一种适用于水务行业的智能备自投方法及装置

摘要

本申请提供一种适用于水务行业的智能备自投方法及装置：通过对现有的备自投进行改造，在传统流程上设置包括小电流接地选线装置动作时的闭锁条件，若小电流接地选线装置进行动作则满足闭锁条件，闭锁备自投，避免了此时备自投误动作导致的大面积停电问题；在传统操作流程上还设置分线操作和分电机操作，避免了水泵机组开关未分闸，电源恢复后形成水锤的问题。采用此种备自投的控制方案符合水厂运行工况需要，能保证水厂机组相关设备不受损害，保障企业与居民用水安全、高效。

说明书

技术领域

本申请涉及一种备自投装置，尤其涉及一种适用于水务行业的智能备自投装置。

背景技术

备自投装置全称微机线路备自投保护装置，其保护作用为自动投入备用电源。例如，一段母线有两个电源，当一个电源失电后备自投装置自动投入备用电源，再如，单母线分段接线，一段母线失电后，备自投装置自动投入分段开关。

目前备自投主要包括以下4种方式：分段或桥断路器备自投、进线备自投PT在母线侧、进线备自投PT在进线侧、自适应备自投(分段备自投和进线备自投自动切换)。正常情况下水务行业在取水、供水、污水处理、加压处理等多个工艺环节都配置有双电源进线，每条进线下各自带有多台水泵机组，通常为2～4台不等。为了提高水务行业供电的可靠性，双电源进线一般连接分段备自投。然而，现有的分段备自投装置为通用型，当小电流接地选线装置(也可被称为小选装置)动作时，不应动作的备自投而误动作，导致上一级开关的分闸，造成大面积停电，进而影响水厂的正常生产，导致企业与居民用水出现供给问题；某一进线故障时，如果该进线下所带的水泵机组开关未分闸，电源恢复后极有可能造成电机再次转动，形成水锤，给水厂带来重大损失。

为了解决上述问题，有必要开发一种适用于水务行业的智能备自投方法及装置。

发明内容

本申请实施例提供一种适用于水务行业的智能备自投方法及装置，用以解决现有技术中传统备自投不适应水务行业的问题。

本申请实施例提供一种适用于水务行业的智能备自投方法，包括：

判断是否满足闭锁条件，如果是，则闭锁备自投，结束进程；如果否，

判断是否满足启动条件，如果否，则备自投不启动，结束进程；如果是，备自投启动并进行动作；

所述的动作包括先后进行的分线操作和分电机操作；

判断是否满足合母联开关3QF条件，如果否，则备自投切换失败，结束进程；如果是，进行合母联开关3QF操作；

判断母联开关3QF是否合位，如果是，则备自投切换成功；如果否，则备自投切换失败，结束进程。

进一步地，所述闭锁条件包括：

(1)水厂泵房配置有小电流接地选线装置，所述小电流接地选线装置动作；

(2)人为手动跳闸1#进线开关1QF；

(3)人为手动跳闸2#进线开关2QF；

(4)人为手动断开备自投投入压板；

(1)-(4)条件满足之一，则闭锁备自投。

进一步地，所述启动条件包括：

(1)1#母线电压Uab1无压；

(2)1#母线电压Ubc1无压；

(3)1#母线电压Uca1无压；

(4)1#进线电流IL1无流；

(5)1#进线开关1QF处于合位；

(6)2#进线开关2QF处于合位；

(7)母联开关3QF处于分位；

(8)2#母线电压Uab2有压；

(9)2#母线电压Ubc2有压；

(10)2#母线电压Uca2有压；

(11)2#进线电流IL2有流；

(12)备自投已充电完成；

其中，Uab1，Ubc1，Uca1分别表示1#母线ab相，bc相，ca相电压；Uab2，Ubc2，Uca2分别表示2#母线ab相，bc相，ca相电压；

(1)-(12)条件均满足，备自投启动。

进一步地，1#进线带3台电机，分别是1#电机、3#电机、6#电机，所述的分线操作和分电机操作包括：

所述备自投启动后给1#进线开关1QF发出分闸指令，并给1#电机开关QF1、3#电机开关QF3、6#电机开关QF6发出分闸指令，进行以下操作：

分1#进线开关1QF；

分1#电机开关QF1；

分3#电机开关QF3；

分6#电机开关QF6。

进一步地，所述合母联开关3QF条件包括：

(1)1#进线开关1QF处于分位；

(2)1#电机开关QF1处于分位；

(3)3#电机开关QF3处于分位；

(4)6#电机开关QF6处于分位；

(1)-(4)条件均满足，发出合闸指令合闸母联开关3QF。

进一步地，所述判断母联开关3QF是否合位包括：检测母联开关3QF位置状态，若母联开关3QF状态为合，则备自投切换成功；若母联开关3QF状态为分，则报母联开关3QF拒动，备自投切换失败。

