牵引变电所微机智能电压选取装置 研究

李承运 国电南瑞科技股份有限公司，江苏 南京 210061

牵引变电所微机智能电压选取装置 研究

李承运 国电南瑞科技股份有限公司，江苏 南京 210061

提出了一种智能电压选取装置，利用微机，通过判别相关开关位置状态，实现牵引变电所27.5kV侧母线电压的智能化自动选取和切换，并深入分析了其工作原理和硬件组成。

牵引变电所；微机；自动；电压选取; 电

压互感器

traction substation; microcomputer; automatic; voltage selection；voltage transformer

引言

电气化铁路为保证供电的可靠和维护的方便，通常在牵引变电所27.5KV侧采用单母线分段方式，设置两台电压互感器，正常运行时采用一台主用，一台备用运行方式或两台同时并列的运行方式。并接在母线上的馈线或其它设备的保护所需的电压目前往往采用串接转换开关手动方式选取，这种方式不能随运行方式的改变及时变化，而且当并列运行时手动选取的压互断线或故障无电压时，由于不能及时切换，可造成保护装置的误动或拒动，危害牵引供电的质量。为解决此问题，笔者提出一种微机智能电压选取装置的研究。

1 微机智能电压选取装置原理

1.1 微机智能电压选取装置功能：

微机智能电压选取装置的主要功能是要实现随着运行方式的改变为保护完成正确自动选取电压的功能，同时完成并列运行方式时当运行压互失电时自动切换的功能。它的辅助功能包括电压的测量、手动选取、遥信及其它相关监控功能。

1.2 微机智能电压选取装置几种自动选取逻辑：

图1为单母线分段简单接线示意图：

图1 简化示意图

1.2.1 自动选取1YH电压的有下列4种情况：

1.2.1.1 1QF 合位、2QF分位、1QS分位、2QS分位、3QS合位且1YH有电压（备注此时2YH无电）；

1.2.1.2 1QF 合位、1QS合位、2QF分位、2QS分位、3QS合位且1YH有电压（备注此时2YH无电）；

1.2.1.3 1QF 合位、1QS合位、2QS合位、2QF分位、3QS合位且1YH有电压（备注此时2YH可有电或无电，取决4QS位置）；

1.2.1.4 2QF 合位、1QS合位、2QS合位、3QS合位且1YH有电压，2YH检修或无压（备注此时2YH无电）；

1.2.2 同样自动选取2YH电压的有下列4种情况：

1.2.2.1 2QF 合位、1QF分位、1QS分位、2QS分位、4QS合位且2YH有电压（备注此时1YH无电）；

1.2.2.2 2QF 合位、2QS合位、1QF分位、1QS分位、4QS合位且2YH有电压（备注此时1YH无电）；

1.2.2.3 2QF 合位、1QS合位、2QS合位、1QF分位、4QS合位且2YH有电压（备注此时1YH可有电或无电，取决3QS位置）；

1.2.2.4 1QF 合位、1QS合位、2QS合位、4QS合位且2YH有电压，1YH检修或无压（备注此时1YH无电）；

综上所述，微机智能电压选取装置根据运行方式自动选取电压逻辑关系优化归纳总结为以下两点：

（1）．当两台压互仅有一台有电压时，根据运行方式选取有电压的压互电压。

（2）．当两台压互同时并列运行时，1YH和2YH都有电压，优先选取运行进线侧的压互电压，对侧压互作为备用。如1QF合位选1YH电压，若2QF合位选2YH电压。

两台压互同时并列运行时，优先选取运行进线侧的压互电压，运行过程中当选取的压互断线或故障失电时，自动选取备用压互电压，切换有电压的压互。

微机智能电压选取装置还设置了手动选取功能，用于人工检修时强制切换到相应正确的压互，也可以实现远方控制。

微机智能电压选取装置还具有PT断线判别功能，其逻辑功能图见图2和图3：

图2

图3

2 微机智能电压选取装置组成

装置由电源模件、PT选取模件（含交流量采集功能）、CPU模件、开入模件及人机对话模件等组成。装置的功能板件，按功能合理划分，采用了模块化、功能化、通用化的设计思想，使功能板件的功能明确、便于互换。

装置的硬件平台以32位DSP和16位AD作为核心，DSP、AD均采用工业控制领域的主流制造厂商并已有成功应用的、形成系列化的主导产品；DSP除具有常规的高速计算功能外，还包含了大容量的程序FLASH、RAM、I/O接口、SCI、SPI、CAN等资源，大大简化了硬件的复杂程度，提高了硬件的可靠性。

图4是装置的硬件构架模式：

图4

2.1 CPU模件

CPU板采用32位DSP作为数据采集处理、计算、逻辑判断的核心，DSP还拥有大容量的程序空间、RAM、I/O信号以及CAN、RS232接口，减少了外围存储和辅助芯片，因此提高了系统的可靠性。CPU板的硬件系统结构图如图5：

图5

CPU模件主要完成数据采集、计算、自动逻辑选取、PT断线判断及通信等功能，是装置的核心模件。

2.2 PT选取模件

主要有两个功能，即PT电压的采样和PT电压的选取，PT电压的选取是通过CPU逻辑控制的。PT电压的采样选用16位AD，提高采样的精度。

2.3 开入模件

开入模件即DI板，主要采集相关开关位置，用于CPU判断运行方式从而决定选取PT电压。开入模件采用了光电隔离技术，增强了抗干扰能力。开关位置采用双位置输入，直接用开关的辅助接点，保证能真实反映开关的实际运行位置，保证正确的压互选取。

2.4 电源模件

电源模件采用宽幅电源，输入DC110V、DC220V、AC220V可选，输出2路±5V、±12V、±24V为装置内CPU、采样、继电器等模件提供所需电源。

2.5 人机对话模件

人机对话模件采用大液晶、通用键盘，主要完成人机对话接口功能，界面清晰、操作简单。

微机智能电压选取装置能完成4组8路电压的自动选取，即使复杂的牵引供电系统也能完全满足其需求。

3.结语

微机智能电压选取装置能实现随着运行方式自动选取电压的功能，实现并列运行方式时电压自动切换的功能，实现了牵引供电27.5KV侧母线电压的智能化自动选取，为母线上的保护装置及时提供了实际运行的电压，保证了供电可靠性、提高了供电质量，在牵引供电系统中必然有着广阔的应用前景。

微机智能电压选取装置同时实现了母线电压的测量、开关位置的采集、PT断线等功能，实际也是牵引变电所功能的一种重组整合，实现了系统化、集成化、专业化，适合牵引变电站自动化的发展需求。

[1]曹建猷．电气化铁道供电系统[M]．北京：中国铁道出版社，1993

[2]贺家李，宋从矩．电力系统继电保护原理[M]，第三版．北京：中国电力出版社，1994.10

[3]温富国，雷振锋，李旭，等．关于双母线电压切换功能微机化的设计思路探讨[J]，电力系统保护与控制，2009,37（18）:105-108

Traction substation microcomputer intelligent voltage selection device

Put forward a kind of intelligent voltage selection device, using the microcomputer, through judging the related switch position, realize the 27.5kV side of traction substation busbar voltage intelligent automatic selection and switching, and in-depth analysis of the working principle and hardware components.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.23.069

李承运(1976-)，男，工程师，研究方向电力系统及其自动化。