濟青高鐵濰坊北10kV配電所備自投方案設(shè)計

張璇 薄士杰 許江

摘 要：高鐵的快速發(fā)展使得配電所自動化系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，新投運的配電所具有一次側(cè)負(fù)荷大、主接線分段多等特點。因此配電所自動化系統(tǒng)間隔層設(shè)備數(shù)量大幅度增加，涉及到的備自投方案與傳統(tǒng)模式區(qū)別較大，給設(shè)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(shè)計。

關(guān)鍵詞：配電所；母聯(lián)；備自投

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

0 引言

隨著中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，高速鐵路網(wǎng)絡(luò)日臻完善，配電所自動化系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。新投運的配電所主接線分段復(fù)雜，饋出增多，使配電所備自投方案設(shè)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(shè)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(tǒng)結(jié)構(gòu)

數(shù)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(tǒng)亦如此，一般包括：站控層、網(wǎng)絡(luò)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(gòu)成[2]，硬件是間隔層的母聯(lián)保護測控及備自投單元，軟件則集中在母聯(lián)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(lián)保護測控及備自投單元的傳統(tǒng)應(yīng)用

母聯(lián)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(lián)失壓備投及母聯(lián)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(guān)柜上。

母聯(lián)備自投單元常用于傳統(tǒng)主接線系統(tǒng)，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(dāng)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(cè)斷路器，再令母聯(lián)斷路器3DL合閘，由另一路電源供電。即傳統(tǒng)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(shè)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(tǒng)備自投方案設(shè)計，Ⅰ段母線、Ⅱ段母線、Ⅲ段母線應(yīng)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(tǒng)備自投方案比，難點在于，要預(yù)防因某段母線失壓，其他兩段母線同時投入造成系統(tǒng)并網(wǎng)短路的風(fēng)險。此外，該所Ⅰ段母線和Ⅱ段母線負(fù)荷性質(zhì)及供電區(qū)域相當(dāng)，如Ⅰ、Ⅱ段進線電源互投，極有可能造成過負(fù)荷情況，而Ⅲ段母線主要負(fù)荷為站場負(fù)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(tǒng)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(tài)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(lián)一次柜內(nèi)斷路器均處于分閘狀態(tài)。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(fù)雜，如下所述：

情況1：Ⅰ段母線失電時，N37母聯(lián)備自投（后面簡稱母聯(lián)）投入，Ⅲ段母線帶Ⅰ段母線，Ⅱ段母線失電時，N2母聯(lián)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(lián)投入，Ⅲ段母線帶Ⅰ段母線，Ⅲ段母線再失電時（發(fā)生概率較低），N2母聯(lián)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(lián)投入，Ⅲ段母線帶Ⅱ段母線，Ⅲ段母線再失電時（發(fā)生概率較低）， N37母聯(lián)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(lián)投入，Ⅱ段母線帶Ⅲ段母線，Ⅱ段母線再失電時（發(fā)生概率較低）， N37母聯(lián)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(lián)投入，Ⅰ段母線帶Ⅲ段母線，Ⅰ段母線再失電時（發(fā)生概率較低），N2母聯(lián)再投入，Ⅱ段母線帶Ⅰ段Ⅲ段母線。

N11柜內(nèi)的母聯(lián)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(tài)下備用。

Ⅲ段失壓情況下，是Ⅰ段還是Ⅱ段帶，可以根據(jù)I、II段母線負(fù)荷性質(zhì)確定。

如果采用Ⅰ段帶，可將N37柜內(nèi)母聯(lián)備自投單元備自投定值中失壓延時時限為正常值，N2柜內(nèi)母聯(lián)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(nèi)母聯(lián)備自投單元備自投定值中失

壓延時時限為正常值，N37柜內(nèi)母聯(lián)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(fēng)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(tǒng)并網(wǎng)?？稍贜2和N37的斷路器合閘回路中設(shè)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(fēng)險。

4 結(jié)語

隨著國內(nèi)“八橫八縱”鐵道線路的逐步建立，配電所自動化系統(tǒng)設(shè)計方案日益重要，其設(shè)計的可靠性直接關(guān)系到鐵路系統(tǒng)的運營穩(wěn)定性。本文以濰坊北10kV配電所母聯(lián)備自投方案設(shè)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(shù)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(biāo)準(zhǔn)的廣域一體化保護方案[J].電力系統(tǒng)自動化，2010，34（06）：58-60.

[2]張保會，尹項根.電力系統(tǒng)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(tǒng)設(shè)計工作。