曹 禎 董桂成 朱慶海 劉志雄 李俊鴻

（1. 西門子電力自動(dòng)化有限公司，南京 211100； 2. 萬華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司，山東 煙臺(tái) 264006）

0 引言

快速切換裝置（簡稱“快切”）最初源于發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)，現(xiàn)已在工業(yè)系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。石化連續(xù)性生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)有大量電動(dòng)機(jī)負(fù)荷，變壓器或者線路故障會(huì)造成電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，可能給企業(yè)帶來巨大的損失[1]。近年來，適用于工業(yè)企業(yè)變電站接線及運(yùn)行方式的快速切換裝置相繼問世，較之前采用的備自投和雙電源切換模塊，快速切換裝置大大提高了工業(yè)企業(yè)控制的自動(dòng)化水平，運(yùn)行效果顯著[2]。

本文首先提出現(xiàn)階段快切在石油化工行業(yè)中應(yīng)用存在的幾個(gè)典型問題，在此基礎(chǔ)上，分析這些典型問題產(chǎn)生的原因及影響，并針對(duì)這些典型問題提出一系列解決方案。

1 快速切換技術(shù)原理

快速切換技術(shù)的應(yīng)用前提是母線上有大量的電動(dòng)機(jī)感性負(fù)荷，當(dāng)工作母線失去供電電源時(shí)，電動(dòng)機(jī)存儲(chǔ)的能量給母線反供電，在母線上形成殘壓，其變化趨勢(shì)如圖1所示?？焖偾袚Q裝置以備用電源為基準(zhǔn)，判斷母線失電后的母線殘壓與備用電源之間的頻率差、相位差和電壓差（相量差），當(dāng)頻率差、相位差和電壓差（相量差）滿足一定條件時(shí)，將失電母線切換到備用電源運(yùn)行。

圖1 母線失電殘壓曲線

目前，快速切換裝置常用的兩種切換模式為快速模式和同相切換模式[3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前快速切換常用的整定值頻率差為3Hz，相位差為20°，低電壓閉鎖為70%Un?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明，快速切換模式對(duì)電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)極為有利，但是由于要求太高，切換成功率低。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，快速模式成功率僅在10%～20%。同相切換常用的整定值頻率差為5Hz，相位差為5°～10°，電壓差為30%～40%左右。但是同相捕捉模式過度依賴相位，切換時(shí)母線失電已經(jīng)一段時(shí)間，再加上合閘延時(shí)，切換成功時(shí)母線電壓較低，容易導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)負(fù)荷停轉(zhuǎn)。

2 快切在石化企業(yè)的應(yīng)用及典型問題

石化企業(yè)中所帶的電動(dòng)機(jī)負(fù)荷占70%左右，其供用電系統(tǒng)接線較為復(fù)雜，母線的出線分支較多，供配電系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生故障的概率較高。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，石化企業(yè)中母線電壓波動(dòng)原因有以下幾種類型[4]： ①母線內(nèi)部故障，低壓饋線和用電設(shè)備發(fā)生故障導(dǎo)致母線電壓波動(dòng)；②電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，大容量電動(dòng)機(jī)（或機(jī)群）起動(dòng)時(shí)導(dǎo)致母線電壓下降；③外部故障，外部電網(wǎng)發(fā)生短路故障或者解列，導(dǎo)致供電電源中斷。

現(xiàn)階段快切在石化行業(yè)應(yīng)用中遇到的典型問題有以下幾個(gè)：

1）快速切換模式成功率低導(dǎo)致負(fù)載掉電時(shí)間較長，最終可能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)負(fù)荷停轉(zhuǎn)。

2）母線內(nèi)部故障或大容量電動(dòng)機(jī)（或機(jī)群）起動(dòng)均會(huì)引起母線電壓波動(dòng)，從而導(dǎo)致快切誤起動(dòng)和誤切換。

3）大規(guī)?？烨醒b置在電力系統(tǒng)各電壓等級(jí)中應(yīng)用后帶來電動(dòng)機(jī)群起問題，如備用電源進(jìn)線過電流保護(hù)誤動(dòng)。

4）大量高壓電容器及同步發(fā)電機(jī)與快切配合 問題。

5）系統(tǒng)復(fù)雜度越來越高，多于三個(gè)斷路器的大型系統(tǒng)應(yīng)用越來越多，單個(gè)快切裝置難以滿足需求，往往需要多個(gè)快切裝置通過邏輯關(guān)聯(lián)共同完成，復(fù)雜度高且可維護(hù)性差。