进一步地，所述备自投充电条件包括：

(1)1#进线开关1QF、2#进线开关2QF均为合位，母联开关3QF为分位；

(2)max(Uab1，Ubc1，Uca1)大于1#母线有压定值；

(3)max(Uab2，Ubc2，Uca2)大于2#母线有压定值；

其中，Uab1，Ubc1，Uca1分别表示1#母线ab相，bc相，ca相电压；Uab2，Ubc2，Uca2分别表示2#母线ab相，bc相，ca相电压；

(1)-(3)条件同时满足15s后，备自投充电完毕。

进一步地，所述备自投为分段备自投。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有程序，所述程序能执行前述的方法。

本申请实施例还提供一种适用于水务行业的智能备自投装置，能执行前述的方法。

本申请提供的实施例至少具有以下有益效果：

通过对现有的备自投进行改造，本申请提供一种适用于水务行业的智能备自投方法及装置，在传统流程上设置包括小电流接地选线装置动作时的闭锁条件，若小电流接地选线装置进行动作则满足闭锁条件，闭锁备自投，避免了此时备自投误动作导致的大面积停电问题；在传统流程上还设置启动条件，判断是否满足启动条件，如果是，备自投先后进行分线操作和分电机操作，避免了水泵机组开关未分闸，电源恢复后形成的水锤问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种适用于水务行业的智能备自投方法的流程图。

图2为闭锁备自投的原理图；

图3为备自投启动的原理图；

图4为备自投动作分1#进线和电机开关的原理图；

图5为合母联开关3QF的原理图；

图6为备自投动作结束的原理图；

图7为备自投结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在保护定值中，将备自投方式设置为分段备自投时，装置会自动将运行方式切换为分段备自投方式。下面参照图7的接线图对分段备自投原理进行说明。分段备自投包括1#进线以及1#进线所带的负载(未示出)，1#进线通过1#进线开关1QF连接1#母线；2#进线以及2#进线所带的负载(未示出)，2#进线通过2#进线开关2QF连接2#母线；1#母线与2#母线通过母联开关3QF连接。其工作原理为：假设1#进线损坏或1#进线开关1QF跳闸，则合上母联开关3QF，由2#进线带两路负载(包括1#进线原来所带的负载)工作。

备自投要完成上述任务，需要有一系列逻辑判断及操作。

1.分段备自投参与逻辑判断的量有：

(1)1#母线电压Uab1,Ubc1,Uca1；

(2)2#母线电压Uab2,Ubc2,Uca2；

(3)1#进线电流IL1；

(4)2#进线电流IL2；

(5)1#进线开关1QF位置，2#进线开关2QF位置，母联开关3QF位置(母联开关3QF也被称为分段开关3QF)。

备自投投入工作之前必须进行充电操作，可以认为充电完成是备自投为投入工作做好准备。

2.分段备自投充电条件：

(1)1#进线开关1QF、2#进线开关2QF位置为均合位，母联开关3QF位置为分位；

(2)max(Uab1，Ubc1，Uca1)大于1#母线有压定值；

(3)max(Uab2，Ubc2，Uca2)大于2#母线有压定值。

当条件(1)，(2)，(3)同时满足15s后，备自投充电完毕。

当备自投动作后或满足任一闭锁条件，立即瞬时“放电”，“放电”后备自投装置被闭锁。

3.分段备自投放电条件：

(1)外部闭锁备自投状态为合；

(2)位置异常闭锁投入，且当1QF开关为分位，IL1大于1#进线无流定值，经10s延时后；

(3)位置异常闭锁投入，且当2QF开关为分位，IL2大于2#进线无流定值，经10s延时后；

(4)开关拒动；

(5)1QF位置为分位且2QF位置也为分位；

(6)3QF位置为合位；

(7)max(Uab1，Ubc1，Uca1)小于1#母线有压定值且max(Uab2，Ubc2，Uca2)小于2#母线有压定值；

(8)不满足(5),(6),(7)中的任意一个条件，不满足充电条件，也不满足动作条件。

其中，当满足条件(1)，(2)，(3)，(4)中的任意一个条件后，备自投瞬时放电；当满足条件(5)，(6)，(7)中的任意一个条件，延时3s后，备自投放电；当满足条件(8)后，延时12s后，备自投放电。

