适用于扩大内桥接线备自投装置的测试模型设计

张 炜

（国网浙江绍兴供电公司，浙江 绍兴 312000）

0 引言

随着城市化进程的提高，城区电力负荷日益增加，电能质量和可靠性要求越来越高。“两线三变扩大内桥”接线方式因具备可靠、灵活、经济等优点，在城区110 kV 扩容改造变电站和110 kV 新建变电站工程中均得到了推广应用[1-4]。扩大内桥接线的变电站中安装扩大内桥备自投装置可实现各电压等级的备用电源自动投入功能，以及备自投动作后的过负荷减载功能，大大提高供电可靠性[5-9]。

扩大内桥备自投装置实际运行过程中，需要接入8 路电压、8 路电流，输入 12 路开关量，输出 11 路开关量，接线工作复杂，故障工况下，需要保护装置的配合联动。传统的备自投装置开发调试环节，多采继电保护测试仪对保护逻辑进行逐一验证，而进行整机装置的系统测试时，难度系数极大。采用电力系统实时仿真的技术手段可以确保多组模拟量、开关量的同步输出，也可以便捷地模拟扩大内桥接线方式的电网系统运行工况，还可以实现复杂工况的组合模拟，为备自投装置提供更加完善的考核试验环境。

仿真模型的建设是备自投装置实时仿真环境建设的核心工作。从一次系统网架结构设计、故障点及故障类型设计、虚拟保护配合等方面触发，进行了适用于扩大内桥备自投装置的测试模型设计，为备自投装置整机测试试验平台建设奠定了基础。

1 模型设计

国家电网公司发布的文件Q/GDW 10766-2015《10 kV～110（66）kV线路保护及辅助装置标准化设计规范》中，明确了常规采样和常规输出模式下的扩大内桥接线备自投装置的模拟量采集通道、开关量采集通道、开关量输出通道及所适用的局部简易主接线图。而文件中所体现的简易主接线图不具备试验应用条件。以文件所述的“两线三变扩大内桥”接线方式为基础，设计了扩大内桥接线方式的仿真测试模型，如图1所示。

图1 扩大内桥接线方式系统结构图

其中，S1、S2分别为电源1和电源2，1DL、2DL分别为进线1 断路器和进线2断路器，5DL、6DL 分别为进线1 电源侧断路器和进线2 电源侧断路器，3DL、4DL 分别为桥 1 断路器和桥 2 断路器。UL1、UL2、U1ABC、U2ABC 分别为进线 1 抽取电压、进线 2 抽取电压、I 母三相电压、II 母三相电压；I1、I2、I3、I4 分别为进线 1 电流、进线 2 电流、桥 1 电流、桥 2 电流。K1、K2、K3、K4、K5分别为进线1故障点、进线2故障点、1号主变故障点、2号主变故障点、3号主变故障点。

故障触发模块实现K1～K5 故障点的故障模拟，故障类型可调，故障时间可控。虚拟保护模块实现进线线路保护及主变变压器保护功能，区内发生故障后正确跳闸隔离故障。断路器控制模块实现系统中各个断路器的操作功能，如手动合闸、手动跳闸、保护合闸、保护跳闸等。输入输出模块负责仿真系统电压量、电流量及开关量的输出和备自投装置动作信号的输入。

2 通道接口

仿真系统向扩大内桥备自投输出系统电压、系统电流，如表1 所示；向备自投装置提供开关量，如表2所示；采集备自投装置是开出信号，如表3所示。

表1 模拟量通道输出

表2 开关量通道输出

表3 开量通道输入

3 仿真算例

为验证所设计的仿真测试模型的有效性，在RTDS 实时仿真平台搭建测试模型，配合功率放大器设备完成扩大内桥接线备自投装置整机功能测试环境的建设，并设计仿真算例，进行备自投装置逻辑功能的考核验证。表4所示为仿真模型的线路参数。

表4 线路模型参数

以备自投装置方式1（1 号进线运行，2 号进线备用）运行模式下，模拟1 号主变发生故障，且1 号主变虚拟保护跳闸，隔离故障1 号变压器，考核备自投装置的动作逻辑是否正确。试验录波记录测试过程中模拟量、开关量的动态变化，并分析试验录波，确认模型运行符合系统故障工况的模拟。图2 为模拟量录波、图3为开关量录波。

模拟1 号主变区内K3 点发生三相短路故障，如图3 所示，FLT1 为故障标志位。t=0 s 时刻故障开始，内桥母线电压降低，进线1 电流增大，约200 ms 主变动作，故障区间隔离，内桥母线失压。备自投装置实时监测系统运行情况，满足动作逻辑条件后，备自投动作，备用电源2投入运行，非故障主变恢复供电。

图3 开关量录波

分析波形图3 可知，故障发生后，备自投装置接收到1 号主变动作信号（TZSig_T1），检测到桥1 断路器跳位有效（TW_Q1）、进线1 断路器（TW_S1）跳闸，且进线2 电压有压，满足备自投动作逻辑。经延时定值后，跳桥1断路器，桥1断路器跳闸后，经延时，合闸电源2进线断路器，2号主变、3号主变恢复供电，备自投动作完成。

4 结语

基于电力系统实时仿真平台，搭建了适用于扩大内桥接线方式备自投装置的整机测试仿真模型，实现了备自投装置模拟量、开关量的同步采集，结合虚拟保护逻辑，完成了扩大内桥接线系统的简单故障模拟及保护动作配合，为备自投装置整机测试提供了友好的测试环境。仿真算例表明，测试模型有效可行，对备自投装置的开发、调试、测试环节，有一定的参考价值。