雙主站區(qū)域備自投系統(tǒng)的應(yīng)用研究

陳飛建

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司興義供電局，貴州黔西南562400）

0 引言

近年來(lái)，備自投技術(shù)在220 kV及以下等級(jí)的電網(wǎng)中得到了廣泛使用，在維持電網(wǎng)穩(wěn)定和提高供電可靠性等方面起到了重要作用。針對(duì)包含多個(gè)變電站的區(qū)域電網(wǎng)，可以采用區(qū)域備自投技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)故障后的快速恢復(fù)供電[1-3]。

區(qū)域備自投通常采用區(qū)域備自投邏輯判別主站裝置以及采集執(zhí)行子站裝置構(gòu)成的區(qū)域備自投系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種區(qū)域備自投系統(tǒng)選擇區(qū)域電網(wǎng)中任意一個(gè)變電站安裝一臺(tái)區(qū)域備自投邏輯判別主站裝置（簡(jiǎn)稱“區(qū)域備自投主站裝置”），在區(qū)域電網(wǎng)每個(gè)變電站分別安裝一臺(tái)采集執(zhí)行子站裝置（簡(jiǎn)稱“子站裝置”），所有子站裝置分別通過(guò)光纖通信網(wǎng)絡(luò)與區(qū)域備自投主站裝置交互實(shí)時(shí)信息；各子站裝置采集其所在變電站的狀態(tài)信息，處理后形成區(qū)域備自投判別所需的信號(hào)，再通過(guò)光纖通信網(wǎng)絡(luò)上送至區(qū)域備自投主站裝置，同時(shí)接收區(qū)域備自投主站裝置下發(fā)的跳合閘命令并實(shí)際執(zhí)行跳合閘動(dòng)作；區(qū)域備自投主站裝置通過(guò)光纖通信網(wǎng)絡(luò)獲取區(qū)域電網(wǎng)的全景信息，并完成區(qū)域備自投的策略判別。

在區(qū)域備自投系統(tǒng)中，區(qū)域備自投主站裝置至關(guān)重要，負(fù)責(zé)區(qū)域備自投全部策略的邏輯判別。區(qū)域備自投主站裝置一旦出現(xiàn)異常，比如插件損壞導(dǎo)致裝置閉鎖，則區(qū)域備自投策略將不能實(shí)施；若需要對(duì)邏輯判別主站裝置進(jìn)行檢修，也必須退出整個(gè)區(qū)域備自投系統(tǒng)；而且由于區(qū)域備自投的邏輯判別結(jié)果沒(méi)有對(duì)比和校驗(yàn)，若出現(xiàn)誤發(fā)跳合閘命令的情況，不能進(jìn)行有效的排除。因此，單主站區(qū)域備自投系統(tǒng)在可靠性方面有待提高。

1 雙主站區(qū)域備自投系統(tǒng)架構(gòu)

針對(duì)單主站區(qū)域備自投系統(tǒng)的不足，本文提出一種雙主站區(qū)域備自投系統(tǒng)，在區(qū)域電網(wǎng)中配置兩臺(tái)備自投主站裝置，如圖1所示，雙主站即圖中的備自投主站裝置1和備自投主站裝置2，兩臺(tái)備自投主站裝置既可以在區(qū)域電網(wǎng)中選擇兩個(gè)變電站分別安裝，也可以選擇同一個(gè)變電站一起安裝。

對(duì)區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)的每個(gè)變電站配置一臺(tái)子站裝置（即圖中的子站裝置A、B、C和D），兩臺(tái)區(qū)域備自投主站裝置與各子站裝置通過(guò)光纖通信網(wǎng)絡(luò)交互實(shí)時(shí)信息。光纖通信網(wǎng)絡(luò)傳輸信息的延時(shí)可達(dá)到小于1 ms的水平，因此可以實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)交互。

