10 kV母线快速转供电技术的研究与应用

张永挺，权少静，吴枝祥，袁振超

（1.广东电网有限责任公司中山供电局，广东 中山 528401；2.沈阳凯风技术股份有限公司，辽宁 沈阳 110000）

10 kV母线快速转供电技术的研究与应用

张永挺1，权少静1，吴枝祥2，袁振超2

（1.广东电网有限责任公司中山供电局，广东 中山 528401；2.沈阳凯风技术股份有限公司，辽宁 沈阳 110000）

设计了一种变电站10 kV母线快速转供电控制系统，有效缩短了操作过程中的停电时间，解决了常规人工操作中存在的耗时长、人工判断会出现误判、误操作等问题，提高了电力系统供电的可靠性。

快速转供电；倒闸操作；自动控制

研究一种变电站10 kV母线快速转供电［1］控制系统，将计算机技术、嵌入式系统技术、信号分析与处理技术与变电运行操作业务相融合，可以根据操作人员指令，自动完成10 kV母线快速转供电操作，避免出现并列运行短路电流超标的情况，也尽可能缩短了停电时间，提高了供电可靠性。从理论上，根据系统和设备动作时间计算，如果采用了快速转供电系统，用户停电时间可以控制在几百毫秒内。随着网架结构的完善，很多变电站都出现了主变并列运行短路电流超标的情况，且用户对供电可靠性的要求越来越高，使该系统应用前景广阔。

1 快速转供电控制系统的设计

变电站10 kV母线快速转供电控制系统包括逻辑控制器模块、状态寄存器模块、受控开关开关量采集模块、各母线电压采集模块、各受控开关电流采集模块和状态控制输出模块，以及电源模块、通信模块、自检模块与上位监控软件等，用于实现10 kV母线系统的并列供电转分列供电或分列供电转并列供电操作的顺序控制，其系统结构如图1所示。

图1 10 kV母线快速转供电控制系统的结构框图

变电站10 kV母线快速转供电控制系统适用于常见的单母分段、单母3分段、单母4分段等10 kV母线的转供电，也可以根据接线的复杂程度和控制要求增加采集回路，通过逻辑编程实现不同控制方式。

快速转供电系统核心部分为逻辑控制器模块，包括逻辑控制器及寄存器2部分，寄存器将采集模块采集的模拟量状态和开关量状态［2］等数据存储在不同地址码寄存器中，逻辑控制器调用这些状态信息进行逻辑判断，根据预先设置的操作逻辑，自动执行操作逻辑指令，将输出寄存器置位，通过开关量输出模块输出，最终驱动开关设备动作，实现10 kV母线各种方式切换要求，通过自动装置替代人工操作，实现快速转供电功能。

模拟量状态监测模块包括电压监测模块和电流监测模块。电流监测模块采集流过所有受控开关的电流大小，作为判断开关通断状态的辅助判据；通过电压监测模块采集各母线段上的电压大小，作为判断母线段上是否有电的判据之一［3］。

开关量状态监测模块采集所有需要监控的开关分合位置状态，作为开关通断状态的判据［4］。

开关量输出模块作为逻辑控制器的指令输出模块，驱动一次设备动作，实现母线状态切换已达到控制目的。

2 快速转供电系统的应用

变电站10 kV母线快速转供电控制系统的应用主要体现在变电站母线由分列转并列运行的断路器控制方法上，系统采用逻辑控制装置进行控制，控制装置开关量采集模块负责采集各个间隔的开关位置信号，模拟量采集模块采集2段母线电压和各间隔电流电压，供逻辑控制器判断。操作人员仅需在人机交互界面点下达转供电方式的指令，控制装置将按照本技术方案实现母线方式快速切换，无需人工介入，一键快速实现方式转换。该系统可用于具有相同接线方式的各种电压等级变电站中。

下面结合图2所示的接线方式，详细说明由分列转并列运行的断路器控制方法。

图2 接线方式

由图2可知，以最简单的双母接线方式变电站为例，控制系统对象包含了2个母线段（1M、2M）、2台主变（1号、2号）、2个变低断路器（1号主变变低断路器、2号主变变低断路器）以及1个母联断路器。当存在上网电源断路器（断路器i）和其他需要配合操作的开关时，也将其作为控制对象进行操作。分列转并列运行操作方式有2种：1号主变转检修，1M母线并列由2号主变供电方式和2号主变转检修以及2M母线并列由1号主变供电方式。该方案以1号主变转检修，1M母线并列由2号主变供电方式作为介绍。

