潘凱巖 譚大帥 李俊格 鄧穎奇

（1. 東方電子股份有限公司，山東 煙臺 264000；2. 廣東電網廣州供電局，廣州 510620）

備自投裝置（BATS）對于保證可靠供電具有重要的作用[1]。為避免備自投動作后出現設備過載情況，文獻[2-5]從不同角度提出了消除設備過載的處理方法。文獻[6]通過N-1校核給出了備自投壓板的投退策略，但由于一些特殊的備自投存在諸如時序及負荷均分等特性，這都使備自投的壓板投退策略變得相對復雜，如果對這些特性考慮不充分，則給出的壓板投退策略與現場的實際情況會有比較大的差別，因此，有必要對備自投的時序性及負荷均分特性進行深入地分析以使給出的備自投壓板投退策略能更符合電網的實際運行情況。

1 智能備自投建模

文獻[6]給出了智能備自投的通用建模方法（如圖1），內容包括備自投模型、包括備自投類型（母聯備投或設備備投）、設備信息（線路、變壓器、開關、母線）、投退設置（就地退出、就地投入、自動控制）、投退調節模式（停止、開環執行、閉環）及壓板信號點等。另外，這里只對備自投的負荷均分及時序特性進行近一步說明。

圖1 備自投通用模型

1.1 時序性

當電網發生故障后，可能造成許多母線停電，一般來說，發生故障的設備的電壓等級越高，造成停電的母線數越多。如果BATS之間不考慮動作時間的配合，就可能引起許多BATS動作，實際上，并非所有這些 BATS動作都是必要的。因此，在BATS建模及壓板投退策略中必須考慮備自投的時序性。

如圖2所示，圖中分別給出了同一電壓等級及不同電壓等級的時序特性。本文后面章節對基于供電路徑搜索的方法來確定備自投的相對時序參數及要進行投退備自投的關系進行進一步描述。

1.2 負荷均分性

備自投均分性指當某備自投動作后，為避免備用電源過載而觸發相關聯的備自投從而使負荷在備用電源間分攤，這樣使過載的可能性比單個備用電源帶全部負荷有所降低。如圖3所示，假設變#1變壓器發生故障，在無均分的情況下，#2變壓器將帶母線Ⅰ母，ⅡA母，ⅡB三個母線的負荷，如果考慮均分，則#2變壓器與#3變壓器之間的備自投也會動作，最終的結果是#2變壓器帶母線Ⅰ母和ⅡA母，#3變壓器帶母線ⅡB母和Ⅲ母，從而降低了#2變壓器過載的可能性。

圖3 備自投負荷均分性

在處理中，可以對備自投信息進行擴展，增加備自投是否含有負荷均分特性的標志，如果含有負荷均分，則在建模中根據備自投包含的母線關系自動搜索其對應的負荷均分備自投。如針對圖 3，如果備自投開關500A備開關501含有負荷均分，則因備自投開關 500A備開關 501的備用母線為ⅡA母，而備自投500B備開關502B的工作母線為IIB母，母線ⅡB母與母線ⅡA母為同一計算節點，從而可以得出當備自投開關500A備開關501動作時，也會同時觸發其負荷均分備自投（備自投開關500B備開關502B）動作，這里將備自投開關500A備開關 501做為主備自投，將備自投開關 500B備開關502B作為從備自投，含有負荷均分特性的備自投動作即可轉換為主備自投加從備自投一起動作。

2 考慮負荷均分的備自投壓板最優投退策略

在基于N-1校核進行的智能備自投的壓板投退策略中，要對有負荷均分特性的備自投進行拆分，即改為主備自投加從備自投同時動作的方法，但由于備自投投入閉環時間點不同，從而導致有的備自投是自動控制的，有的是非自動控制的，帶負荷均分且為自動控制的備自投與帶負荷均分且為非自動控制的備自投的策略在校核中是不一樣的。一般來說，對非自動控制且帶負荷均分的備自投的策略，用戶要求在N-1校核完成后再進行專門針對非自動控制且有負荷均分的備自投進行二次校核。

2.1 考慮負荷均分的故障綜合排序處理

由于備自投的均分特性，在進行N-1校核時如果完全按文獻[6]進行故障排序，則會出現可能含有負荷均分的備自投的故障先進行校核，而對其中的從備自投在后面又進行了校核并且經校核相應的備自投是需要退出的，這樣前面已經校核的含有負荷均分備自投的故障必須重新校核，對于大量的故障，這樣處理必然會導致整體策略異常及效率低下。為此，在對故障進行排序時，不能簡單的按引起備自投動作的個數進行排序，而是應考慮負荷均分特性，本文中處理改為：如果某個備自投含有負荷均分，則給其一個較大的權重K（例如100），而普通的備自投的權重可以設置為 1。最終可以得到故障的綜合權重值如下：

式中，m為故障引起的動作的備自投的總數，Kj為相應備自投的權重。如圖3所示，故障與指標值如下表（表中502A備501及502B備503都帶有負荷均分特性）。

表1 考慮負荷均分的備自投排序

由表1可見，故障的最終排序順序為#2變、#1變及#3變。這樣在校核時可以對不含均分備自投的故障先校核，含有均分備自投的故障后校核。從而避免了負荷均分的備自投與普通備自投的相應交叉影響的情況。

2.2 綜合考慮帶負荷均分且自動控制及帶負荷均

分且為非自動控制的備自投在線投退策略

綜合考慮帶負荷均分且為自動控制及帶負荷均分且為非自動控制的整體投退策略流程如圖4所示。

圖4 含帶負荷均分備自投的綜合投退策略

從圖4中可以看出，在壓板投退策略中，是按普通備自投、帶負荷均分且為自動控制、帶負荷均分且為非自動控制3種類型進行校核的。首先對類型1、2、3進行校核，在最后一輪中，再對帶負荷均分且為非自動控制的備自投進行校核，其目的是給用戶指導意見，即非自動控制且帶負荷均分的備自投是否可以帶3段母線，以便用戶可以人工對非自動控制的備自投進行相應的投退操作。

