济青高铁潍坊北10kV配电所备自投方案设计

张璇 薄士杰 许江

摘 要：高铁的快速发展使得配电所自动化系统得到了广泛应用，新投运的配电所具有一次侧负荷大、主接线分段多等特点。因此配电所自动化系统间隔层设备数量大幅度增加，涉及到的备自投方案与传统模式区别较大，给设计增加了难度。本文以潍坊北10kV配电所为例，重点介绍针对三段式母线备自投方案的设计。

关键词：配电所；母联；备自投

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

0 引言

随着中国经济的飞速发展，高速铁路网络日臻完善，配电所自动化系统得到了广泛应用。新投运的配电所主接线分段复杂，馈出增多，使配电所备自投方案设计难度加大。针对上述问题，本文重点介绍潍坊北10kV配电所的三段式母线备自投方案设计，用以探讨类似配电所备自投的解决方案。

1 配电所自动化系统结构

数字化变电站一般分为过程层、间隔层和站控层[1]，配电所自动化系统亦如此，一般包括：站控层、网络层和间隔层。备自投功能属于间隔层功能，其功能是通过硬件电路和软件程序共同构成[2]，硬件是间隔层的母联保护测控及备自投单元，软件则集中在母联保护测控及备自投单元的保护模块中。失压备自投功能可分为进线失压判别、工作方式判别和备自投工作逻辑三大模块。

2 母联保护测控及备自投单元的传统应用

母联备自投单元主要适用于变配电所，完成进线失压备自投及母联失压备投及母联保护测控等一体化功能。这种单元可以组屏安装也可以直接安装在高压开关柜上。

母联备自投单元常用于传统主接线系统，如图1。对于10kV配电所一般采用单母线真空断路器分段运行方式，两路10kV进线电源分别送至两段母线上，正常时3DL分闸，两路电源同时运行，互为备用，当一路进线电源故障或检修时，备自投功能启动后，先断开故障线路侧断路器，再令母联断路器3DL合闸，由另一路电源供电。即传统备自投的工作逻辑可以使Ⅰ段和Ⅱ段两路电源互为备用，一路失压另一路自动切换。

3 潍坊北10kV配电所备自投方案设计

3.1 潍坊北10kV配电所备自投特殊情况说明

潍坊北10kV配电所有三段母线，如图2。按照传统备自投方案设计，Ⅰ段母线、Ⅱ段母线、Ⅲ段母线应互为备用，如Ⅰ段母线失压，由Ⅱ段母线或者Ⅲ段母线投入，Ⅱ段母线失压由Ⅰ段母线或者Ⅲ段母线投入。跟传统备自投方案比，难点在于，要预防因某段母线失压，其他两段母线同时投入造成系统并网短路的风险。此外，该所Ⅰ段母线和Ⅱ段母线负荷性质及供电区域相当，如Ⅰ、Ⅱ段进线电源互投，极有可能造成过负荷情况，而Ⅲ段母线主要负荷为站场负荷，容量较小，所以由Ⅲ段母线作为Ⅰ、Ⅱ段母线的第一备用电源有利于保证供电可靠性。因此该所的备自方案比传统的备自投方案更繁琐。

3.2 潍坊北10kV配电所备自投解决方案

正常工作状态下，该所Ⅰ段母线、Ⅱ段母线、Ⅲ段母线均带电，进线电源容量相同，N11、N2、N37母联一次柜内断路器均处于分闸状态。为保证Ⅲ段母线作为Ⅰ、Ⅱ段母线的第一备用电源，该所的自投顺序更为复杂，如下所述：

情况1：Ⅰ段母线失电时，N37母联备自投（后面简称母联）投入，Ⅲ段母线带Ⅰ段母线，Ⅱ段母线失电时，N2母联再投入，Ⅲ段母线带Ⅰ段和Ⅱ段母线。

Ⅰ段母线失电时，N37母联投入，Ⅲ段母线带Ⅰ段母线，Ⅲ段母线再失电时（发生概率较低），N2母联再投入，Ⅱ段母线带Ⅰ段Ⅲ段母线。

情况2：Ⅱ段母线失电时，N2母联投入，Ⅲ段母线带Ⅱ段母线，Ⅲ段母线再失电时（发生概率较低）， N37母联再投入，Ⅰ段母线带Ⅱ段和Ⅲ段母线。

以上说明Ⅰ段母线和Ⅱ段母线失压，由Ⅲ段母线带。

情况3：Ⅲ段母线失电时，N2母联投入，Ⅱ段母线带Ⅲ段母线，Ⅱ段母线再失电时（发生概率较低）， N37母联再投入，Ⅰ段母线带Ⅲ段和Ⅱ段母线。

Ⅲ段母线失电时，N37母联投入，Ⅰ段母线带Ⅲ段母线，Ⅰ段母線再失电时（发生概率较低），N2母联再投入，Ⅱ段母线带Ⅰ段Ⅲ段母线。

N11柜内的母联保护及备自投单元的备自投功能常年不投入，作为紧急状态下备用。

Ⅲ段失压情况下，是Ⅰ段还是Ⅱ段带，可以根据I、II段母线负荷性质确定。

如果采用Ⅰ段带，可将N37柜内母联备自投单元备自投定值中失压延时时限为正常值，N2柜内母联备自投单元备自投定值中失压延时时限为N37的定值+2s。

如果采用Ⅱ段带，可将N2柜内母联备自投单元备自投定值中失

压延时时限为正常值，N37柜内母联备自投单元备自投定值中失压延时时限为N2的定值+2s。

时限+2s的目的是：Ⅲ段失压，Ⅰ段和Ⅱ段同时启动，一个自投成功，时限长的备自投装置判断断路器位置及电压情况，自动停止自投逻辑。

以上方案均可履行由Ⅲ段母线作为Ⅰ、Ⅱ段母线的第一备用电源

的原则，隐患在于：有极小概率风险，Ⅰ和Ⅱ段母线在Ⅲ段母线时失压时，同时投入造成Ⅰ和Ⅱ系统并网。可在N2和N37的断路器合闸回路中设置闭锁，Ⅰ段母线和Ⅱ段母线均带电的情况下，使两个断路器不能同时合闸，降低该风险。

4 结语

随着国内“八横八纵”铁道线路的逐步建立，配电所自动化系统设计方案日益重要，其设计的可靠性直接关系到铁路系统的运营稳定性。本文以潍坊北10kV配电所母联备自投方案设计为例，简要阐述了10kV配电所3段母线备自投的处理方法，可供技术人员进行类似工作时参考。

参考文献：

[1] 赵曼勇，周红阳，陈朝晖等.基于ⅠEC 61850标准的广域一体化保护方案[J].电力系统自动化，2010，34（06）：58-60.

[2]张保会，尹项根.电力系统继电保护[M].第一版.北京.中国电力出版社，2005.

作者简介：张璇（1985-），女，吉林人，工程师，从事综合自动化系统设计工作。