3 典型問題解決方案探討

3.1 快速切換模式成功率低

現(xiàn)階段石化企業(yè)最大的困擾是快切成功率低，雖然投入了大量資金引進(jìn)快切產(chǎn)品，但很多情況下的實(shí)際動(dòng)作并非快切模式，相當(dāng)于把快切當(dāng)作慢切用，導(dǎo)致負(fù)載掉電時(shí)間長，最終可能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)負(fù)荷停轉(zhuǎn)。提高快切成功率的思路主要有兩個(gè)方面：整體系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)優(yōu)化和快切產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化。

1）整體系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)優(yōu)化

很多大型石化企業(yè)的110kV到400V電力系統(tǒng)都用到快切，當(dāng)高電壓等級(jí)的快切起動(dòng)后會(huì)跳開高電壓母線的進(jìn)線電源開關(guān)，下一級(jí)母線也會(huì)因此失壓，進(jìn)而導(dǎo)致下一級(jí)快切失壓誤起動(dòng)，因此對(duì)于異常情況下起動(dòng)快切時(shí)需要考慮上下級(jí)快切的配合。

上下級(jí)配合最簡單的方案是在起動(dòng)延時(shí)整定上做級(jí)差配合，越往下級(jí)快切起動(dòng)延時(shí)越長，為保險(xiǎn)起見，往往會(huì)保證延時(shí)有足夠裕量，10kV及400V快切的起動(dòng)延時(shí)可能會(huì)很長甚至超過1s，這樣就會(huì)使快速切換模式形同虛設(shè)，進(jìn)而導(dǎo)致切換直接進(jìn)入殘壓切換模式或者長延時(shí)切換模式。

更優(yōu)方案是通過上下級(jí)邏輯閉鎖來確保上一級(jí)快切起動(dòng)時(shí)下一級(jí)快切不誤動(dòng)?？烨猩舷录?jí)異常起動(dòng)配合示意圖如圖2所示。

圖2 快切上下級(jí)異常起動(dòng)配合示意圖

上下級(jí)之間的邏輯閉鎖可以借助光差保護(hù)的光纖通道傳輸遠(yuǎn)傳信號(hào)，也可以通過電纜硬結(jié)點(diǎn)或者 面向通用對(duì)象的變電站事件（generic object oriented substation event, GOOSE）傳輸來實(shí)現(xiàn)。

在設(shè)計(jì)上下級(jí)聯(lián)閉鎖方案時(shí)，還需要考慮一些異常工況的處理，比如110kV快切裝置僅投入快速模式且快速模式開放時(shí)間為100ms左右，當(dāng)超出快速模式開放時(shí)間后，可認(rèn)定為切換失敗，或快速模式和同相模式都失敗則認(rèn)為切換失敗，此時(shí)需要解鎖下級(jí)快切。

除上下級(jí)聯(lián)閉鎖方案外，還有以下系統(tǒng)優(yōu)化可以在一定程度上提升快切成功率：

（1）對(duì)于斷路器選型，選取分合閘時(shí)間較短的斷路器，為快速切換模式爭取更多空間。

（2）對(duì)于快切起動(dòng)條件，盡可能用快速跳閘的保護(hù)功能來起動(dòng)快切，原則上只要配置快切就要差動(dòng)保護(hù)跳閘來配合起動(dòng)。

（3）減少中間環(huán)節(jié)的時(shí)間消耗，如少用出口繼 電器從而節(jié)省約20～30ms的跳合閘延時(shí)；如果用到GOOSE通信則盡可能選擇高性能數(shù)據(jù)傳輸，且要確保網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)安全及可靠性。

2）快切算法優(yōu)化

國內(nèi)常用的快切算法由快速切換和同相捕捉切換組成，其動(dòng)作區(qū)域如圖3所示。理論上快速切換可以將母線上的電力中斷保持在最短的時(shí)間內(nèi)并能保證電動(dòng)機(jī)及其負(fù)載不會(huì)受到過度的或累積的損害，所以優(yōu)選快速切換。如果快速切換的判據(jù)沒有得到滿足，失去快速切換的時(shí)機(jī)后同相捕捉切換將被起動(dòng)，即同相捕捉切換是快速切換的后備[5]。

