探讨配电系统双电源自动投切装置的选型

　　摘要：智能双电源装置即存在常用及备用两组电源，当常用电源出现异常情况时，可以自动切换到备用电源。一般情况下，智能双电源装置主要由开关部分与控制部分组成，开关部分由电机采用机械联锁机构控制。而控制部分通过判断电压的异常情况来判定是否需要切换备用电源。智能双电源装置有效地提高了供电的可靠性，在医院、商场等人流密集、用电量大的地方等应用广泛。通过研究配电系统双电源自动投切装置的选型问题，可以更好地提高智能双电源装置的应用质量。

　　关键词：自动投切系统;电路; 开关过电压

　　引言

　　分布式发电、交互式供电是智能供电模式的主要体现。负荷用电量与总容量要相互匹配，电能损耗要及时得到补偿，保证供电电压稳定，就需对电能供应动态和误差波动情况实现快速而精确的控制，避免出现欠补偿和过补偿现象。现提出一种基于微机监控的电能补偿自动投切系统，通过必要的人工干预，避免外部干扰导致采样参数波动误差加大而影响负荷电能补偿效果。

　　作者：张通永

　　1双电源自动切换装置的原理

　　掌握双电源自动切换装置的工作原理是研究双电源自动投切装置选型问题的前提条件。总体而言，双电源自动切换装置由单个或多个转换开关及其他重要电器构成。可以有效监测到三相电压的异常(包括过压、失压、欠压、断相以及频率偏差等)，当任何一项出现异常，双电源自动切换装置均可以自动由异常的电源切换到正常的电源，确保供电。

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　　2自动投切系统的构成

　　设计的电能补偿自动投切系统，主要由数据采集电路、电能补偿与投切电路、微机控制电路组成。数据采集电路，用于实时采集负荷参数即负荷的电流值和电压值。电能补偿与投切电路，用于对负荷进行电能补偿。微机控制电路，负责根据实时采集的负荷参数控制电能补偿与投切电路的投切状态。

　　3双电源自动投切装置的选用

　　双电源自动切换装置(Automatic Transfer Switching Equipment，ATSE)应用于低压供电系统，其工作环境为低于1000伏特的交流电或低于1500伏特的直流电。在紧急供电环境中可以在两组电源中进行切换，并同时截断负载电流。双电源自动切换装置分为PC级整体式双电源以及CB级双断路器式双电源。CB级双断路器式双电源相较于PC级整体式双电源多了一个短路保护功能，但是实际上PC级整体式双电源的可靠性却要优于CB级双断路器式双电源。

　　4电能补偿与投切电路

　　电能补偿与投切电路包括按照信号传输方向依次相连接的断路器、电抗器组、晶体管组、电容器组、遥信隔离单元。断路器用于控制电能补偿与投切电路的投入与切除。电抗器组包括并联的感性阻抗和电抗器，用于过滤干扰信号，滤除电能补偿与投切电路中的干扰信号，对负荷的电能传输线路进行隔离滤波，以减少负荷运行时电能传输线路的波动，保证电能传输不受干扰。晶体管组包括若干个并联的单向导通和反向截止的晶体管，每个晶体管只负责控制其对应的电容器的投入与切除。晶体管既具有二极管导通的功能，又具有反向截止而防止击穿电容器的功能。晶体管作为开关使用，它能自冷散热，使用寿命长。电容器组包括若干个并联的电容器，每个电容器对应一个负荷，对相应的负荷进行电能补偿。遥信隔离单元负责将断路器的闭合或断开状态、晶体管组中各个晶体管的闭合或断开状态发送至微机控制电路的主控制器中。

　　5智能补偿技术

　　5.1选择补偿方式

　　首先，应用动态补偿和固定补偿的组合，因为简单的固定补偿不再符合实际要求，动态补偿技术能够更好地应对负载变化。二、它们相辅相成的方式。低压系统中单相和三相设备较多，但简单的三相补偿模型不能满足需求，因此应采用综合补偿技术。

　　5.2无功补偿点确定

　　无功补充装置可以有效地减少负荷线路中电能的损耗，提供供电质量。但是补偿点需要科学地确定好，只有确定好了补偿点，才能更好地让负荷电压得以优化。通常情况下，用功损耗主要包括有功与无功电流，补偿电容器的安装可以最大限度地减少无功电流，这样的话，有功损耗也就相应地降低了。补偿点的计算，需要在每个节点最佳容量补偿的情况下，从大到小依次降低有功线损的排列，从而将备选补偿点计算出来。补偿点的选择通常选在节点处，如果要计算出最佳补偿点，还需要利用非节点基础计算补偿算法，确定出最佳的补偿点。

　　5.3无功控制措施

　　基于智能控制理论，通过自动电容平衡静电放电实现智能配电。选择最合适的电容器组，根据配电系统三个阶段功耗各个阶段的实际尺寸提高补偿精度。首先，在Smart系统中设置“电源开/关”和“电涌保护器”的值。然后通过无功功率设置投标限制。设置切削延迟，相应调整延迟时间，并设置与组相切接触的间隔。

　　5.4确定容量时出错

　　重要的是不要对设备设计进行自动补偿以补偿容量检测。补偿是适当的，过大或过小而无法补偿。过电压、过补偿等只有在补偿处于合理范围内时才能有效避免，从而优化电容器的冷却效果，提高容量安全性。合理确定补偿容量可提高电压水平，减少线路损耗，最终导致作用增大。

　　5.5综合配电监控功能

　　除了补偿功能外，智能补偿设施还需要配电监控功能。电力变压器的电参数主要包括通信、记忆和数据记录，而测量机制主要支持网络安全有序运行的重要数据。

　　6选用要点

　　额定接通与分断能力均是厂家在出场出厂时已经明确规定的，需要配合实际电路选用。而短时耐受能力只能在PC级整体式自动转换开关电器上试验。自动转换开关电器的转换时间、额定接通、分断能力以及短时耐受能力等是选用要点。首先，转换时间共包含五类概念，其中的最小断电时间概念以及总转换时间概念最有实用价值。当确认转换时间时，要明确计算动作时间时不要加入延时，而计算其他时间时应该加入延时。其中，影响最小断电时间的主要决定性因素为开关本体的固有转换速度。开关主体的转换时间可以小于5ms，而励磁驱动的最小转换时间为0.1s。电动机驱动的最小转换时间一般均大于1.5s。我国对于不同用电场合允许的转换时间不同，计算机及信息系统根据其级别不同，其转换允许时间为0.004s至1.5s之间。而一般应急区域的照明系统小于5s即可，医疗器械设备中0级情况当采用不间断自动供电。在选用时，应根据实际需要判定其转换时间。

　　7无功补偿自动投切电路

　　投切系统的智能性体现在根据无功补偿电路结构特点，按负荷等级的重要程度区别电容器和电抗器的投入顺序及断路器切断的时间，自动选择补偿电路中的无功补偿器来提高功率因子，自动投入与切除电容器。无功补偿电路的电气设备连接依次是低压侧供电母线、断路器开关、电抗器、晶体管组阀、电容器组和接地线。需要特别注意的是电抗器和电容器组的先后位置顺序。先保证感性阻抗线路与负荷的稳定和无谐波干扰，同时投入容性补偿，满足电能补偿要求。因此，将晶体管触发阀置于电抗器和电容器组之间。串联的电感用来抑制高次谐波，稳定供电质量。

　　结束语

　　双电源自动切换装置在我国的工业发展和民生建设中具有重要意义。在选用的过程中一定要慎之又慎，以实际需要的双电源自动切换装置参数为基础，结合转换条件以及使用类别需要等要素，进行科学化的选用。

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