4.备自投动作过程：

4.1备自投跳1#进线开关1QF，合母联3QF过程：

跳1#进线开关1QF，合母联开关3QF启动条件：

(1)备自投已充电；

(2)max(Uab1，Ubc1，Uca1)小于1#母线无压定值；

(3)1#进线电流IL1小于1#进线无流定值；

(4)max(Uab2，Ubc2，Uca2)大于2#母线有压定值；

(5)2#进线开关2QF位置为合位，母联开关3QF位置为分位。

当满足(1)，(2)，(3)，(4)，(5)所有条件后，备自投经过跳1#进线开关1QF时间后，发出跳1QF脉冲，脉冲时间到后，接收跳闸脉冲并检测1#进线开关1QF位置。若1#进线开关1QF为分位，且2#进线开关2QF为合位，max(Uab2，Ubc2，Uca2)大于2#母线有压定值，则经过合母联开关3QF时间后，发出合3QF脉冲；若1#进线开关1QF为合位，则报1#进线开关1QF拒动，并瞬时放电。

4.2备自投跳2#进线开关2QF，合母联3QF过程：

跳2#进线开关2QF合母联开关3QF启动条件：

(1)备自投已充电；

(2)max(Uab2，Ubc2，Uca2)小于2#母线无压定值；

(3)2#进线电流IL2小于2#进线无流定值；

(4)max(Uab1，Ubc1，Uca1)大于1#母线有压定值；

(5)1#进线开关1QF位置为合位，母联开关3QF位置为分位。

当满足(1)，(2)，(3)，(4)，(5)所有条件后，备自投经过跳2#进线开关2QF时间后，发出跳2QF脉冲，脉冲时间到后，接收跳闸脉冲并检测2#进线开关2QF位置。若2#进线开关2QF为分位，且1#进线开关1QF为合位，max(Uab1，Ubc1，Uca1)大于1#母线有压定值，则经过合母联开关3QF时间后，发出合母联开关3QF脉冲；若2#进线开关2QF为合位，则报2#进线开关2QF拒动，并瞬时放电。

备自投发合3QF脉冲后，经过合闸脉冲后，备自投收合闸脉冲，并检测3QF位置状态。若3QF状态为合，则整个动作过程结束；若3QF状态为分，则报3QF拒动。

本申请讨论的是水务行业中使用备自投的情况，由于水厂所带负载的特殊性，在进线故障后，恢复一段母线供电，但必须要考虑电机的高压柜是否跳闸(已投低电压跳闸，时间9S)，否则会造成高压电机重新恢复供电，造成几台电机一起重新启动，几台高压电机群起对供电系统造成不利影响，对此建议备自投方案按以下方式执行。

如图1所示，本申请实施例提供一种适用于水务行业的智能备自投方法，包括：

判断是否满足闭锁条件，如果是，则闭锁备自投，结束进程；如果否，

判断是否满足启动条件，如果否，则备自投不启动，结束进程；如果是，备自投启动并进行动作；

所述的动作包括先后进行的分线操作和分电机操作；

判断是否满足合母联开关3QF条件，如果否，则备自投切换失败，结束进程；如果是，进行合母联开关3QF操作；

判断母联开关3QF是否合位，如果是，则备自投切换成功；如果否，则备自投切换失败，结束进程。

需要说明的是，当小电流接地选线装置动作时，应闭锁备自投。但是实际生产中，备自投有时会误动作，使上一级开关分闸，造成大面积停电，进而影响水厂的正常生产，导致企业与居民用水供给出现问题。本申请实施例通过对现有的备自投进行改造，在传统流程上设置包括小电流接地选线装置动作的闭锁条件，若小电流接地选线装置进行动作则满足闭锁条件，闭锁备自投，避免了备自投误动作导致的大面积停电问题。

需要进一步说明的是，当进线故障时，故障进线开关所带机组的开关未分闸，电源恢复后电机再次启动，形成水锤，可能给水厂生产和相关机组设备带来极大的危害。因此，本申请实施例还在传统流程上还设置满足启动条件后，备自投进行分线操作和分电机操作，避免了电源恢复后电机再次启动形成水锤给水厂生产和相关机组设备带来损失。

采用此种方案，大大提高了备自投装置在水务行业的适用性。

优选的，在“备自投不动作”发生时可在装置上查询到导致备自投不动作的原因，外部闭锁条件成立或是充电条件不满足，以方便运行人员进行原因判断；

优选的，在“备自投执行失败”发生时可在装置上查询到导致备自投执行失败的具体步骤发生的对应点，例如应执行“1QF合闸”，但1QF实际未动作，则在装置上显示“1QF拒动”。

需要说明的是，如前所述的闭锁条件可以是任何避免备自投会产生误动作的条件，只要满足闭锁条件，则闭锁备自投，避免备自投的误动作。所述的闭锁条件可以有多种，本领域技术人员可根据实际生产状况设计，本申请实施例提供一种闭锁条件，如图2所示，所述闭锁条件包括：