步骤一：当操作人员在人机交互的后台机界面点击1号主变转检修，1M母线并列由2号主变供电方式的按钮时，从上位机输出指令到逻辑控制装置的过程中，控制装置将按照该技术方案实现母线方式快速切换。

步骤二：控制装置判断初始状态是否满足切换要求，其判据是：1号主变变低断路器在合闸位置；2号主变变低断路器在合闸位置；母联断路器在分闸位置；1M TV电压＞阈值；2M TV电压＞阈值。

当满足上述条件时，则发出断开1号主变变低断路器的指令，否则跳出执行程序并弹出对话框，将所有条件列出，提示未能满足的条件。

步骤三：控制装置发出断开1号主变变低断路器的指令，将对应的输出寄存器置位，驱动输出模块继电器输出，使开关合闸绕组带电工作，分开1号主变变低断路器。

控制装置的采集模块扫描开关、电流、电压量的变化，保存到寄存器中，对逻辑控制器预置条件进行判断，其判据是：1号主变变低断路器在分闸位置；1M TA电流量＜阈值。

当满足上面条件后，如果母线上还有电源，则会根据预置指令，切除电源线路断路器，断路器判据是：电源断路器（断路器i）在分闸位置；TA1i电流量＜阈值。

直至满足1M TV＜阈值，逻辑控制器判断1M母线停电完成。

若过程中判据不满足，则终止执行并反馈执行条件不满足的具体内容。

步骤四：输出合上母联断路器的指令。

当满足母联断路器在合闸位置；母联断路器电流＞阈值；1M TV＞阈值。则判断1M母线恢复供电，方式切换成功。继而将原来切除的上网电源重新合上。直至判断：

电源断路器（断路器i）在合闸位置；TA1i电流量＞阈值。

除1号主变变低断路器在分闸位置外，其余所有开关均已恢复到原有运行方式。

若过程中判据不满足，则终止执行并反馈执行条件不满足的具体内容。

如上所述，该方案采用程序化控制，先切主变变低断路器后合母联断路器的做法，在母线并列运行短路超标的变电站内可以避免出现并列的情况。自动控制装置替代了常规人工操作，并采集了母线电压和断路器电流等状态量，通过逻辑计算进行判断，可以大大缩短操作过程中的停电时间，并且有效杜绝可能会出现的误判问题，实现了安全性和可靠性兼顾的目标。该方案也可用在双母、双母分段和多母线接线方式的变电站内。

3 结束语

综上所述，变电站10 kV母线快速转供电控制系统采用逻辑控制器控制，全过程电子化，有效缩短倒闸操作过程中的停电时间，解决了常规人工操作中存在的耗时长、人工判断会出现误判、误操作等问题，提高了电力系统的供电可靠性，并确保了操作安全。

［1］韩 军.转供电问题的研究与应对［J］.科技与企业，2014，23（1）：23－24.

［2］郭 亮.电力用户用电数据采集及监控在需求侧管理中的应用研究［D］.济南：山东大学，2012：1－8.

［3］李齐森.提高供电可靠性的方法［J］.东北电力技术，2010，31（7）：34－36.

［4］代 宇，王 漪.基于多种通信方式的辽宁电网关口计量信息管理平台研究与设计［J］.东北电力技术，2013，34（2）：43－47.

Research and Application of 10 kV Rapid Power Supply Transferring Technology

ZHANG Yong⁃ting1，QUAN Shao⁃jing1，WU Zhi⁃xiang2，YUAN Zhen⁃chao2
（1.Guangdong Power Grid Co.，Ltd.，Zhongshan Power Supply Bureau，Zhongshan，Guangdong 528401，China；2.Shenyang Kaifeng Technology Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110000，China）

This paper presents a control system of 10kV bus power supply transferring in power substation，this system can effectively shorten outage time in operation.It can solve the problems including low accuracy，miscarriage of justice and misoperation，it also in⁃creases power system reliability.

Rapid power supply transferring；Electrical switching operation；Automatic control

TM732

A

1004－7913（2016）03－0042－03

张永挺（1980—），男，助理工程师，主要从事电力变电运行技术管理工作。

2015－12－14）