圖3 傳統(tǒng)快切動(dòng)作區(qū)域

針對(duì)快速切換和同相捕捉切換的不足，通過深入研究母線殘壓特性和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)特性，并根據(jù)ANSI/NEMA C50.41—2012關(guān)于電動(dòng)機(jī)母線快速切換的指導(dǎo)性原則（見圖4）對(duì)該算法進(jìn)行改進(jìn)。

圖4 ANSI/NEMA C50.41—2012關(guān)于電動(dòng)機(jī) 母線快速切換的指導(dǎo)性原則

該原則指出合閘時(shí)刻，電動(dòng)機(jī)母線殘壓與參考電源電壓之間的V/Hz相量差應(yīng)不超過1.33倍標(biāo)幺值且V/Hz相量相位差不超過90°，因此，新型的改進(jìn)算法引入母線失電后實(shí)時(shí)的電壓幅值、相位及頻率等，動(dòng)態(tài)計(jì)算殘壓和備用電源之間的相位差變化率dφ/dt及電壓幅值變化率dU/dt，并預(yù)測(cè)V/Hz相量差，以確保合閘時(shí)刻的相關(guān)判據(jù)條件在定值之內(nèi)，同時(shí)對(duì)相位差進(jìn)行預(yù)測(cè)，使相位差在90°以內(nèi)，對(duì)負(fù)荷及電網(wǎng)的影響較小，實(shí)時(shí)快速切換的切換應(yīng)用區(qū)域如圖5所示。用戶無須因殘壓特性的改變而調(diào)整先前的設(shè)定，方便用戶進(jìn)行操作。該算法引入后快切區(qū)域采用快速和實(shí)時(shí)快速兩種模式，大大提高了快切成功率。

圖5 實(shí)時(shí)快速切換應(yīng)用區(qū)域

3.2 母線內(nèi)部故障或大容量電動(dòng)機(jī)（或機(jī)群）起動(dòng)導(dǎo)致快切誤切換

1）電動(dòng)機(jī)起動(dòng)識(shí)別

同母線失電類似，當(dāng)母線上有電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，均會(huì)引起電壓突降[6]。其電壓降落與電網(wǎng)的運(yùn)行方式、系統(tǒng)阻抗、電動(dòng)機(jī)參數(shù)及電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式有密切關(guān)系[7-8]。仿真結(jié)果顯示，大功率異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)可能會(huì)造成母線電壓有效值下降20%以上。

實(shí)際應(yīng)用中部分用戶沒有進(jìn)線電流互感器接入快切裝置，無法通過進(jìn)線電流區(qū)分電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和上一級(jí)母線失壓，因此需要僅依靠母線電壓特性對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)進(jìn)行識(shí)別以避免誤起動(dòng)快切。

與母線失電不同的是，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)引起母線電壓突降后，電壓會(huì)逐漸趨于正常，而母線失電時(shí)殘壓會(huì)逐漸趨于0，圖6為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和電源失電的電壓特性對(duì)比?？烨醒b置需要根據(jù)母線電壓在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)和失電時(shí)突降后的不同變化趨勢(shì)，對(duì)兩種情況進(jìn)行區(qū)分，可有效預(yù)防在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)快切裝置誤動(dòng)的現(xiàn)象。

圖6 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和電源失電的電壓特性對(duì)比

2）故障識(shí)別

異常起動(dòng)方式均需在母線無故障的情況下起動(dòng)。在工作母線故障時(shí)，快切裝置可迅速將母線切換到備用電源上，使備用電源變壓器遭受一次故障沖擊，同時(shí)對(duì)開關(guān)的沖擊非常大，擴(kuò)大事故的范圍；在無法收到保護(hù)閉鎖信號(hào)時(shí)，快切裝置需要通過判斷母線是否有壓識(shí)別三相故障，通過母線電壓是否包含零序分量或負(fù)序分量來識(shí)別不對(duì)稱故障[9]，如母線最大電壓小于一定值，或零序電壓大于一定值或負(fù)序電壓大于一定值，來識(shí)別母線及負(fù)荷支路故障，從而保證發(fā)生母線內(nèi)部故障時(shí)快切不會(huì)誤切換。

3.3 大規(guī)?？烨袘?yīng)用后帶來的電動(dòng)機(jī)群起問題

快切在石化企業(yè)電力系統(tǒng)中應(yīng)用的數(shù)量越來越多，應(yīng)用的電壓等級(jí)也越來越高，國內(nèi)某些石化企業(yè)甚至將快切應(yīng)用在220kV電壓等級(jí)。隨之而來的電動(dòng)機(jī)群起問題也越來越凸顯，最直接的影響就是造成備用電源短時(shí)過負(fù)荷，進(jìn)而造成保護(hù)誤動(dòng)作導(dǎo)致全廠失電。

