探討配電系統雙電源自動投切裝置的選型

　　摘要：智能雙電源裝置即存在常用及備用兩組電源，當常用電源出現異常情況時，可以自動切換到備用電源。一般情況下，智能雙電源裝置主要由開關部分與控制部分組成，開關部分由電機采用機械聯鎖機構控制。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，在醫院、商場等人流密集、用電量大的地方等應用廣泛。通過研究配電系統雙電源自動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用質量。

　　關鍵詞：自動投切系統;電路; 開關過電壓

　　引言

　　分布式發電、交互式供電是智能供電模式的主要體現。負荷用電量與總容量要相互匹配，電能損耗要及時得到補償，保證供電電壓穩定，就需對電能供應動態和誤差波動情況實現快速而精確的控制，避免出現欠補償和過補償現象。現提出一種基于微機監控的電能補償自動投切系統，通過必要的人工干預，避免外部干擾導致采樣參數波動誤差加大而影響負荷電能補償效果。

　　作者：張通永

　　1雙電源自動切換裝置的原理

　　掌握雙電源自動切換裝置的工作原理是研究雙電源自動投切裝置選型問題的前提條件。總體而言，雙電源自動切換裝置由單個或多個轉換開關及其他重要電器構成。可以有效監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)，當任何一項出現異常，雙電源自動切換裝置均可以自動由異常的電源切換到正常的電源，確保供電。

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　　2自動投切系統的構成

　　設計的電能補償自動投切系統，主要由數據采集電路、電能補償與投切電路、微機控制電路組成。數據采集電路，用于實時采集負荷參數即負荷的電流值和電壓值。電能補償與投切電路，用于對負荷進行電能補償。微機控制電路，負責根據實時采集的負荷參數控制電能補償與投切電路的投切狀態。

　　3雙電源自動投切裝置的選用

　　雙電源自動切換裝置(Automatic Transfer Switching Equipment，ATSE)應用于低壓供電系統，其工作環境為低于1000伏特的交流電或低于1500伏特的直流電。在緊急供電環境中可以在兩組電源中進行切換，并同時截斷負載電流。雙電源自動切換裝置分為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短路保護功能，但是實際上PC級整體式雙電源的可靠性卻要優于CB級雙斷路器式雙電源。

　　4電能補償與投切電路

　　電能補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償與投切電路的投入與切除。電抗器組包括并聯的感性阻抗和電抗器，用于過濾干擾信號，濾除電能補償與投切電路中的干擾信號，對負荷的電能傳輸線路進行隔離濾波，以減少負荷運行時電能傳輸線路的波動，保證電能傳輸不受干擾。晶體管組包括若干個并聯的單向導通和反向截止的晶體管，每個晶體管只負責控制其對應的電容器的投入與切除。晶體管既具有二極管導通的功能，又具有反向截止而防止擊穿電容器的功能。晶體管作為開關使用，它能自冷散熱，使用壽命長。電容器組包括若干個并聯的電容器，每個電容器對應一個負荷，對相應的負荷進行電能補償。遙信隔離單元負責將斷路器的閉合或斷開狀態、晶體管組中各個晶體管的閉合或斷開狀態發送至微機控制電路的主控制器中。

　　5智能補償技術

　　5.1選擇補償方式

　　首先，應用動態補償和固定補償的組合，因為簡單的固定補償不再符合實際要求，動態補償技術能夠更好地應對負載變化。二、它們相輔相成的方式。低壓系統中單相和三相設備較多，但簡單的三相補償模型不能滿足需求，因此應采用綜合補償技術。

　　5.2無功補償點確定

　　無功補充裝置可以有效地減少負荷線路中電能的損耗，提供供電質量。但是補償點需要科學地確定好，只有確定好了補償點，才能更好地讓負荷電壓得以優化。通常情況下，用功損耗主要包括有功與無功電流，補償電容器的安裝可以最大限度地減少無功電流，這樣的話，有功損耗也就相應地降低了。補償點的計算，需要在每個節點最佳容量補償的情況下，從大到小依次降低有功線損的排列，從而將備選補償點計算出來。補償點的選擇通常選在節點處，如果要計算出最佳補償點，還需要利用非節點基礎計算補償算法，確定出最佳的補償點。

　　5.3無功控制措施

　　基于智能控制理論，通過自動電容平衡靜電放電實現智能配電。選擇最合適的電容器組，根據配電系統三個階段功耗各個階段的實際尺寸提高補償精度。首先，在Smart系統中設置“電源開/關”和“電涌保護器”的值。然后通過無功功率設置投標限制。設置切削延遲，相應調整延遲時間，并設置與組相切接觸的間隔。

　　5.4確定容量時出錯

　　重要的是不要對設備設計進行自動補償以補償容量檢測。補償是適當的，過大或過小而無法補償。過電壓、過補償等只有在補償處于合理范圍內時才能有效避免，從而優化電容器的冷卻效果，提高容量安全性。合理確定補償容量可提高電壓水平，減少線路損耗，最終導致作用增大。

　　5.5綜合配電監控功能

　　除了補償功能外，智能補償設施還需要配電監控功能。電力變壓器的電參數主要包括通信、記憶和數據記錄，而測量機制主要支持網絡安全有序運行的重要數據。

　　6選用要點

　　額定接通與分斷能力均是廠家在出場出廠時已經明確規定的，需要配合實際電路選用。而短時耐受能力只能在PC級整體式自動轉換開關電器上試驗。自動轉換開關電器的轉換時間、額定接通、分斷能力以及短時耐受能力等是選用要點。首先，轉換時間共包含五類概念，其中的最小斷電時間概念以及總轉換時間概念最有實用價值。當確認轉換時間時，要明確計算動作時間時不要加入延時，而計算其他時間時應該加入延時。其中，影響最小斷電時間的主要決定性因素為開關本體的固有轉換速度。開關主體的轉換時間可以小于5ms，而勵磁驅動的最小轉換時間為0.1s。電動機驅動的最小轉換時間一般均大于1.5s。我國對于不同用電場合允許的轉換時間不同，計算機及信息系統根據其級別不同，其轉換允許時間為0.004s至1.5s之間。而一般應急區域的照明系統小于5s即可，醫療器械設備中0級情況當采用不間斷自動供電。在選用時，應根據實際需要判定其轉換時間。

　　7無功補償自動投切電路

　　投切系統的智能性體現在根據無功補償電路結構特點，按負荷等級的重要程度區別電容器和電抗器的投入順序及斷路器切斷的時間，自動選擇補償電路中的無功補償器來提高功率因子，自動投入與切除電容器。無功補償電路的電氣設備連接依次是低壓側供電母線、斷路器開關、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荷的穩定和無諧波干擾，同時投入容性補償，滿足電能補償要求。因此，將晶體管觸發閥置于電抗器和電容器組之間。串聯的電感用來抑制高次諧波，穩定供電質量。

　　結束語

　　雙電源自動切換裝置在我國的工業發展和民生建設中具有重要意義。在選用的過程中一定要慎之又慎，以實際需要的雙電源自動切換裝置參數為基礎，結合轉換條件以及使用類別需要等要素，進行科學化的選用。

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