无扰动切换方案保证高性能新材料产线连续供电

1、项目需求
国高电气此次连续供电改造针对某重点新材料生产企业，通过与项目电气工程师深入技术交流，并结合现场提供的具体图纸，绘制项目系统结构示意图如下，现场为3进线设计回路，1#进线和2#进线分别来自220kV降压站不同10kV高压母线段，保安电源来自上级保安段，
正常运行时，高压侧，Q1和Q2开关闭合，Q3开关断开，Q4开关闭合，Q5开关断开，保安电源热备，1#进线带载10kV I段母线，2#进线带载10kV II段母线和10kV保安段，低压侧，经纺丝T1变和纺丝T2变分别带载纺丝T1变压器低压母线段和带载纺丝T2变压器低压母线段，母联开关q3断开，经纺丝T3变和纺丝T4变分别带载纺丝T3变压器低压母线段和带载纺丝T4变压器低压母线段，母联开关q6断开。
高压侧，1#进线异常时，系统快速判断起动，分开1#进线，合上母联Q3，由2#进线带载3段母线，2进线异常时，系统快速判断起动，分开2#进线，合上母联Q3，由1#进线带载3段母线， 1#和2#同时异常时，系统快速判断起动,合上保安电源开关Q5，断开母联开关Q4,由保安电源带载10kV保安段母线。

低压侧，当发生10kV出现回路故障时，高压切换装置智能判断区内故障，低压切换装置起动切换，以纺丝T1变压器低压母线段和纺丝T2变压器低压母线段为例，当纺丝T1变异常时，断开进线开关q1,延时合上母联开关q3，由纺丝T2带载纺丝T1变压器低压母线段和纺丝T2变压器低压母线段，同时卸载部分非重要负载，当纺丝T2变异常时，断开进线开关q2,延时合上母联开关q3，由纺丝T1带载纺丝T1变压器低压母线段和纺丝T2变压器低压母线段，同时卸载部分非重要负载。

当发生晃电故障时，方案需要实现真正的无扰动切换，何为无扰动，正确的理解是受电用户在重新获得电源后能保持失电前的生产工艺流程不受到破坏，各类高低压电机、变频器等设备不停机，电网设备无任何电压冲击风险。因此方案需要考虑以下需求：
1.晃电发生时，为了保证生产的连续，备用电源应在临界电压之前投入，实现快速切换，保证高低压负载设备不停机。
2.对母线扰动模型分析准确，保证合闸时合闸两侧电压的幅值、相位、频率预判精准，无任何电压冲击风险。
3.智能判断故障点位置，特别是对区内故障的准确把握，防止故障扩大化。
4.高低压各级切换装置实现上下级协同配合，无冲突，无误动。
5.针对一些特殊的负载环境，需要通过全面的起动方式保证复杂模型也能够快速启动，实现无扰动切换。
6.对于一些特殊需求，比如容量问题、故障选线、全息录波、现场断路器老化后分合闸时间变化、备用电源失电、PT断线等问题，需要对方案的功能进行全面考虑。

2、方案实施
无扰动快切改造方案如下图，高压侧配置DCM635G无扰动快切装置，低压侧配置DCM631M低压备自投装置。

当1#进线异常时，DCM635G故障判断起动，分开1#进线开关Q1，合上母联Q3，由2#进线带载3段母线，2进线异常时，DCM635G故障判断起动，分开2#进线Q2，合上母联Q3，由1#进线带载3段母线， 1#和2#同时异常时，DCM635故障判断起动，合上保安电源开关Q5，断开母联开关Q4,由保安电源带载10kV保安段母线。
以纺丝T1变压器低压母线段和纺丝T2变压器低压母线段为例，当纺丝T1变异常时，DCM631M快速判断起动，断开进线开关q1,延时合上母联开关q3，由纺丝T2带载纺丝T1变压器低压母线段和纺丝T2变压器低压母线段，同时智能卸载部分非重要负载，当纺丝T2变异常时，DCM631M快速判断起动，断开进线开关q2,延时合上母联开关q3，由纺丝T1变带载纺丝T1变压器低压母线段和纺丝T2变压器低压母线段，同时卸载部分非重要负载。
高压无扰动和低压备自投，根据现场实际情况进行逻辑配合，上下级通过起动延时差保证协同配合。
3、改造预期
施工完成后，结构图如下所示，正常情况下母线分段方式运行，高压侧配置DCM635G无扰动快切装置，低压侧配置DCM631M低压备自投装置，高低压切换装置实现上下级协同配合，保证纺丝线和聚合线负载不停机、无冲击，最大限度保证生产连续可靠。

预期达到的具体切换效果和功能简述如下：
正常工况时，1#进线有压，2#进线有压，1#进线带载10kV I段母线，2#进线带载10kV II段母线和10kV保安段，1#进线开关Q1合闸，2#进线开关Q2合闸，母联开关Q3分闸，母联开关Q4合闸，保安电源开关Q5分闸，无扰动快切装置充电完成后进入待机状态。
当10kV 1#进线出现失压或停电，无扰动快切装置判断为区外晃电故障，故障判断后起动，快速跳开Q1，通过内部扰动模型，精准预判合闸两侧电压状态，并快速合上母联开关Q3，由2#进线带所有10kV三段母线，保证供电连续性，切换过程中保证电机、变频器不停机。（反之同理）
当1#进线恢复供电，快速切换装置自动跟踪母线与1#进线之间的幅值、频率及相位，可通过手动切换，快速恢复到初始运行状态。（反之当2#进线失压或停电时同理）
当1#进线和2#进线同时失压或停电时，无扰动快切装置故障判断后起动，快速跳开母联开关Q4，通过内部扰动模型，精准预判合闸两侧电压状态，并快速合上保安电源开关Q5,保安电源带载10kV保安段。
当1#进线或2#进线任意恢复供电，快速切换装置自动跟踪母线与1#进线或2#进线之间的幅值、频率及相位，可通过手动切换，以先分后合的串联切换方式，恢复至1#进线或2#进线带载状态。
高压侧DCM635G无扰动快切装置与DCM631M低压备自投装置的起动延时根据实际调试情况做差异化配置，从而实现上下级协同配合，防止冲突。
DCM635G可精准判别区内、区外晃电故障，当发生区内晃电故障时，DCM635G装置闭锁，此时，DCM631M低压备自投装置起动切换，切换逻辑如下（以其中纺丝T1变压器低压母线段和纺丝T2变压器低压母线段为例）
1、正常情况下纺丝T1变带载纺丝T1变压器低压母线段，纺丝T2变带载纺丝T2变压器低压母线段，母联开关q3处于分闸状态。
2、当纺丝T1变失电，备自投发命令跳开纺丝T1变开关q1，延时合上母联开关q3，由纺丝T2变带载两段母线，同时，根据实际计算情况卸载部分非重要负荷，保证运行容量的可靠。
3、当纺丝T2变失电，备自投发命令跳开纺丝T2变开关q2，延时合上母联开关q3，由纺丝T1变带载两段母线，同时，根据实际计算情况卸载部分非重要负荷，保证运行容量的可靠。

审核编辑 黄宇