圖1中，變電站A、B、C、D構(gòu)成了一個(gè)串聯(lián)供電結(jié)構(gòu)的區(qū)域電網(wǎng)，變電站C的C01開(kāi)關(guān)為熱備用狀態(tài)，當(dāng)區(qū)域電網(wǎng)發(fā)生故障導(dǎo)致變電站失電時(shí)，可以合上C01開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)恢復(fù)供電。若變電站B失電，由于熱備用開(kāi)關(guān)位于變電站C，適用于單個(gè)變電站的常規(guī)備自投無(wú)法通過(guò)合變電站C的C01開(kāi)關(guān)為變電站B恢復(fù)供電，必須使用針對(duì)整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)快速恢復(fù)供電的區(qū)域備自投，立足于區(qū)域電網(wǎng)的整體信息進(jìn)行綜合判別，在變電站B失電時(shí)，先跳開(kāi)變電站B的主供開(kāi)關(guān)B01，之后合上變電站C的C01開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)快速恢復(fù)供電。

圖1 雙主站區(qū)域備自投系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

2 雙主站區(qū)域備自投工作流程

雙主站區(qū)域備自投系統(tǒng)按照如下步驟工作：

首先，各子站裝置采集所在變電站的狀態(tài)信息，比如變電站母線的電壓、線路的電流、抽取電壓等模擬量信息，以及開(kāi)關(guān)位置、母線保護(hù)動(dòng)作、主變保護(hù)動(dòng)作、線路保護(hù)動(dòng)作等開(kāi)關(guān)量信息等，并將這些信息結(jié)合就地判據(jù)轉(zhuǎn)換為備自投主站裝置所需的狀態(tài)量信息，如有壓無(wú)壓信號(hào)、有流無(wú)流信號(hào)、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、閉鎖備自投信號(hào)等，這些狀態(tài)信息實(shí)時(shí)更新，并上送至光纖通信網(wǎng)絡(luò)。而雙主站區(qū)域備自投系統(tǒng)中的兩臺(tái)區(qū)域備自投主站裝置分別通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲得各子站裝置發(fā)送的狀態(tài)量信息。

然后，每臺(tái)區(qū)域備自投主站裝置綜合獲得的狀態(tài)量信息，可以得到區(qū)域電網(wǎng)的全景信息，識(shí)別區(qū)域電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)及故障狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上，兩臺(tái)備自投主站裝置各自執(zhí)行自身的區(qū)域備自投策略，若區(qū)域電網(wǎng)發(fā)生故障，則進(jìn)入恢復(fù)供電策略判別流程，首先發(fā)出一個(gè)整組啟動(dòng)信號(hào)，表示當(dāng)前已經(jīng)識(shí)別出該區(qū)域電網(wǎng)需要快速恢復(fù)供電并且裝置已經(jīng)進(jìn)入策略判別流程，之后根據(jù)自身判據(jù)及跳閘整定延時(shí)確定適合于隔離故障的開(kāi)關(guān)，并發(fā)出跳閘命令，確認(rèn)此開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后，經(jīng)合閘整定延時(shí)后發(fā)出合熱備用開(kāi)關(guān)的命令，整組啟動(dòng)信號(hào)以及跳合閘命令都發(fā)送至光纖通信網(wǎng)絡(luò)，由子站裝置收取后實(shí)際執(zhí)行。

最后，各子站裝置獲取兩臺(tái)區(qū)域備自投主站裝置發(fā)出的跳合閘命令、整組啟動(dòng)信號(hào)、自投退出信號(hào)，綜合這些信號(hào)以及通信狀態(tài)是否正常，判別跳合閘命令的有效性，若跳合閘命令有效則實(shí)際執(zhí)行。