針對(duì)電動(dòng)機(jī)群起問題，解決思路有如下兩個(gè)方向：

1）從系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度優(yōu)化

最有效的方案是從整體電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度考慮最大運(yùn)行工況，從而確保電源容量的設(shè)計(jì)裕量足夠大。提高系統(tǒng)裕量的措施可以通過多電源接入或者增設(shè)自備發(fā)電廠來實(shí)現(xiàn)。

另外，從整體快切方案角度需要考慮盡可能提升企業(yè)最高電壓等級(jí)進(jìn)線端的切換速率，確保切換過程中電動(dòng)機(jī)不停轉(zhuǎn)，從而確保最終切換成功后系統(tǒng)的沖擊電流可控制在較低水平。具體可以通過參數(shù)整定和配置來實(shí)現(xiàn)，比如220kV及110kV的快切僅投入“快速切換模式”及“同相捕捉模式”，不允許投入“殘壓切換模式”及“長延時(shí)切換模式”。

2）從快切方案角度優(yōu)化

現(xiàn)階段市面上的快切產(chǎn)品在判斷切換條件時(shí)僅考慮了最基本的合閘條件，即待合斷路器兩端電壓差（相量差）、相位差、頻率差，而并未考慮系統(tǒng)運(yùn)行裕量。更優(yōu)的切換策略應(yīng)該從系統(tǒng)角度考慮運(yùn)行工況及系統(tǒng)裕量分布，從而在滿足最基本合閘條件的基礎(chǔ)上有選擇性地“分群分批”將電動(dòng)機(jī)機(jī)群切換到最合適的電源上，根據(jù)負(fù)荷的優(yōu)先級(jí)制定策略，確保重要負(fù)荷能快速切換到備用電源上。

3.4 高壓電容器/同步電動(dòng)機(jī)等設(shè)備應(yīng)用與快切的配合

1）高壓電容器的應(yīng)用

最常遇到的工程設(shè)計(jì)問題是在快切之前是否應(yīng)該把電容器切除，某些工程規(guī)范中明確指出需要在快切或者備自投切換之前將高壓電容器切除，以確保電容器不致因過電壓而損壞。

實(shí)際工程應(yīng)用中，也有很多帶著電容器完成切換的案例，但成功切換的前提需要確?？焖偾袚Q，至少是同相捕捉切換模式動(dòng)作。在快切模式下，母線殘壓仍保持在較高水平，且母線殘壓和備用電源電壓之間的頻率差、相位差都被控制在較小范圍內(nèi)；在同相捕捉切換模式下，雖然母線殘壓幅值已經(jīng)有一定程度衰減，但相位差被嚴(yán)格控制在很小范圍內(nèi)，所以兩種切換都不會(huì)造成電容器過電壓。殘壓切換模式動(dòng)作的情況下，由于殘壓幅值已經(jīng)降低到額定電壓的30%以下，所以電容器保護(hù)自帶的低電壓保護(hù)會(huì)提前將電容器從系統(tǒng)中切除。

2）同步機(jī)/異步電動(dòng)機(jī)混用情況下的切換策略

現(xiàn)階段很多石化企業(yè)的10kV或6kV母線上混帶有同步機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)，同步機(jī)可能是同步電動(dòng)機(jī)或者自備發(fā)電機(jī)。

同步發(fā)電機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)在失電后的動(dòng)態(tài)模型存在巨大差異[10]。異步電動(dòng)機(jī)可以在遠(yuǎn)離額定工況下，例如80%額定轉(zhuǎn)速，直接并網(wǎng)并達(dá)到額定運(yùn)行狀態(tài)。甚至部分小容量異步電動(dòng)機(jī)，支持零轉(zhuǎn)速直接并網(wǎng)起動(dòng)，即冷起動(dòng)。經(jīng)典的快速切換理論基于異步電動(dòng)機(jī)模型，可以保證在較寬區(qū)域（電壓差、頻率差、相位差等條件）安全并列到備用電源上并達(dá)到額定運(yùn)行狀態(tài)。而同步發(fā)電機(jī)由于獨(dú)立勵(lì)磁系統(tǒng)的存在，非同步條件下的合閘，同步過程會(huì)出現(xiàn)比較大且持續(xù)時(shí)間比較長的轉(zhuǎn)矩振蕩。