2.3 帶負荷均分且為自動控制模式的壓板投退策略

帶負荷均分且為自動控制處理詳細流程圖如圖5所示，這里以圖 2中的備自投為例進行說明，從圖中可以看出，在校核500A備501時，分別考慮了其均分備自投動作時是否會造成相應的主變（這里為#3變）及更上一級線路過載，如果過載，則單獨將500B備502B退出。其他處理如圖5所示。

圖5 含帶負荷均分備自投投退策略

2.4 帶負荷均分且為非自動控制模式的壓板投退策略

帶負荷均分且為非自動控制的備自投的壓板投退策略在非最后一輪N-1校核中的處理與帶負荷均分且為自動控制的主要區別為（以500A備501為例）：在處理中如果引起#3或上級線路過載，則先不將相應的均分備自投退出，只是在N-1校核全部完成后，再補充一輪針對帶負荷均分且為非自動控制的備自投的校核，如果在最后一輪校核中，仍然出現#3主變或上級線路過載，則給出相應的均分備自投退出的策略。

3 考慮時序的備自投壓板最優投退策略處理

對地區電網來說，同一變電站不同電壓等級之間或同一電壓等級之間的備自投通常存在時序特性（如圖1所示），在滿足動作條件的備自投組中，如果其相應的時序參數不同則應進一步根據時序參數由小到大依次校核，這樣不但軟件處理繁瑣，同時要求用戶對時序參數要及時維護、及時更新，否則相應的邏輯判斷可以與實際情況不符。

本文根據供電路徑搜索，在備自投壓板投退策略中自動確定同時滿足動作條件的備自投的組合校核順序，如圖6所示。

圖6 含時序特性的備自投組合投退

由于不涉及到拓撲重新計算，從而使N-1計算速度得到了很大的提高。

假設模擬L1發生故障，則如果不考慮備自投的時序特性時，備自投C1備B1，C2備B2，F1備E1，F2備E2同時滿足動作條件。

1）根據供電路徑搜索處理，從電源點（這里為L1）采用深度優先搜索方法（DFS）向下搜索，在搜索過程中如果搜索到35kV母線或10kV母線，則記錄相應的供電路徑，包括路徑上的支路信息、母線信息等。

2）通過搜索到的母線信息及備自投對應的母線信息，確定設備與備自投的路徑數序關系。

3）對不同路徑上的備自投進行組合，得到最終的校核順序。

以圖5為例，L1最終可確定出2條供電路徑，每條路徑上的備自投信息分別為：①備自投 C1備B1，C2備B2；②F1備E1，F2備E2。

對不同路徑上的備自投進行組合，可以得到最終的投退校核順序見表2。

表2 考慮時序特性的備自投投退校核順序

從表2中可以看出，通過組合可以很容易地處理備自投的時序特性的投退策略，首先校核備自投C1備B1，備自投F1備E1的壓板投退，如果這一組中有備自投需要退出，則進行后續校核，否則不必進行后續校核。

N-1校核詳細處理：對故障進行排序完成后，需要進行N-1校核計算以檢測當設備發生故障后是否會引起備自投動作，如果引起備自投動作，則需要對備自投動作后的電網進行潮流計算，校核備自投動作后是否有設備過載，如果有設備過載，則需按一定規則將部分備自投退出運行以消除設備的過載情況。

4 應用效果分析

通過對備自投進行分類，不但可以處理普通備自投的投退也可以高效地處理現場中含負荷均分的備自投的壓板投退。目前，文中提出考慮負荷均分特性的自動控制的備自投及帶負荷均分的非自動控制的備自投壓板投退策略已經在廣州供電局投入閉環運行?，F場中大量的備自投都含有負荷均分特性，現場運行情況表明，通過對備自投分類進行處理，使得只含普通備自投的故障先進行校核，而含有負荷均分特性的備自投的故障后校核。從而使不同的備自投的投退相互不影響，使得備自投的壓板投退策略可以更高效地運行，進一步提高了電網的穩定性。

5 結論

本文根據備自投的負荷均分特性及時序特性在實際壓板投退策略中對備自投進行了分類處理，使最終給出的策略更加符合電網實際運行狀況。本文提出的策略可以高效地處理現場中含有均分的備自投的壓板投退，從而最大限度地保證電網的供電可靠性?，F場運行效果表明該方法具有一定的通用性。

[1] 丁書文. 電力系統自動裝置原理[M]. 北京: 中國電力出版社, 2007.

[2] 潘凱巖, 劉仲堯, 宋學清, 等. 自動負荷控制系統在佛山電網中的應用[J]. 電力系統自動化, 2009,33(22): 94-97.

[3] 李少謙, 張孟君, 倪小惠, 等. 消除330kV變壓器過載的自動負荷轉移控制技術[J]. 電力系統保護與控制, 2009, 37(11): 106-108, 115.

[4] 潘琪, 時伯年, 湯峻, 等. 基于運行方式自動識別的主變過載聯切優化控制研究[J]. 電力系統保護與控制, 2012, 40(6): 125-128.

[5] 潘凱巖, 劉仲堯. 負荷轉供在線輔助決策系統在大型電網中的應用[J]. 電氣技術, 2013(5): 54-57.

[6] 潘凱巖, 譚大帥. 基于 EMS的智能備自投在線壓板最優投退策略[J]. 電氣技術, 2015(7): 103-107.