述自切逻辑缺点分析

2.1 切换逻辑之间有干扰

由于逻辑条件采用的是无延时的开关状态量，故2个切换逻辑（自合母联、自合进线）之间互有干扰，若用同一块投退软压板进行闭锁，在故障恢复、拉开母联断路器时，会同时满足逻辑1、2的条件，造成逻辑无法继续的情况出现，所以需要分别用2块投退软压板进行闭锁。

2.2 压板投退工作繁复

2块投退软压板同时只能投入一块，系统正常运行状态下（即变压器分别带相应段母线，母联断路器分闸）投入母联断路器自投压板，拉开进线断路器自投压板。当需要进行进线开关自合逻辑时，拉开母联断路器自投压板，投入进线断路器自投压板。当切换完成，恢复正常运行工况后，还需将压板摆放至初始位置。这不仅加大了人工操作量，也产生了一定安全隐患。

2.3 保护动作闭锁切换逻辑不完善

当厂前区变低压侧接地保护动作时，该逻辑会闭锁母联断路器的自合闸，防止合于故障，造成故障范围扩大。但若厂前区变A低压侧接地保护误动作，跳开厂前区A 400 V进线开关，这时由于保护动作，逻辑1被闭锁，母联不会自合闸。但当运行人员检查无故障复位保护装置时，由于此时断路器状态满足切换条件，保护闭锁条件消失后，电源自切合闸逻辑将会运行，造成不必要的麻烦。目前的解决方法是，在复归保护装置前，需将母联断路器软压板置于拉开状态。

3 改进后的切换逻辑

改进后的切换逻辑如图2、图3所示。

3.1 改进内容

（1）逻辑1不再由进线断路器分位直接启动，而是判断母线失压条件，同时逻辑出口2 s（TIME2）延时再分进线断路器。（2）400 V厂前区A／B段母联断路器分闸位置增加了10 s的持续延时判别条件（TIME1）。（3）逻辑2条件里增加了400 V厂前区A／B段母联断路器合闸位置，同时增加了3 s（TIME3）的延时条件。（4）2个逻辑共用一块自动切换功能投退软压板。（5）增加了闭锁：切换动作一次后闭锁切换功能60 s。（6）增加了保护动作后自保持的切换闭锁功能。

3.2 改进说明

图2 400 V厂前区PC段电源自动合闸逻辑1

图3 400 V厂前区PC段电源自动合闸逻辑2

（1）原先的逻辑1以进线断路器分闸位置为主要判别条件，若厂前区6 k V断路器跳闸，联跳厂前区400 V断路器，而400 V断路器拒跳，此时400 V厂前区PC段已经失电，但由于没有收到400 V进线断路器分闸位置，则自切逻辑不会启动。所以改为以母线失压为判别条件，当母线失压后，经2 s延时再分一次进线断路器，接收到进线断路器分闸位置信号后，自动合母联断路器。这样也避免了进线断路器实际位置未分开，误合母联倒送电的情况发生。（2）由于逻辑1与逻辑2共用一块投退软压板，为避免互相干扰，在逻辑1的母联断路器分闸位置条件里增加了10 s的延时判别条件，母联断路器分闸位置信号必须保持10 s以上才满足逻辑1切换条件，这样就避免了需要逻辑2启动时（即手动分母联断路器，自动合进线断路器），分母联断路器后，逻辑1抢先动作，误再合母联断路器的情况发生。（3）原先的逻辑2是利用单独的软压板（进线开关自投压板）在正常工况自我闭锁，改进的逻辑1、2共用一块投退压板，同时逻辑2内增加了3 s前母联断路器为合闸状态的条件，保证逻辑2的合进线断路器逻辑正确工作在手动分母联断路器的切换过程中。如果没有这条判别条件，那么在正常运行工况下，由于母联断路器是分闸状态，当进线断路器偷跳或运行人员手动操作分开进线断路器时，逻辑2均会误动作。（4）由上述说明，2个切换逻辑完全可以共用一块切换投退软压板，不再需要2块压板之间繁琐的投退操作。（5）切换的自我闭锁逻辑如图4所示。只要接收到一次进行电源断路器分、合闸的信号后，无论是否满足切换条件，闭锁所有切换功能并保持60 s，60 s后解除切换闭锁。防止切换多次动作于故障以及切换逻辑混乱的情况发生。（6）利用RS触发器来实现保护动作后持续闭锁切换逻辑的功能（图5），以防止复归保护信号后切换逻辑的误动作。逻辑真值表如表1所示。

图4 电源切换自我闭锁逻辑

图5 保护动作时切换的闭锁与复归

表1 逻辑真值表

RS触发器4种状态分析如下：

［1］即厂前区变A 400 V开关保护动作（S＝1），复归按钮为初始状态（R＝0），此时输出Qn＋1＝0，即闭锁切换逻辑。

［2］若此时复归保护动作信号（S＝0），复归按钮不操作（R＝0），此时Qn＋1＝Qn，即输出保持上一个状态，为［1］的最终状态，即Qn＋1＝Qn＝0，依旧闭锁切换逻辑。

［3］若此时复归保护动作信号（S＝0），然后按下切换复归按钮（R＝1），此时Qn＋1＝1，即解除逻辑闭锁功能。

［4］S＝1、R＝1时，RS触发器为不确定状态。其实S＝1、R＝1时，Qn＋1＝1，为确定态，只是R和S同时置1时，由于与非门响应有延时，而2个门延时略有不同，哪个门先动，触发器即保持哪个状态。当然实际操作过程中不会发生保护动作与按下切换复归按钮同时发生的情况，这里就不做深究了。

可以看到，RS触发器实现了保护动作后持续闭锁切换逻辑，同时复归保护信号与切换逻辑闭锁后方解开闭锁的功能，省去了复归保护信号前退出切换逻辑的操作步骤，减少了安全隐患。

4 结语

通过对切换逻辑的改进，达到了简化逻辑结构、完善逻辑功能的目标。然而由于各厂运行方式不尽相同，不同母线段接线方式与运行工况也存在差异，同时ECS系统本身存在运算周期时间，实际使用的自切逻辑还需要在现场校验过程中进行调整与修改。

［1］薛森贤，文界强.厂用400 V PC母线电源故障切换方式的改进［J］.中国科技信息，2013（6）

［2］王少龙，胡云芳.基于PLC的变电站站用电源备自投系统设计［J］.电工技术，2013（7）