(1)水厂泵房配置有小电流接地选线装置，所述小电流接地选线装置动作；

(2)人为手动跳闸1#进线开关1QF；

(3)人为手动跳闸2#进线开关2QF；

(4)人为手动断开备自投投入压板；

对于条件(1)，所述小电流接地选线装置动作为识别故障线，此时备自投不应当动作，如果动作会导致上一级开关分闸，导致大面积停电。对于(2)-(4)是人为操作，目的是满足特定需求。对于本申请实施例来而言，(1)-(4)条件都是备自投可能产生误动作的情形，则设置(1)-(4)条件满足之一，闭锁备自投。

需要说明的是，本申请的实施例的判断由判断模块进行，所述的判断模块为信息计算或自动化领域常用的判断模块或简单改进的模块，具体部件这里不再说明。

需要说明的是，当判断不需要闭锁备自投后，需要进一步判断是否需要启动备自投，如图3所示，设定所述备自投启动条件包括：

(1)1#母线电压Uab1无压；

(2)1#母线电压Ubc1无压；

(3)1#母线电压Uca1无压；

(4)1#进线电流IL1无流；

(5)1#进线开关1QF处于合位；

(6)2#进线开关2QF处于合位；

(7)母联开关3QF处于分位；

(8)2#母线电压Uab2有压；

(9)2#母线电压Ubc2有压；

(10)2#母线电压Uca2有压；

(11)2#进线电流IL2有流；

(12)备自投已充电完成；

其中，Uab1，Ubc1，Uca1分别表示1#母线ab相，bc相，ca相电压；Uab2，Ubc2，Uca2分别表示2#母线ab相，bc相，ca相电压；

(1)-(12)条件是备自投启动的基本条件，设置当(1)-(12)条件均满足，备自投启动。

同样地，本申请的实施例的判断由判断模块进行，所述的判断模块为信息计算或自动化领域常用的判断模块或简单改进的模块，具体部件这里不再说明。

如前所述，故障进线开关所带机组的开关未分闸，电源恢复电机再次启动会给水厂生产带来极大的危害，假设1#进线故障，需要对1#进线进行分线和分电机操作，假设1#进线带3台电机，分别是1#电机、3#电机、6#电机，所述的分线操作和分电机操作包括：

如图4所示，所述备自投启动后给1#进线开关1QF发出分闸指令，并给1#电机开关QF1、3#电机开关QF3、6#电机开关QF6发出分闸指令，然后进行以下操作：

分1#进线开关1QF；

分1#电机开关QF1；

分3#电机开关QF3；

分6#电机开关QF6。

通过上述的分线和分电机操作，1#电机、3#电机、6#电机，不再会因为电源接通，电机再启动形成水锤的问题。

需要说明的是，此处仅为实施例，对于2#进线故障的情形，也可以做类似的分线和分电机操作，此处不再赘述。

需要说明的是，当分线和分电机操作完成后将要投入备自投，投入备自投是通过闭合母联开关3QF实现的，当然，在闭合母联开关之前，需要判断是否能闭合，以免产生不必要的危险或损失，假设1#进线故障，判断分线分电机操作是否完成，如图5所示，本申请实施例设定合母联开关3QF条件包括：

(1)1#进线开关1QF处于分位；

(2)1#电机开关QF1处于分位；

(3)3#电机开关QF3处于分位；

(4)6#电机开关QF6处于分位；

(1)-(4)条件均满足，表示分线和分电机操作完成符合要求，可以闭合母联开关3QF，此时，发出合闸指令合闸母联开关3QF。当接收到合闸母联开关3QF命令后，进行合闸母联开关3QF操作。

需要说明的是，由于进行合闸母联开关3QF操作都是自动化操作，是否操作成功需要进一步判断。如图6所示，在所述判断母联开关3QF是否合位包括：检测母联开关3QF位置状态，若母联开关3QF状态为合，则备自投切换成功；若母联开关3QF状态为分，则报母联开关3QF拒动，备自投切换失败。

对于如何合母联开关还包括其他方法，本申请不作限制。

上述的智能备自投方法需要软件来实现，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有程序，所述程序能执行前述的方法。

本申请实施例还提供一种适用于水务行业的智能备自投装置，能执行前述的方法。

需要说明的是，所述备自投装置包括判断模块和控制模块，用于执行前述的操作步骤。

本申请克服了传统备自投装置因小电流接地选线装置动作时继续执行传统备自投功能的问题；通过对传统备自投装置硬件电路进行修改来满足水务行业的需求；本申请还通过对传统备自投装置软件程序的判断条件进行修改来满足水务行业的需求。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。