《电气自动化》2012年第34卷第2期
自动控制系统与装置
Automatic Control Systems ＆Equipments
进线保护、备自投、自复位功能一体化装置
张自民，章学民，汤代胜
（上海正泰电气技术中心，上海201614）
摘
要：在输配电系统中，为了提高电力系统的供电可靠性，电网供电普遍采用一主一备模式，即：当主工作电源出现故障不能正常供
电时，由备自投装置将负荷自动切换到备用电源供电，从而保证不间断对用户供电。对一主一备进线系统的工程典型配置方案、充放电逻辑、动作逻辑进行分析、优化，提出了进线保护、备自投、自复位功能一体化装置的方案，主要针对一主一备进线系统，且需要主进线电源正常既自动投入运行的系统。可以简化系统设计、降低工程造价成本、方便运行值班人员的操作，等等。
关键词：备自投；进线保护；进线备自投；自复位；微机保护
［中图分类号］TM76［文献标志码］A ［文章编号］1000－3886（2012）02－0064－02
Lead-in Line Protection ，Reserved Automatic Switching ，
Self-resetting Multi-functional Integrated Device
ZHANG Zi-min ，ZHANG Xue-min ，TANG Dai-sheng
（Shang Hai Chint Electic Technology Center．Shanghai 201614，China ）
Abstract ：In power transmission and distribution system ，Power supply commonly used in a master-standby mode in order to improve power
system reliability ，That is When the main power failure does not to supply electricity the automatic stand-by power switching device will automatically switch to standby power ，To ensure uninterrupted power supply to users．This paper has analyzed and optimized in line system based on master-standby mode ，then typical configuration scheme ，charge and discharge logic and action logic of lead-provide integrated Device Solutions to lead-in line protection ，reserved automatic switching and Self-resetting Multi-functional ，The device is primarily for lead-in line system ．The device can be used to simplify project design ，reduce project cost ，easy to run the operation on duty ，and so on．
Keywords ：Reserved Automatic Switching ；Lead-in Line Protection ；Lead-in Line auto-switch-on ；Microcomputer protection
0引言
［1－3］
BZT2。BZT1针对进线一，台进线备投装置BZT1、实现进线一的
的工程典型配
保护功能、备自投自复位功能；BZT2针对进线二，实现进线二的保护功能和备自投功能。
BZT1的充电条件如（1）、动作条件如（2）
UL 1＞U YYSET ＆＆DL1分位＆＆DL 2合位＆＆备自投功能投入
满足以上条件后，经5s 延时，备自投充满电。
UL 1＞U YYSET
满足以上条件备自投动作首先跳开DL2，再合DL1。BZT2的充电条件如（3）、动作条件如（4）
UL 1＞U YYSET ＆＆UL 2＞U YYSET ＆＆DL1合位＆＆DL2分位＆＆备自投功能投入
满足以上条件后经15s 延时，备自投充满电。
UL 1＜U SYSET ＆＆UL2＞U YYSET ＆＆IA1＜I WLSET ＆＆
IB 1＜I WLSET ＆＆IC1＜I WLSET
满足以上条件备自投动作首先跳开DL 1，再合DL 2。
图1
进线备自投系统图
本文对需自复位功能的进线备自投系统