不正確的同期并列會(huì)造成系統(tǒng)振蕩，甚至造成同步機(jī)永久性損傷，所以同步發(fā)電機(jī)的操作規(guī)程明確禁止重合閘操作，快切操作則是未定義的灰色地帶。然而母線上同時(shí)存在同步發(fā)電機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)景，相關(guān)理論幾乎空白，如何處理同步發(fā)電 機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)混用情況下的快切切換策略需要 研究。

為確保切換過程中同步機(jī)和系統(tǒng)安全性，嚴(yán)格符合操作規(guī)定的策略是把同步發(fā)電機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)混用的切換分解為多個(gè)理論和實(shí)踐都較為成熟的操作：①異常識(shí)別起動(dòng)快切，將母線從主電源系統(tǒng)中斷開；②在斷開主電源時(shí)，或者合于備用電源前，切除所有同步發(fā)電機(jī)；③按照純異步電動(dòng)機(jī)母線切換策略，合于備用電源，完成異步電機(jī)群快切； ④待母線電壓穩(wěn)定后，將同步發(fā)電機(jī)調(diào)整到同期并列條件下，逐一完成并網(wǎng)。

上述方案最大缺點(diǎn)是同步發(fā)電機(jī)退出運(yùn)行時(shí)間較長，對(duì)相關(guān)功能影響較大，完成切換需要配合調(diào)頻調(diào)壓及同期并列裝置完成并網(wǎng)，操作周期較長，復(fù)雜度較大，不利于在保證安全的情況下提高成功率。因此，不切除同步發(fā)電機(jī)的切換策略可行性研究具有積極意義。

應(yīng)用案例中比較典型的是110kV母線經(jīng)過變壓器混帶有10kV異步電動(dòng)機(jī)母線和10kV同步發(fā)電機(jī)母線，如此，110kV母線及以下元件組成的子系統(tǒng)可被認(rèn)為是帶有分布式電源的微網(wǎng)。通過PSCAD仿真可知，110kV子系統(tǒng)相比電動(dòng)機(jī)機(jī)端母線，更容易達(dá)到功率平衡，電源斷開后頻率差、相位差等切換合閘的條件也更有利，不切除同步發(fā)電機(jī)的快切，不僅降低了操作復(fù)雜度，同時(shí)還提高了切換性能和成功率。進(jìn)一步研究在不同系統(tǒng)工況下，母線電壓是否有利于進(jìn)行切換，圖7為子系統(tǒng)額定發(fā)電功率與負(fù)荷功率比為100%和80%的母線電壓幅值變化趨勢(shì)。

根據(jù)圖7可知，在110kV側(cè)成功切換需要斷開后的子系統(tǒng)能快速達(dá)到功率平衡并且穩(wěn)定，所以需在如下兩個(gè)方面進(jìn)行限定：①在110kV母線一次設(shè)計(jì)時(shí)，額定工況下同步發(fā)電機(jī)容量應(yīng)近似等于負(fù)荷，考慮阻抗參數(shù)等損耗情況下應(yīng)略大于負(fù)荷；②使用調(diào)頻能力較強(qiáng)的發(fā)電機(jī)組，調(diào)頻調(diào)壓較快的自動(dòng)控制系統(tǒng)?？烨衅饎?dòng)后不切除同步發(fā)電機(jī)，在110kV 母線進(jìn)行快切操作。為確保同步發(fā)電機(jī)的安全性，合閘時(shí)刻的電壓差、頻率差、相位差需參考同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)條件，比如限定電壓差在5%Un以內(nèi)，頻率差在1Hz以內(nèi)，相位差在10°以內(nèi)。

圖7 母線電壓幅值變化對(duì)比

3.5 系統(tǒng)復(fù)雜度越來越高，多于三個(gè)斷路器的大型系統(tǒng)應(yīng)用越來越多

現(xiàn)階段單臺(tái)快切裝置適用的典型系統(tǒng)接線如圖8所示，包括單母分段雙進(jìn)線、單母雙進(jìn)線、單母三進(jìn)線。

圖8 單臺(tái)快切裝置適用典型系統(tǒng)