3 雙主站協(xié)同控制方法

雙主站區(qū)域備自投系統(tǒng)中，雙主站的協(xié)同控制方法主要包括主站策略配合、主站檢修退出配合、子站執(zhí)行命令選擇等方面。

在雙主站的策略配合方面，兩臺(tái)備自投主站裝置可采用完全相同的區(qū)域備自投策略，也可以采用不同判據(jù)的區(qū)域備自投策略。第一種情況時(shí)，兩臺(tái)主站裝置互為備用，并可對(duì)策略結(jié)果相互校驗(yàn)，可以提高區(qū)域備自投的可靠性。若兩臺(tái)主站裝置采用不同判據(jù)的區(qū)域備自投策略，例如兩臺(tái)主站由不同廠家生產(chǎn)，內(nèi)部邏輯有所區(qū)別，或兩臺(tái)主站雖然由同一廠家生產(chǎn)，但是采用了完全不同的策略，如圖1的區(qū)域電網(wǎng)，一臺(tái)采用以電壓為主的判據(jù)，主要根據(jù)變電站失壓進(jìn)行策略判別，另一臺(tái)采用以開(kāi)關(guān)位置及保護(hù)動(dòng)作為主的判據(jù)，主要根據(jù)各開(kāi)關(guān)的位置變化以及區(qū)域電網(wǎng)保護(hù)動(dòng)作的情況進(jìn)行策略判別，這種情況下可以實(shí)現(xiàn)不同廠家的裝置或者不同判據(jù)的裝置相互校驗(yàn)并相互補(bǔ)充的效果。

在雙主站的檢修退出配合方面，當(dāng)區(qū)域備自投主站裝置不能實(shí)施區(qū)域備自投邏輯判別時(shí)，則產(chǎn)生一個(gè)自投退出信號(hào)，并發(fā)送至光纖通信網(wǎng)絡(luò)。例如當(dāng)裝置檢測(cè)到自身的插件損壞，或者由于通信故障等原因?qū)е伦陨淼膮^(qū)域備自投策略不能正常執(zhí)行時(shí)，則發(fā)出自投退出信號(hào)；或者裝置因?yàn)闄z修而退出區(qū)域備自投功能，也發(fā)出自投退出信號(hào)。當(dāng)只有一臺(tái)備自投主站裝置退出時(shí)，區(qū)域備自投系統(tǒng)則根據(jù)退出信號(hào)進(jìn)行單主站的邏輯判別，維持區(qū)域備自投系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

在子站執(zhí)行命令選擇方面，各子站裝置執(zhí)行跳合閘命令時(shí)，可以選擇采用下述兩種處理方法中的一種：“或”邏輯處理方法、綜合判別處理方法，如圖2所示，可以通過(guò)設(shè)置控制字在子站裝置中設(shè)置，也可以通過(guò)壓板的方式進(jìn)行切換。

圖2 子站執(zhí)行方式選擇

當(dāng)選擇采用“或”邏輯處理方式時(shí)，子站裝置收到任一備自投主站裝置的跳合閘命令即執(zhí)行跳合閘操作?！盎颉边壿嬏幚矸绞降淖饔迷谟诋?dāng)某一臺(tái)備自投主站裝置因?yàn)橛布?、軟件缺陷、裝置檢修等因素導(dǎo)致不能正常執(zhí)行區(qū)域備自投策略判別時(shí)，由另一臺(tái)備自投主站裝置保證恢復(fù)供電策略的正常執(zhí)行，即兩臺(tái)區(qū)域備自投主站裝置互為備用互為補(bǔ)充，當(dāng)其中一臺(tái)退出后，另一臺(tái)還可以正常執(zhí)行區(qū)域備自投策略，這相對(duì)于單主站區(qū)域備自投來(lái)講，在保證區(qū)域備自投的可靠執(zhí)行方面有了很大的提高。

