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基于变电站自动化系统的10kV 后台备自投研究及其应用

作者：周桂日期：2015-01-20 09:35 来源：《电子制作》

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【文章摘要】
备用电源自动投入装置简称备自投，对于保障供电的可靠性有着至关重要的作用。随着智能化变电站的不断发展，10KV 后台备自投供电系统向着信息化以及网络化的方向发展，在探索的道路上呈现出高效、稳定的趋势，被越来越多的地区所采用。在本文中，笔者结合自身经验，从变电站自动化系统备自投装置设计可行性出发，解释了了变电站10KV 后备自投的启动条件和闭锁条件，分析了自动化变电站后备自投的实现方案，并在此基础上列举了后备自投的特殊问题处理，与同行共勉。
【关键词】
变电站；后台；备自投
1 变电站自动化系统备自投装置设计可行性分析
在智能变电站中，供电的模拟量都以信号的形式传输，即将变电站的程序编辑为计算机网络语言，以数字以及字母的形式进行转化。智能化变电站备自投的最大优势在于其不受通道数的限制，整个变电站之间的信息都可以实现资源共享。相对于传统变电站而言，现代化的模拟系统在办公的便捷性以及效率等方面都有了跨越式的改进。全程化的交换机共享能够将间隔的信息通过绿色通道进行传播，为站域备自投的工作奠定了良好的基础。
就目前而言，10KV 智能化备自投系统的变压器以及分段断路器是整个装置的核心技术，在局域网的帮助下，先进的VLAN 技术有效解决了数据流的阻塞问题，能够将划分的区域进行统一输出，实现站点之间的互动和交流。此外，这一进步还实现了通用面向对象GOOSE 网络数据采样系统与采样值SV 之间的信息合作，大大节约了变电站的运行成本，同时也提高了供电信息管理系统的可靠性和安全性。
2 变电站10KV 后备自投的启动条件
理想状态下，变电站10KV 后备自投的启动条件包括以下四个方面的内容：一、变电站系统在出现故障的前一阶段是处于正向运动状态的；二、在两段母线中，其中有一段母线失电，并且市电电压小于0.3Un，失电的那段母线中的欠缺点流，数量值小于0.05In ；三、正常状态下不失电的母线的电流以及电压处于正常值，电压大于0.7Un ；四、不存在闭锁现象。只有当这四个条件同时满足时，变电站10KV 后备自投系统才会启动。需要指出的是，只有当工作中的母线确定没有电压时，装置才会被允许启动。在工作过程中，为了避免系统对线路的送电的负向输出，不管断路器处于闭合状态还是断开状态，智能化备自投在启动后都会进行二次进线断路器的断开，并且检查该处跳闸触点是否闭合。总体来说，10kV 线路中采用了双重的保护装置，备自投供电装置即可以延时自投，也可以根据需要直接自投，具体可根据工作需要来进行调节。
3 变电站10KV 后备自投的闭锁条件
理想状态下，变电站10KV 后备自投的启动闭锁条件包括以下四个方面的内容：一、线路封锁，电流无法通过；二、外部线路闭锁；三、延时动作设定范围内返回；四、解除闭锁装置后，在返回时动作不允许；五、系统不满足正向运行的条件。为了保证备自投的运行效率，能够一次完成自投过程，系统还设置了继电装置，采用逻辑思维，自动判断软件的延时装置，在必要条件下进行自动充电。一般情况下，当系统自动判断结果确认闭锁无效时，约10s 后允许进入备自投工作状态。和计算机语言类似，当“闭锁”或“退出”条件为“真”时，则立即放电。
4 自动化变电站后备自投的实现方案
变电站在间隔划分的过程中，都是采用开关设备作为标准。如此一来，变电站的信息功能来自于三个方面，其中两项是进线装置，另外一项是分段装置。在传统设备中，电流的输送需要用到二次电缆，将电压值接入开关装置，再运送至操作箱。当系统实现IEC61850 功能时，各个接点都处于同一设备中。在现代化的变电站后备自投系统装置中，各个层次的装置实现了网络之间的资源共享，能够将命令传达出去，实现了分布式的各自投。一般来说，分布式的各自投主要有两种实现方式，分别是采样的实现以及逻辑功能的实现，以下就这两个方面展开讨论：
4.1 采样(S ) 的实现
在采样的实现中，各自投所采用的IED 是相互独立的，只要其处于保护控制装置中，无论是何种情况下的间隔，都不会影响其使用，该种形式在数字化变电站中的应用范围较广。在工作状态中，分别在母线的两个端点接入电子互感器，将输出的数字信号通过光纤的作用，传输到电压装置，再由点压装置对信号进行扩展和分类，分别输送到母线电流的电流合并器。实现电子数据的采样过程。电流合并器能够对数据进行简单的处理，再将各个信号发送到网络交换机上，对线路进行主变差动的保护。双重保护装置可以直接对电流起到测量和限流的作用，为了平衡和协调整个网络系统，此过程还需要用到虚拟网络中的VLAN 技术。
4.2 逻辑功能的实现
10 kV 进线备自投主要由两段母线组成，分别是测控装置和分散执行装置，前者用于充电保护，后者用于进线保护。当系统完成测定电压、电流等任务时，就会对间隔进行分散任务的执行，然后采用规约将信号扩大后发送给WCH 装置，这一过程称之为动作逻辑，主要功能在于能够对充电装置进行集中处理，避免了备自投信息进入设备时的间隔信息独立处理，能够将信息实时转换，和常规的备自投装置所不同的是，10KV 的电路接口将闭锁备自投信号引入其中，实现了单元接口信息的完美对接。
5 变电站后备自投的特殊问题处理
5.1 小电源反馈和发电机问题
对于功率较大的发电机组，当出现电网安全事故时，可以先解开有电流通过的母线，再采用备自投对失电母线进行送电。当小电源的反馈时间较长时，就会影响备自投装置的启动时间。因此，在智能化的变电站中，应该安装自动检测装置，综合电源合闸以及发电机运行的功能，避免出现过度延时状况。在此过程中，还可以对反馈的线路采取保护措施，常用的方式是联切，在备自投或欠频保护跳闸增加相应出口，在欠频动作解列同时跳开这些反馈电源开关，可以加速备自投动作时间。
5.2 无功补偿电容器的问题
当电容器安装在母线上时，一般设有低压保护装置，当电流供应为零时，可以先除去电容器，再将启动备用电源。在有条件的前提下，还可以将6KV 和10KV 备自投供电装置交换使用，相互配合，从而为用户提供安全稳定的供电域。
5.3 中性点问题
中性点的运行需要和线路同时配合，此外，还需要备自投的保护功能装置。当变压器不存在中性点接地的保护时，就会对装置系统的安全运行产生一定的阻碍。就目前而言，当中性点接地存在异常情况时，可以推动发电机所在的接地刀闸开关，从而防止主变电流的变化对中性点产生的负面影响。
6 小结
智能化变电站后备自投系统的运用为变电站的工作提供了极大的便利，为用户的用电带来了安全性和可靠性，配合以电压互感器以及电流合并器的设备，变电站的备自投装置逐渐走向成熟、在高速光纤的发展下，有效满足了数据的实时性操控。随着网络信息化和数字化的发展，变电站的备自投必将登上新的台阶。
【参考文献】
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