濟青高鐵濰坊北10kV配電所備自投方案設計

張璇 薄士杰 許江

摘 要：高鐵的快速發展使得配電所自動化系統得到了廣泛應用，新投運的配電所具有一次側負荷大、主接線分段多等特點。因此配電所自動化系統間隔層設備數量大幅度增加，涉及到的備自投方案與傳統模式區別較大，給設計增加了難度。本文以濰坊北10kV配電所為例，重點介紹針對三段式母線備自投方案的設計。

關鍵詞：配電所；母聯；備自投

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.131

0 引言

隨著中國經濟的飛速發展，高速鐵路網絡日臻完善，配電所自動化系統得到了廣泛應用。新投運的配電所主接線分段復雜，饋出增多，使配電所備自投方案設計難度加大。針對上述問題，本文重點介紹濰坊北10kV配電所的三段式母線備自投方案設計，用以探討類似配電所備自投的解決方案。

1 配電所自動化系統結構

數字化變電站一般分為過程層、間隔層和站控層[1]，配電所自動化系統亦如此，一般包括：站控層、網絡層和間隔層。備自投功能屬于間隔層功能，其功能是通過硬件電路和軟件程序共同構成[2]，硬件是間隔層的母聯保護測控及備自投單元，軟件則集中在母聯保護測控及備自投單元的保護模塊中。失壓備自投功能可分為進線失壓判別、工作方式判別和備自投工作邏輯三大模塊。

2 母聯保護測控及備自投單元的傳統應用

母聯備自投單元主要適用于變配電所，完成進線失壓備自投及母聯失壓備投及母聯保護測控等一體化功能。這種單元可以組屏安裝也可以直接安裝在高壓開關柜上。

母聯備自投單元常用于傳統主接線系統，如圖1。對于10kV配電所一般采用單母線真空斷路器分段運行方式，兩路10kV進線電源分別送至兩段母線上，正常時3DL分閘，兩路電源同時運行，互為備用，當一路進線電源故障或檢修時，備自投功能啟動后，先斷開故障線路側斷路器，再令母聯斷路器3DL合閘，由另一路電源供電。即傳統備自投的工作邏輯可以使Ⅰ段和Ⅱ段兩路電源互為備用，一路失壓另一路自動切換。

3 濰坊北10kV配電所備自投方案設計

3.1 濰坊北10kV配電所備自投特殊情況說明

濰坊北10kV配電所有三段母線，如圖2。按照傳統備自投方案設計，Ⅰ段母線、Ⅱ段母線、Ⅲ段母線應互為備用，如Ⅰ段母線失壓，由Ⅱ段母線或者Ⅲ段母線投入，Ⅱ段母線失壓由Ⅰ段母線或者Ⅲ段母線投入。跟傳統備自投方案比，難點在于，要預防因某段母線失壓，其他兩段母線同時投入造成系統并網短路的風險。此外，該所Ⅰ段母線和Ⅱ段母線負荷性質及供電區域相當，如Ⅰ、Ⅱ段進線電源互投，極有可能造成過負荷情況，而Ⅲ段母線主要負荷為站場負荷，容量較小，所以由Ⅲ段母線作為Ⅰ、Ⅱ段母線的第一備用電源有利于保證供電可靠性。因此該所的備自方案比傳統的備自投方案更繁瑣。

3.2 濰坊北10kV配電所備自投解決方案

正常工作狀態下，該所Ⅰ段母線、Ⅱ段母線、Ⅲ段母線均帶電，進線電源容量相同，N11、N2、N37母聯一次柜內斷路器均處于分閘狀態。為保證Ⅲ段母線作為Ⅰ、Ⅱ段母線的第一備用電源，該所的自投順序更為復雜，如下所述：

情況1：Ⅰ段母線失電時，N37母聯備自投（后面簡稱母聯）投入，Ⅲ段母線帶Ⅰ段母線，Ⅱ段母線失電時，N2母聯再投入，Ⅲ段母線帶Ⅰ段和Ⅱ段母線。

Ⅰ段母線失電時，N37母聯投入，Ⅲ段母線帶Ⅰ段母線，Ⅲ段母線再失電時（發生概率較低），N2母聯再投入，Ⅱ段母線帶Ⅰ段Ⅲ段母線。

情況2：Ⅱ段母線失電時，N2母聯投入，Ⅲ段母線帶Ⅱ段母線，Ⅲ段母線再失電時（發生概率較低）， N37母聯再投入，Ⅰ段母線帶Ⅱ段和Ⅲ段母線。

以上說明Ⅰ段母線和Ⅱ段母線失壓，由Ⅲ段母線帶。

情況3：Ⅲ段母線失電時，N2母聯投入，Ⅱ段母線帶Ⅲ段母線，Ⅱ段母線再失電時（發生概率較低）， N37母聯再投入，Ⅰ段母線帶Ⅲ段和Ⅱ段母線。

Ⅲ段母線失電時，N37母聯投入，Ⅰ段母線帶Ⅲ段母線，Ⅰ段母線再失電時（發生概率較低），N2母聯再投入，Ⅱ段母線帶Ⅰ段Ⅲ段母線。

N11柜內的母聯保護及備自投單元的備自投功能常年不投入，作為緊急狀態下備用。

Ⅲ段失壓情況下，是Ⅰ段還是Ⅱ段帶，可以根據I、II段母線負荷性質確定。

如果采用Ⅰ段帶，可將N37柜內母聯備自投單元備自投定值中失壓延時時限為正常值，N2柜內母聯備自投單元備自投定值中失壓延時時限為N37的定值+2s。

如果采用Ⅱ段帶，可將N2柜內母聯備自投單元備自投定值中失

壓延時時限為正常值，N37柜內母聯備自投單元備自投定值中失壓延時時限為N2的定值+2s。

時限+2s的目的是：Ⅲ段失壓，Ⅰ段和Ⅱ段同時啟動，一個自投成功，時限長的備自投裝置判斷斷路器位置及電壓情況，自動停止自投邏輯。

以上方案均可履行由Ⅲ段母線作為Ⅰ、Ⅱ段母線的第一備用電源

的原則，隱患在于：有極小概率風險，Ⅰ和Ⅱ段母線在Ⅲ段母線時失壓時，同時投入造成Ⅰ和Ⅱ系統并網。可在N2和N37的斷路器合閘回路中設置閉鎖，Ⅰ段母線和Ⅱ段母線均帶電的情況下，使兩個斷路器不能同時合閘，降低該風險。

4 結語

隨著國內“八橫八縱”鐵道線路的逐步建立，配電所自動化系統設計方案日益重要，其設計的可靠性直接關系到鐵路系統的運營穩定性。本文以濰坊北10kV配電所母聯備自投方案設計為例，簡要闡述了10kV配電所3段母線備自投的處理方法，可供技術人員進行類似工作時參考。

參考文獻：

[1] 趙曼勇，周紅陽，陳朝暉等.基于ⅠEC 61850標準的廣域一體化保護方案[J].電力系統自動化，2010，34（06）：58-60.

[2]張保會，尹項根.電力系統繼電保護[M].第一版.北京.中國電力出版社，2005.

作者簡介：張璇（1985-），女，吉林人，工程師，從事綜合自動化系統設計工作。