10 kV母線快速轉供電技術的研究與應用

張永挺，權少靜，吳枝祥，袁振超

（1.廣東電網有限責任公司中山供電局，廣東 中山 528401；2.沈陽凱風技術股份有限公司，遼寧 沈陽 110000）

10 kV母線快速轉供電技術的研究與應用

張永挺1，權少靜1，吳枝祥2，袁振超2

（1.廣東電網有限責任公司中山供電局，廣東 中山 528401；2.沈陽凱風技術股份有限公司，遼寧 沈陽 110000）

設計了一種變電站10 kV母線快速轉供電控制系統(tǒng)，有效縮短了操作過程中的停電時間，解決了常規(guī)人工操作中存在的耗時長、人工判斷會出現(xiàn)誤判、誤操作等問題，提高了電力系統(tǒng)供電的可靠性。

快速轉供電；倒閘操作；自動控制

研究一種變電站10 kV母線快速轉供電［1］控制系統(tǒng)，將計算機技術、嵌入式系統(tǒng)技術、信號分析與處理技術與變電運行操作業(yè)務相融合，可以根據操作人員指令，自動完成10 kV母線快速轉供電操作，避免出現(xiàn)并列運行短路電流超標的情況，也盡可能縮短了停電時間，提高了供電可靠性。從理論上，根據系統(tǒng)和設備動作時間計算，如果采用了快速轉供電系統(tǒng)，用戶停電時間可以控制在幾百毫秒內。隨著網架結構的完善，很多變電站都出現(xiàn)了主變并列運行短路電流超標的情況，且用戶對供電可靠性的要求越來越高，使該系統(tǒng)應用前景廣闊。

1 快速轉供電控制系統(tǒng)的設計

變電站10 kV母線快速轉供電控制系統(tǒng)包括邏輯控制器模塊、狀態(tài)寄存器模塊、受控開關開關量采集模塊、各母線電壓采集模塊、各受控開關電流采集模塊和狀態(tài)控制輸出模塊，以及電源模塊、通信模塊、自檢模塊與上位監(jiān)控軟件等，用于實現(xiàn)10 kV母線系統(tǒng)的并列供電轉分列供電或分列供電轉并列供電操作的順序控制，其系統(tǒng)結構如圖1所示。

圖1 10 kV母線快速轉供電控制系統(tǒng)的結構框圖

變電站10 kV母線快速轉供電控制系統(tǒng)適用于常見的單母分段、單母3分段、單母4分段等10 kV母線的轉供電，也可以根據接線的復雜程度和控制要求增加采集回路，通過邏輯編程實現(xiàn)不同控制方式。

快速轉供電系統(tǒng)核心部分為邏輯控制器模塊，包括邏輯控制器及寄存器2部分，寄存器將采集模塊采集的模擬量狀態(tài)和開關量狀態(tài)［2］等數(shù)據存儲在不同地址碼寄存器中，邏輯控制器調用這些狀態(tài)信息進行邏輯判斷，根據預先設置的操作邏輯，自動執(zhí)行操作邏輯指令，將輸出寄存器置位，通過開關量輸出模塊輸出，最終驅動開關設備動作，實現(xiàn)10 kV母線各種方式切換要求，通過自動裝置替代人工操作，實現(xiàn)快速轉供電功能。

模擬量狀態(tài)監(jiān)測模塊包括電壓監(jiān)測模塊和電流監(jiān)測模塊。電流監(jiān)測模塊采集流過所有受控開關的電流大小，作為判斷開關通斷狀態(tài)的輔助判據；通過電壓監(jiān)測模塊采集各母線段上的電壓大小，作為判斷母線段上是否有電的判據之一［3］。

開關量狀態(tài)監(jiān)測模塊采集所有需要監(jiān)控的開關分合位置狀態(tài)，作為開關通斷狀態(tài)的判據［4］。

開關量輸出模塊作為邏輯控制器的指令輸出模塊，驅動一次設備動作，實現(xiàn)母線狀態(tài)切換已達到控制目的。

2 快速轉供電系統(tǒng)的應用

變電站10 kV母線快速轉供電控制系統(tǒng)的應用主要體現(xiàn)在變電站母線由分列轉并列運行的斷路器控制方法上，系統(tǒng)采用邏輯控制裝置進行控制，控制裝置開關量采集模塊負責采集各個間隔的開關位置信號，模擬量采集模塊采集2段母線電壓和各間隔電流電壓，供邏輯控制器判斷。操作人員僅需在人機交互界面點下達轉供電方式的指令，控制裝置將按照本技術方案實現(xiàn)母線方式快速切換，無需人工介入，一鍵快速實現(xiàn)方式轉換。該系統(tǒng)可用于具有相同接線方式的各種電壓等級變電站中。

