基于變電站測控數字量的自適應備自投聯切裝置

馮迎春，陸圣芝，袁 松

(1.揚州供電公司，江蘇 揚州225001；2.南通供電公司，江蘇 南通226006)

近年來，為保證供電可靠性，備自投裝置在變電站主變中低壓側的應用逐年增多[1]。但當變電站的負載率較高時，主變低壓側備自投動作將負荷切至另一臺主變供電，很容易造成該臺運行主變的過載，嚴重時甚至可能造成該臺主變的停運，擴大事故范圍[2-4]。因此，需要根據負荷情況聯切部分線路，保證供電變壓器不過載。國內外的設備廠家生產的備自投裝置，僅設置了過負荷聯切回路，根據預先整定的過負荷減載輪次聯切負荷[5，6]，缺乏靈活性，易多切或少切負荷。本文提出一種自適應備自投聯切裝置，能夠根據實時負荷情況實現自適應聯切負荷，該裝置是對變電站主變中低壓側備自投裝置的有效補充，較好地解決了主變中低壓側備自投動作后主變安全運行的問題，從而避免變壓器過熱損壞、變電站全站停電等嚴重事故的發生。

1 備自投聯切裝置的工作原理

備自投裝置要實現智能性地聯切負荷功能，需取得流過變壓器各側開關和所有出線開關的電流來進行計算判斷，并且接入聯跳所有出線的控制回路。然而，傳統備自投裝置能接入的模擬量和開關量較少，不具備進行電流綜合計算判斷的功能，其聯切負荷只能通過壓板投切預先安排的數條線路來實現，缺乏靈活性，在不掌握主變運行狀態的情況下容易多切或少切負荷。如果在已定型的傳統備自投裝置的基礎上進行軟、硬件的改造，除了破壞裝置本身硬件的模塊化與軟件的通用性以外，為了與眾多的主變、線路間隔聯絡，還需要施放大量的電流回路、控制回路等二次電纜，使得備自投裝置的回路繁雜，施工改造難度大。本文提出的備自投聯切負荷裝置，通過與原有變電站綜自系統通信，收集所需監測線路的負荷信息和備自投裝置的工作信息，對線路負荷情況進行綜合運算分析。當發生一臺主變失電，備自投動作跳開主變低壓側開關時，該裝置根據最近時刻實時負荷情況和預先設定的線路重要性排序，智能切除有可能導致另一臺主變過載的次重要性負荷，確保分段開關合上后，運行變壓器不過載。

如圖1所示。本裝置與變電站綜自系統通過以太網連接，采用104規約通信，獲取所需監測線路的實時電流、開關位置信息、備自投裝置的運行狀態及備自投動作信息，對于線路開關的聯切操作也通過綜自系統轉發遙控指令。整個系統之間的數據交互均通過以太網通信搭建，對于原有變電站綜自系統無影響，且施工方便，只需要連接通信、綜自系統配置轉發表即可。

圖1 變電站信息傳輸交互圖

2 正常運行時控制流程

某變電站一次系統如圖2所示。正常運行時，1QF，2QF合位，3QF分位。自適應備自投聯切裝置從綜自通信管理機獲得線路a1，a2……an，b1，b2……bn電流值，計算母線Ⅰ，Ⅱ饋線電流總值IA+IB，并存儲在裝置緩存區。當變壓器X故障失電時，備自投動作，跳開1QF，備自投聯切裝置在獲得綜自通信管理機發出的備自投動作信息和1QF開關跳閘信息后，啟動判斷程序（如圖3所示），調用數據庫中變壓器X失電前一刻的各線路電流值并計算饋線電流總值IA+IB，與非故障變壓器Y電流限額值IY比較，如后者大于前者，即判斷變壓器無過載可能，通過綜自通信管理機遙控合分段開關3QF；如電流條件不滿足要求，則按照負荷重要等級由低到高依次模擬切除饋線負荷，直到滿足變壓器不過載條件后，形成線路跳閘邏輯表，裝置通過綜自通信管理機聯切線路開關，確認線路開關跳閘后，再遙控合分段開關，完成自適應備自投聯切裝置的整個動作過程。

圖2 某變電站一次系統圖

圖3 備自投聯切裝置邏輯判斷程序框圖

自適應備自投聯切裝置完成負荷的聯切之后向調度主站發送操作遙信，以方便監控和調度確認開關分合閘動作原因，同時在裝置內部以文件的形式存儲動作邏輯及出口動作信息，以備查詢。

3 故障狀態下的控制流程

在站內設備或其信息獲取異常情況下，自適應備自投聯切裝置能夠通過與其他設備的配合，完成備自投聯切負荷。（1）某饋線開關無合位置遙信，但有電流。按照該饋線已投入運行處理，流程同正常運行時的流程操作，并報饋線位置異常軟遙信至調度，提示處理。（2）某饋線開關拒動。在自適應備自投聯切裝置按正常態流程下發需要聯切的線路遙控分閘指令后，根據遙信、遙測綜合判斷某饋線開關沒有動作，則啟動裝置故障態流程，選取剩余線路中負荷重要等級最低的線路電流與該饋線電流進行比較，當一條或多條線路電流累加值大于等于該饋線電流時，裝置通過綜自通信管理機遙控這一條或多條線路開關分閘，其它流程仍同正常態流程操作。（3）備自投裝置故障或信息缺失。當無法獲取備自投動作遙信，但是從綜自系統獲知變壓器中低壓側開關跳閘變位，母線失電且沒有外部閉鎖備自投信號時，自適應備自投聯切裝置啟動流程，預判可聯切負荷線路，不發遙控指令，將結果上報至調度主站，由調度判斷進行人工干預。（4）自適應備自投聯切裝置自身故障。當裝置自檢出錯或裝置掉電時，裝置具有遙信硬接點輸出，并接入綜自系統，上報調度主站，以便通知檢修人員及時趕至現場進行處理。

4 結束語

本文通過研究自適應備自投聯切裝置的工作原理，提出一種備自投聯切裝置在站內設備均正常運行或可能故障狀態下的控制流程，能夠滿足基于變電站測控數字量的自適應備自投聯切負荷系統功能。

自適應備自投聯切裝置通過變電站綜自系統來采集所需信息和進行聯切負荷操作，整個系統之間的數據交互均通過以太網通信搭建。進行老站改造時施工簡單方便，只需要增加一些通信電纜，對于原有備自投設備及綜自系統影響甚小。該系統的投運可大大提升原有變電站備自投系統的智能化水平。本文設計的備自投聯切裝置能夠克服傳統備自投裝置聯切負荷時選擇性機械單一、缺乏靈活性的缺點，可根據實時變化的負荷情況切除負荷，在確保電網主設備安全運行的前提下盡可能減少負荷損失，提高了電網的供電可靠性和經濟性。

[1]張雄偉，蔣 琪，陳靜如.一起備自投拒動事故的分析及解決方案[J].江蘇電機工程，2012，31(6)：19-21.

[2]許 琦，曹建權.防止因備自投動作引起變壓器過載跳閘的分析及對策[J].江蘇電機工程，2012，31(4)：30-33.

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[4]邵 驍，張 琳.重負荷變電站低壓側備投方式應用的探討[J].江蘇電機工程，2008，27(5)：51-53.

[5]王 凱，段 玫.主變備自投及過載切負荷裝置的應用[J].寧夏電力，2007（5）：37-38，59.

[6]范壽忠.備自投過負荷聯切功能的實現[J].電力系統保護與控制，2010，38(5)：139-140.