多功能变电二次设备双电源切换装置

颜红得，杨永旭

（云南电网有限责任公司玉溪供电局，云南 玉溪 653100）

0 前言

目前仅在全站交流或直流系统进线端配置双电源切换回路，单台二次设备的电源并未冗余配置，存在装置失电的安全隐患。

由于任何时候不允许无监控或无保护运行。据统计，每年由于电源回路异常造成二次设备失电的缺陷不在少数，一旦关键二次设备电源异常，存在保护拒动的风险，一次设备将被迫停运，严重影响着供电的可靠性。同时，《南网设备缺陷管理办法》规定了自动化设备的紧急缺陷处理时限仅为2小时，时间很紧。而电源异常由于影响较大，是发生紧急缺陷的主要原因。可见，加强二次设备电源管理，对于减少缺陷的数量、提高缺陷处理效率、保障设备稳定运行意义重大。针对上述问题，小组在经过市场调查未发现适用设备的情况下，决定研制适用于电力二次设备的双电源综合管理装置。

1 原因分析及确定课题

第一，变电站交流系统或直流系统已具有双电源配置，但交流系统两路UPS（不间断电源）不能并列，两套直流系统也不能并列运行，虽有双电源配置却无法接入终端装置。电力二次设备的工作电源并不统一，保护、测控装置、远动装置常采用220 V直流电源，后台监控机、五防机采用220 V交流电源，网络交换机则可以交、直流电源通用。目前市面上的双电源切换装置只能适用两路交流电源，或适用于两路24 V以下直流电源，不能适应电力二次设备复杂工作电源情况下双电源供电需求。

第二，二次设备工作电源电压有相关规定，明确要求工作电源过压时，为避免损坏设备，应切断电源。目前，交流或直流装置的供电电源均未设计电压检测功能。

第三，目前市面上的双电源切换装置未设计装置故障闭锁功能，若负荷装置内部故障跳开供电电源时，双电源切换装置动作转供至另一路电源，此时另一路电源在故障情况下合闸送电，将对系统造成二次冲击。

第四，二次设备在运行过程中经常发生软件运行异常，需要人工重启来排除缺陷，若能实现远方遥控断电重启功能，将显著缩短缺陷消除时间，节约大量人力成本。

针对现有二次设备供电方式的局限，基于减少二次设备失电事故的要求，结合实际工作提出了“变电二次设备双电源综合管理装置”课题研究，旨在设计一种新的双电源装置，用于重要二次设备的双电源供电，提供交直流通用的输入输出端口，同时兼具电压监测保护、装置故障闭锁、远方遥控重启等功能。

图1 双电源切换装置接线原理图

2 原理及成果展示

原理：设计切换回路借鉴了传统双电源切换的接线原理，主回路为“二进一出”。两路电源接入装置，经继电器相互切换后，输出一路电源给二次设备供电。如图1所示：电源一依次串联继电器K1、K2的常开接点，电源二依次串联继电器K3、K4的常开接点，两路电源均分别通过两个继电器的两副接点隔离切换，形成双极联锁回路，保证了切换的可靠性和安全性。

装置内部结构分层设置，分为装置面板、切换继电器层、布线层、控制模块层，采用统一外壳组装形成双电源综合管理装置，方便人机交互。

图2 双电源切换装置结构设计图

本成果由小组成员全手工制作完成，将进线端子、出线端子、指示灯等功能部件统一布置在面板上，面板可通过锁销打开，方便接线操作和检查回路。

3 创新点

1）“双极连锁式”切换原理的创新。本成果选用4个普通14脚小型继电器，通过互锁组合电路实现了双电源的切换，避免了传统双电源切换装置使用的延时继电器，或复杂的机械传动结构，缩小了设备体积。如图1所示，此种接线方式保证电源一和电源二其中一路供电，杜绝了两路电源的异常并列,保证了电源自动转换的安全性。

2）同时满足交、直流切换，并可快速转换。本成果采用“统一母板”设计，选择通用型快速拔插底座焊接成装置母板，保持接线原理不变，通过更换继电器，即可实现一套装置同时满足交、直流电源切换的要求。

图3 可拔插母板的展示

4 多功能集成的创新

本成果满足规程关于电源冗余配置要求的同时，结合日常运行维护经验，充分考虑论证，增加了电源管理的相关功能，主要包括：

4.1 保证运行电压稳定

按照标准，监控系统电源应在85%～110%额定值范围内正常运行。配置了电压监测模块，可整定定值，当电压不合格时自动切换到另一路电源供电，避免不合格电压长期运行造成设备损坏。

图4 电压监测功能展示

4.2 装置“故障闭锁”功能，避免二次冲击

将负荷装置的“故障闭锁”硬接点引入控制回路闭锁双电源功能，避免装置故障时，投入另外一路电源造成的二次冲击，缩小了事故范围。

图5 故障闭锁功能展示

4.3 “远方遥控”及“就地”重启功能，提高缺陷处理效率

在设备程序需要重启时，可通过调度OCS系统远方遥控重启，省去人员往返的耗时，极大提高了缺陷处理效率。

图6 后台监控机“远方遥控”及装置“就地重启”按钮展示

4.4 “主”回路投退功能，减少故障冲击

第一路电源质量较好时，可选择投入主回路功能，只要一路电源带电，即自动切换至一路电源供电；当“主”回路功能退出时，不会自动切换，减少装置切换次数，保障供电的稳定性。

5 结束语

本成果首创了二次设备“分布式”电源综合管理模式，弥补了交直流系统现有配置的不足。制作了一套能够针对单套二次设备使用的双电源综合管理装置，在满足南网技术规范相关要求的同时，填补了单套变电二次设备电源管理装置的行业空白，真正实现电源冗余配置。

变电站智能自动化系统“无人值班+集中监控”管理模式的全面使用，对设备运行可靠性提出了更高的要求，而目前变电二次设备存在单电源供电、电源故障事件频发等诸多问题。该课题组通过多年研究，结合实际工作经验自主设计并动手制作了能够有效降低二次设备失电造成电网失电事故的风险，同时有助于缩短电源异常类缺陷处理事件，提高设备运维水平，具有行业全面推广价值。