當(dāng)選擇采用綜合處理方式時(shí)，子站裝置收到其中一臺(tái)區(qū)域備自投主站裝置的跳合閘命令時(shí)，不直接執(zhí)行，必須同時(shí)收到另一臺(tái)區(qū)域備自投主站裝置的整組啟動(dòng)信號(hào)或者跳合閘命令，或者同時(shí)收到另一臺(tái)區(qū)域備自投主站裝置的自投退出信號(hào)，或者另一臺(tái)區(qū)域備自投主站裝置通信異常，方可執(zhí)行跳合閘命令。若子站裝置同時(shí)收到兩臺(tái)區(qū)域備自投主站裝置的跳合閘命令，則形成相互驗(yàn)證的效果，判定為跳合閘命令有效并執(zhí)行跳合閘命令。但考慮到兩臺(tái)區(qū)域備自投主站裝置由于策略不同或者跳合閘整定延時(shí)不同，子站裝置未必能夠同時(shí)收到跳合閘命令，為了防止這種情況的發(fā)生，在收到一臺(tái)區(qū)域備自投主站裝置的跳合閘命令，同時(shí)有另一臺(tái)的整組啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，則表示兩臺(tái)區(qū)域備自投主站裝置均已識(shí)別出區(qū)域電網(wǎng)故障并進(jìn)入恢復(fù)供電策略判別流程，在這種情況下也判定為跳合閘命令有效并執(zhí)行。若收到一臺(tái)區(qū)域備自投主站裝置的跳合閘命令，而另一臺(tái)區(qū)域備自投主站裝置不能正常執(zhí)行區(qū)域備自投策略，包括收到另一臺(tái)區(qū)域備自投主站裝置的自投退出信號(hào)，或者與另一臺(tái)區(qū)域備自投主站裝置通信異常，則以正常區(qū)域備自投主站裝置的跳合閘結(jié)果為準(zhǔn)。處理流程如圖3所示。

圖3 子站執(zhí)行綜合處理方式

采用綜合處理方式，可以加強(qiáng)對(duì)跳合閘命令的有效性驗(yàn)證，防止跳合閘命令誤發(fā)的情況發(fā)生，提高區(qū)域備自投的可靠性。

另外，在協(xié)同配合方面，采用了雙主站區(qū)域備自投方法后，由于判據(jù)的不同，或者跳合閘延時(shí)整定的不同，可能會(huì)出現(xiàn)兩臺(tái)備自投主站裝置先后發(fā)出跳合閘命令的情況，這不會(huì)對(duì)區(qū)域電網(wǎng)有任何不利影響。若第一次跳閘命令執(zhí)行后，開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，則其跳閘回路就會(huì)斷開(kāi)，即使再次出現(xiàn)跳閘命令，因跳閘回路不再導(dǎo)通，第二次的跳閘命令并不會(huì)實(shí)際執(zhí)行；同理，若第一次的合閘命令已執(zhí)行，開(kāi)關(guān)合上，則其合閘回路就會(huì)斷開(kāi)，即使再次出現(xiàn)合閘命令，因合閘回路不再導(dǎo)通，第二次的合閘命令也不會(huì)實(shí)際執(zhí)行。而在另外一種情況下，若第一次的跳合閘命令未能成功執(zhí)行，則第二次的跳合閘命令還能夠起到后備補(bǔ)充跳合閘的有益效果。

4 結(jié)論

采用了雙主站區(qū)域備自投系統(tǒng)后，將會(huì)對(duì)單主站區(qū)域備自投系統(tǒng)的不足進(jìn)行補(bǔ)充：

（1）兩臺(tái)備自投主站裝置可相互作為后備補(bǔ)充，若其中一臺(tái)因裝置異?；驒z修而退出運(yùn)行，另一臺(tái)還可以正常工作，區(qū)域備自投策略仍可正常執(zhí)行。

（2）當(dāng)子站裝置采用綜合判別的處理方法時(shí)，可以對(duì)區(qū)域備自投主站裝置的跳合閘命令進(jìn)行校驗(yàn)，防止誤發(fā)跳合閘命令的情況，有利于提高區(qū)域備自投的可靠性。

[1]周專，姚秀萍，王維慶，等.基于多電磁環(huán)網(wǎng)的功率轉(zhuǎn)移研究與分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013，41（22）：134-140.

[2]劉育權(quán)，劉金生，王莉，等.基于實(shí)時(shí)信息的區(qū)域備自投控制系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014，42（17）：131-135.

[3]徐希，韓韜，杜紅衛(wèi)，等.主站集中式廣域備用電源自動(dòng)投入系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010，34（21）：112-115.