充放电逻辑、动作逻辑进行分析、优化，提出了进线保护、置方案、
备自投、自复位功能一体化装置的方案，并对采用该方案的装置充放电逻辑、动作逻辑进行了探讨，并给出了所需要的硬件资源、
充放电逻辑、动作逻辑的软件模型。
——山西潞安太阳能科技有限责该方案已运用于实际项目—
任公司园区箱变项目，得到了用户方的认同
。
（1）（2）
1一主一备进线系统
进线备自投系统如图1
所示。
系统介绍：图1为进线备用电源自动投入系统典型接线图。进线一为主电源，进线二为备用当进线一故障暂停送电电源，
时，进线二投入运行。若进线一则系统自动的断开进故障排除，
线二电源、把负荷切换到进线一，恢复主电源供电。
（3）
（4）
注：U YYSET 系统有压定值U SYSET 系统无压定值I WLSET 系统无流定值
1．1传统的一主一备进线系统二次部分配置方案
针对图一所示的进线备投系统，常规情况下二次系统配置2
1．2采用一体化装置的方案
针对图1的系统，若二次系统采用一体化装置，则只用一台
备自投装置就可以完成对进线一、进线二的保护功能、备自投功
收稿日期：2011－08－04
能、进线自复位功能。
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2一体化装置对装置硬件的要求
若要实现对进线一、进线二的保护功能需采集进线一、进线
｝
void selfreset_recharge（｛
IF （备自投投入＆＆备自投未充电＆＆没有放电条件）｛
IF （UL1＞UYYSET ）
｛
置充电启动标志；充电计时开始；IF （充电时间＞15s ）｛
置充电标志；
清充电启动标志；备自投充电计数器清零；｝｝｝｝
）
IB 1、IC 1、IA 12、IB 2、IC 2。二电流IA 1、
UL 2。要实现备自投功能需采集进线的电压UL 1、
DL 2断路器的位置；一路开关量输入，同时，还要采集DL 1、用于识别是否要闭锁备自投功能；要保留4个出口，用来跳、合DL 1、DL 2断路器。
综上所述，若要完成对进线一、进线二的保护功能、备自投功能、自复位功能，则要求一体化装置的最小硬件配置如下：
8路模拟量输入、3路开关量输入、4路开关量输出。
3一体化装置充电逻辑、动作逻辑
一体化装置的充电逻辑包含两部分，即包含备自投功能充
电、自复位功能充电。
DL 2在跳位时满足条件（3）时备自投功能充当DL 1在合位、
DL 2在合位时瞒住条件电，满足条件（4）时动作；当DL 1在跳位、（1）自复位功能充电，满足条件（2）时动作。
逻辑图如图2所示
：
程序中，是调用void reclose_recharge（eset_recharge（
void reclose_｛
IF （备自投未投入）IF （闭锁备自投）IF （DL1合位）IF （DL2跳位）
放电标志|=0x01；放电标志|=0x02；
ELSE 放电标志＆=0xFE ；ELSE 放电标志＆=0xFD ；
放电标志|=0x04；放电标志|=0x08；
ELSE 放电标志＆=0xFB ；ELSE 放电标志＆=0Xf7；｝
动作逻辑软件模型：void reclose_start（｛
）
）还是调用void selfr-
），DL2的位置判断。根据DL1、
discharge
（
）
放电逻辑软件模型：
图2一体化装置充放电、动作逻辑图
4一体化装置充放电、动作逻辑软件模型
智能型一体化装置中，软件部分按功能划分可分为保护、备
自投。备自投部分又可分充电逻辑、放电逻辑、动作逻辑。
充电逻辑软件模型：
void reclose_recharge（｛
IF （备自投投入＆＆备自投未充电＆＆没有放电条件）｛
IF （UL 1＞UYYSET ＆＆UL 2＞UYYSET ）｛
置充电启动标志；充电计时开始；IF （充电时间＞15s ）｛
置充电标志；
清充电启动标志；备自投充电计数器清零；
｝｝
｝
）
IF （充电标志＆＆对侧电压＞U YYSET ＆＆本侧无压）置备自投启动标志；
IF （备自投启动标志＆＆备自投投入）｛
置备自投动作标志；
备自投动作开始计时；IF （计数时间＞TT ）｝
置备自投出口标志；
调用备自投出口逻辑函数；
5结束语
本文主要分析了需要自复位功能的进线备投系统的特点，在
提出了进线保护、备投、自复位功能一体化装置的方此基础上，
案，讨论了一体化装置的硬件配置，分析了进线备投、自复位功能的充放电条件、动作条件，并给出了充放电逻辑、动作逻辑的软件模型。
（下转第67页）
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进行并联，并联后的MOSFET 组承受这个最大电流即可。同时，还须计算导通损耗。在实际情况下MOSFET 在导电过程中会有电能损耗，这称之为导通损耗。MOSFET 在导通时近似一个可变由MOSFET 的RDS （ON ）所确定，并随温度变化而变化。器电阻，
