电源无扰动快切装置的“逆功率启动”功能详解

 

       我们先复习一下电源无扰动快切装置，电源无扰动快切装置是为了保证重要负荷不断电，一般用于两段进线之间的切换。当主供进线故障时，主供母线上的电动机由于惯性会变成发电机继续运行，发的电会反送到母线上。

       针对这种情况，我们在电源无扰动快切装置中加入了逆功率启动的判断逻辑，旨在提高电源无扰动快切装置的功能完整性，适应更多的不同情况的项目。

       逆功率启动是指在电源切换过程中，电源无扰动快切装置通过检测到从负载通过母线流向进线电源（即当前供电电源）的“反向功率”（或称逆功率、负功率）信号，自动触发快切功能的一种启动判据。

 

 

核心作用：

       当工作电源自身发生故障导致输出能力丧失或急剧下降（而不是外部电网故障导致失电）时，电源无扰动快切装置及时、准确地触发快切装置动作，将负荷快速切换到备用电源（厂用备用电源或应急电源）。

核心目的：

       保护发电机等电源本体（可能是由于电动机失电后由于机械惯性变成的发电机）：防止工作电源（特别是发电机）在自身故障时（如原动机出力不足或消失）反而从系统吸收大量功率（处于电动机运行状态），造成设备损坏（如发电机逆功率保护动作可能导致全厂停电）。

       保护系统稳定：防止故障电源从系统吸收过大功率（逆功率过大）对系统频率和稳定性的冲击。

       保障负荷连续供电（无扰动）：在主电源自身故障时也能实现快速、无缝切换，避免负荷因主电源故障而断电，实现真正意义上的“无扰动”。

 

 

       1.逆功率方向与大小检测：实时精确监测流向工作电源的有功功率方向（是否为反向/负值）和大小。

       2.整定值比较与判断：当检测到的反向（负值）有功功率超过预先设定的逆功率启动定值（通常为一负值，如-5%到-10%的工作电源额定有功功率）时，发出启动信号。

       3.启动切换逻辑：一旦满足逆功率启动条件：

       4.串联切换模式下：立即发出跳闸命令，跳开工作电源断路器。

       5.同时切换模式下：同时发出跳开工作电源断路器和合上备用电源断路器的命令（或稍有延时）。

       6.闭锁逻辑：当正常或计划切换正在进行时，应闭锁逆功率启动功能（或将其作为后备），防止误启动干扰正常操作。

       7.与其他判据配合（可选但重要）：为了提高可靠性，逆功率启动常结合低电压、低频率等判据组成“与”逻辑后才最终启动快切，避免单一信号误动。

 

 

       1.数据采集：装置通过安装在工作电源进线侧的CT（电流互感器）和PT（电压互感器）实时采集母线的三相电压、工作电源的三相电流。

       2.功率计算与方向判断：装置内部的微处理器进行实时运算：

         计算流过工作电源断路器的三相有功功率。

         判断该有功功率的方向。通常约定：功率流向母线（负荷消耗）为正方向；功率从母线流向工作电源（发电机吸收功率）为负方向（即逆功率/反向功率）。

       3.逆功率判据判断：将计算得到的负方向有功功率（绝对值）与预设的“逆功率启动定值”（通常为负数，如-Pset）比较。

         当Pactual<-Pset（即反向功率的绝对值>Pset的值）时，认为满足逆功率启动条件。示例：设定值Pset=-8%Pn，若测得实际逆功率为-10%Pn，则|-10%|>|-8%|，满足条件。

       4.延时确认（可选）：为防止瞬时干扰导致误判，有时会设置一个极短的延时（几十毫秒）进行确认（延时确认逻辑）。

       5.启动逻辑输出：确认条件满足且无闭锁信号后，装置发出启动信号。

       6.执行切换：

         串联切换（典型）：立即发出跳闸命令跳开工作电源断路器。接着，装置通常会进入残压切换阶段，快速检测母线残压与备用电源电压之间的幅值差、相位差、频差等，一旦满足快速切换或同期捕捉切换条件，立即发出合闸命令合上备用电源断路器。

         同时切换：同时发出跳工作电源断路器和合备用电源断路器的命令（或有极短延时，取决于设计）。这种方式更快，但对断路器动作时间和同期要求更高，应用较少于逆功率启动。

       7.切换完成：备用电源成功合闸并向母线供电后，切换过程完成，负荷切换至备用电源运行。

 

       针对性强：专门解决主电源自身内部故障导致输出能力丧失时的切换问题，弥补了母线失压启动判据在此类情况下的不足。

       保护电源本体：能快速将故障电源从系统中切除，避免其吸收功率造成自身损坏或系统冲击。是发电机/主变等设备自身保护（如逆功率保护）的后备或补充。

       维持无扰动切换：在主电源故障时也能实现快速切换，最大限度减少对关键负荷的影响。

       结合使用：实际应用中，逆功率启动常与母线低电压、低频率等判据组合使用，形成多重判据（与逻辑），进一步提高启动的可靠性。母线低电压信号可能来自于厂用母线PT二次侧电压，用于判别母线是否因系统故障失压；低频率信号则作为判别系统频率下降的辅助判据，共同确保装置只在电源严重故障时正确动作。

       逆功率启动是电源无扰动快切装置的重要功能，它通过检测流向工作电源的反向有功功率来判断其内部故障导致出力丧失，进而自动触发电源切换。其核心目的是保护故障电源设备本身、保障系统稳定性，并在主电源自身故障时也能实现负荷的无扰动切换。它与母线失压启动等功能相互配合，共同构建了全方位、多层次的电源故障检测和快速切换机制，是保障发电厂厂用电、数据中心、化工等高可靠性用电场所连续供电的关键技术手段。

       当电源无扰动快切装置以逆功率启动方式运作时，实际上是在电源内部故障发生的“第一时间”就识别出异常功率方向（数值突破设定阈值），以毫秒级的响应速度开始切换过程，确保在您的关键设备（如化工反应釜或医疗成像设备）感知到停电之前就完成了电源切换。