上述幾種典型系統(tǒng)接線包含的斷路器數(shù)量不超過三個(gè)，運(yùn)行工況和切換邏輯都相對(duì)簡單。但近些年隨著快切在110kV甚至220kV應(yīng)用的擴(kuò)展，快切邏輯需要考慮更加復(fù)雜的運(yùn)行工況，比如雙母雙分段及多電源接入的復(fù)雜系統(tǒng)接線[11]。圖9～圖11是幾種石化行業(yè)典型的大型應(yīng)用場(chǎng)景。針對(duì)圖9系統(tǒng)接線，通常需要三臺(tái)快切裝置通過硬結(jié)點(diǎn)連接或通過GOOSE傳輸互鎖信號(hào)來完成整體切換邏輯，類似解決方案對(duì)于圖10系統(tǒng)接線需要六臺(tái)快切裝置聯(lián)合完成，對(duì)于圖11系統(tǒng)接線需要更多臺(tái)快切。

圖9 三母三進(jìn)線接線方式

圖10 單母分段四進(jìn)線接線方式

圖11 雙母雙分段四進(jìn)線接線方式

此類解決方案復(fù)雜度非常高，對(duì)于用戶來說存在很多弊端：

1）整體方案的硬件成本昂貴。

2）設(shè)計(jì)、配置、接線、工程調(diào)試都非常復(fù)雜，且如果系統(tǒng)在后期有任何修改或擴(kuò)展，會(huì)帶來大量的硬件接線和實(shí)現(xiàn)邏輯的調(diào)整，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，可操作性很低。

3）由于整體方案依賴硬結(jié)點(diǎn)連接或GOOSE傳輸，所以受電磁兼容（electro magnetic compatibility, EMC）干擾及通信數(shù)據(jù)干擾的影響較大。

4）故障錄波存于各裝置，遇到問題不便對(duì)快切過程有整體的分析。

更優(yōu)的解決方案應(yīng)該以實(shí)際應(yīng)用為中心，從以下幾個(gè)方面考慮提高易用性：

1）單臺(tái)裝置獨(dú)立完成全部快切邏輯，避免多臺(tái)裝置間開放互鎖邏輯，大大降低配置、接線、調(diào)試的復(fù)雜度，同時(shí)也可以規(guī)避EMC干擾及通信數(shù)據(jù)干擾帶來的影響。

2）配置簡單，化繁為簡。根據(jù)企業(yè)的實(shí)際運(yùn)行方式計(jì)劃實(shí)現(xiàn)最優(yōu)電源切換策略。

3）設(shè)置可視化接口。當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)備用電源時(shí)，預(yù)定義切換優(yōu)先級(jí)，并實(shí)現(xiàn)客戶定制化服務(wù)。

4）軟硬件實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，后期擴(kuò)展簡單方便，從而確保在系統(tǒng)擴(kuò)展后原有接線及軟件邏輯均無需修改。

以圖10系統(tǒng)為例，其典型切換方向如圖12所示，在快切裝置中定義四個(gè)斷路器及三個(gè)切換方向?qū)?yīng)的斷路器，如所需方向有變化，只需更改或增加切換方向即可，無需二次接線。

圖12 單母分段四進(jìn)線典型切換方向

以上設(shè)計(jì)理念提供可視化的優(yōu)先級(jí)定義，如圖13所示，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)定義切換方向的優(yōu)先級(jí)，當(dāng)快切起動(dòng)時(shí)即可自動(dòng)按優(yōu)先級(jí)起動(dòng)相應(yīng)的切換方向，從而避免復(fù)雜的閉鎖邏輯。

圖13 切換方向優(yōu)先級(jí)定義

4 結(jié)論

本文對(duì)快切裝置在石油化工企業(yè)應(yīng)用中的典型問題進(jìn)行了分析，針對(duì)快切裝置成功率低的問題，提出通過上下級(jí)配合的方案提高了快切成功率，采用對(duì)V/Hz相量進(jìn)行預(yù)測(cè)的切換模式提高了快切成功率；通過僅基于母線電壓的算法來識(shí)別電動(dòng)機(jī)起動(dòng)或母線故障從而避免快切誤起動(dòng)；通過提高電源設(shè)計(jì)容量或電動(dòng)機(jī)分群分批切換策略避免切換后保護(hù)誤動(dòng)作的問題；提出了在同步機(jī)異步機(jī)混用時(shí)帶同步機(jī)切換的解決方案；應(yīng)用快切裝置自適應(yīng)于各種大型應(yīng)用場(chǎng)景的解決方案大大簡化了快切閉鎖邏輯，對(duì)快切應(yīng)用于石油化工行業(yè)的切換模式和整體解決方案具有積極的意義。