下面結合圖2所示的接線方式，詳細說明由分列轉并列運行的斷路器控制方法。

圖2 接線方式

由圖2可知，以最簡單的雙母接線方式變電站為例，控制系統(tǒng)對象包含了2個母線段（1M、2M）、2臺主變（1號、2號）、2個變低斷路器（1號主變變低斷路器、2號主變變低斷路器）以及1個母聯(lián)斷路器。當存在上網電源斷路器（斷路器i）和其他需要配合操作的開關時，也將其作為控制對象進行操作。分列轉并列運行操作方式有2種：1號主變轉檢修，1M母線并列由2號主變供電方式和2號主變轉檢修以及2M母線并列由1號主變供電方式。該方案以1號主變轉檢修，1M母線并列由2號主變供電方式作為介紹。

步驟一：當操作人員在人機交互的后臺機界面點擊1號主變轉檢修，1M母線并列由2號主變供電方式的按鈕時，從上位機輸出指令到邏輯控制裝置的過程中，控制裝置將按照該技術方案實現(xiàn)母線方式快速切換。

步驟二：控制裝置判斷初始狀態(tài)是否滿足切換要求，其判據是：1號主變變低斷路器在合閘位置；2號主變變低斷路器在合閘位置；母聯(lián)斷路器在分閘位置；1M TV電壓＞閾值；2M TV電壓＞閾值。

當滿足上述條件時，則發(fā)出斷開1號主變變低斷路器的指令，否則跳出執(zhí)行程序并彈出對話框，將所有條件列出，提示未能滿足的條件。

步驟三：控制裝置發(fā)出斷開1號主變變低斷路器的指令，將對應的輸出寄存器置位，驅動輸出模塊繼電器輸出，使開關合閘繞組帶電工作，分開1號主變變低斷路器。

控制裝置的采集模塊掃描開關、電流、電壓量的變化，保存到寄存器中，對邏輯控制器預置條件進行判斷，其判據是：1號主變變低斷路器在分閘位置；1M TA電流量＜閾值。

當滿足上面條件后，如果母線上還有電源，則會根據預置指令，切除電源線路斷路器，斷路器判據是：電源斷路器（斷路器i）在分閘位置；TA1i電流量＜閾值。

直至滿足1M TV＜閾值，邏輯控制器判斷1M母線停電完成。

若過程中判據不滿足，則終止執(zhí)行并反饋執(zhí)行條件不滿足的具體內容。

步驟四：輸出合上母聯(lián)斷路器的指令。

當滿足母聯(lián)斷路器在合閘位置；母聯(lián)斷路器電流＞閾值；1M TV＞閾值。則判斷1M母線恢復供電，方式切換成功。繼而將原來切除的上網電源重新合上。直至判斷：

電源斷路器（斷路器i）在合閘位置；TA1i電流量＞閾值。

除1號主變變低斷路器在分閘位置外，其余所有開關均已恢復到原有運行方式。

若過程中判據不滿足，則終止執(zhí)行并反饋執(zhí)行條件不滿足的具體內容。

如上所述，該方案采用程序化控制，先切主變變低斷路器后合母聯(lián)斷路器的做法，在母線并列運行短路超標的變電站內可以避免出現(xiàn)并列的情況。自動控制裝置替代了常規(guī)人工操作，并采集了母線電壓和斷路器電流等狀態(tài)量，通過邏輯計算進行判斷，可以大大縮短操作過程中的停電時間，并且有效杜絕可能會出現(xiàn)的誤判問題，實現(xiàn)了安全性和可靠性兼顧的目標。該方案也可用在雙母、雙母分段和多母線接線方式的變電站內。

3 結束語

綜上所述，變電站10 kV母線快速轉供電控制系統(tǒng)采用邏輯控制器控制，全過程電子化，有效縮短倒閘操作過程中的停電時間，解決了常規(guī)人工操作中存在的耗時長、人工判斷會出現(xiàn)誤判、誤操作等問題，提高了電力系統(tǒng)的供電可靠性，并確保了操作安全。

［1］韓 軍.轉供電問題的研究與應對［J］.科技與企業(yè)，2014，23（1）：23－24.

［2］郭 亮.電力用戶用電數(shù)據采集及監(jiān)控在需求側管理中的應用研究［D］.濟南：山東大學，2012：1－8.

［3］李齊森.提高供電可靠性的方法［J］.東北電力技術，2010，31（7）：34－36.

［4］代 宇，王 漪.基于多種通信方式的遼寧電網關口計量信息管理平臺研究與設計［J］.東北電力技術，2013，34（2）：43－47.

Research and Application of 10 kV Rapid Power Supply Transferring Technology

ZHANG Yong?ting1，QUAN Shao?jing1，WU Zhi?xiang2，YUAN Zhen?chao2
（1.Guangdong Power Grid Co.，Ltd.，Zhongshan Power Supply Bureau，Zhongshan，Guangdong 528401，China；2.Shenyang Kaifeng Technology Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110000，China）

This paper presents a control system of 10kV bus power supply transferring in power substation，this system can effectively shorten outage time in operation.It can solve the problems including low accuracy，miscarriage of justice and misoperation，it also in?creases power system reliability.

Rapid power supply transferring；Electrical switching operation；Automatic control

TM732

A

1004－7913（2016）03－0042－03

張永挺（1980—），男，助理工程師，主要從事電力變電運行技術管理工作。

2015－12－14）