件功率耗损可由I ˑ I ˑ RDS （ON ）计算，由于导通电阻随温度变化，因此功率耗损也会随之变化。对MOSFET 施加的电压VGS RDS （ON ）就会越小。对于该应用，越高，可采用较高的VGS 电在工作过程中RDS （ON ）电阻会随着电流轻微上升。压，
（3）热要求的确定
选择MOSFET 的下一步是计算系统的散热要求，必须考虑两种不同的情况，即最极端情况和真实情况。为确保MOSFET 采用针对最极端情况的计算结果，因为这个结果提供更大的安全余量。在MOSFET 的Datasheet 上有一些测量数据；比如封装器件以及最大的结温。的半导体结与环境之间的热阻，
器件的结温等于最大环境温度加上热阻与功率耗散的乘积（结温=最大环境温度+［）。根据这个方程可热阻ˑ 功率耗散］解出系统的最大功率耗散=I ˑ I ˑ RDS （ON ）。由于设计人员已因此可以计算出不同温度下的确定将要通过器件的最大电流，
RDS （ON ）。同时，在处理简单热模型时，还可以通过半导体器件外壳安装在散热片上，使器件发出的热量有效的传导到散热片在经散热片散发到周围空气中去。上，
（1）功率开关器件：功率开关器件根据第1节描述的MOSFET 开关特性，以及所保护线路的功率要求，选择合适的MOSFET 串并联组成，IN 端连接电源、OUT 端连结构如图3所示，接被保护负载。其作用在于根据控制电路的命令维持相应的开关状态，以达到对被保护回路的保护作用
。
（2）
电流检测电
路：实时的采样被保护回路将采样所得值送上电流值，
入控制电路，供控制电路进计算、判断。其主要由运算放大电路和A \D 采样电路组成。
（3）控制电路：根据检测电路送入的电流采样值进并进行相应行电流的测算，
的逻辑判断，根据判断结果向驱动回路发出相应控制命令，同时根据需求通过网路接口与外界进行一定的数据交换。其主要由单片机构成。
（4）驱动电路：根据第2节描述的内容设计合理的驱动线路，接收控制电路的控制命令对MOSFET 进行开关控制。
（5）通信接口：根据通信协议要求与外界进行数据交互，将一些重要检测数据进行储存，以构成电气防火监控系统，可采用RS485、TCP \IP等多种通信方式。
图3
功率开关器件结构图
3利用MOSFET 的开关特性设计电气防火限流
式保护器
利用MOSFET 工作频率高、开关速度快以及驱动电路简单等特性，通过合理的串并联方式将MOSFET 制作成功率开关器件，再配以电流检测电路、控制电路、驱动电路构成电器防火限流式保护器，并留用通信接口以便连接成网络监控系统。
电气防火限流式保护器的原理框图如图2所示
：
4结束语
保护器实际上属于电力电子技术范畴内的固态断路器分类
产品，是使用大功率绝缘栅场效应晶体管（MOSFET ）来快速分断短路故障电流的，现主要应用在消防系统上，对一些易燃易爆场所的电气火灾具有非常好的预防作用，目前已在一些消防系统上进行了推广使用，同时根据使用反馈情况进行进一步的深入研究。参考文献：
［1］程彬杰，．固体电子学邵志标，唐天同．基于表面势的Mosfet 模型［J ］
2000，20（2）：66－73．研究与进展，
［2］王兆安，M ］．北京：机械工业出版社2005．黄俊．电力电子技术［［3］胡存生，胡鹏．集成开关电源的设计制作调试与维修［M ］．北京：人民
1996．邮电出版社，
图2电气防火限流式保护器原理框图
【作者简介】杨翰（1981－），男，江苏常熟人，助理工程师，硕士，专业：自动化控制．防工程。
胡君健（1979－）男，湖南长沙人，助理工程师，硕士，专业：消
根据电气防火限流式保护器的开发要求，我们将其分为五个部分：
欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁欁
（上接第65页）
本文关于一体化装置的设计方案已应用于山西潞安太阳能科技有限责任公司园区箱变项目，得到了用户方的认同。参考文献：
［1］崔家佩，孟庆炎，陈永炎，等．电力系统继电保护与安全自动装置整
M ］．北京：中国电力出版社，1990．定计算［［2］刘佐华．110kV 变电站备自投动作不成功原因分析及补救措施［J ］．
2009，37（2）：91－92．电力系统保护及控制，［3］刘洪．微机备用电源自动投入装置［J ］．农村电气化，2007．
Electrical Automation 67
［4］国家标准局，DLT526－93静态备用电源自动投入装置技术条件［S ］．
2003．重庆：重庆大学出版社，
【作者简介】张自民（1973－），男，河南人，硕士，研究方向为电力系统继电保护和嵌入式系统；电力系统自动化；系统继电保护。
章学民（1972－），男，安徽人，学士，研究方向为汤代胜（1986－），男，安徽人，学士，研究方向为电力