27.5 kV电压互感器二次电压监测切换装置研究

崔 奇，钮继龙



27.5 kV电压互感器二次电压监测切换装置研究

崔 奇，钮继龙

为解决牵引变电所27.5 kV母线电压互感器故障或高低压熔断器熔断后电压互感器无自动切换问题，介绍牵引变电所27.5 kV电压互感器二次电压监测切换装置，自动投入备用电压互感器，同时将电压监测装置纳入综合自动化系统，并将电压互感器的切换信息通过远动系统传送至调度终端，为实现牵引变电所无人值守创造条件。

牵引变电所；电压互感器；自动切换；电压监测

0 引言

在电气化铁路牵引变电所运行过程中，当27.5 kV母线电压互感器熔管熔断，备用电压互感器不能第一时间切换（时长超过1 s），同时馈线出现较大的牵引负荷电流时，将引起27.5 kV母线进线断路器跳闸，接触网供电中断，影响正常铁路运输秩序。针对牵引变电所电压互感器存在的问题，结合现场实际进行分析，研究设置牵引变电所27.5 kV电压互感器二次电压监测装置，以实现自动投入备用电压互感器，并将电压监测装置纳入综合自动化系统，将电压互感器切换信息通过远动系统传送至调度终端。

1 27.5 kV电压互感器存在问题

牵引变电所27.5 kV母线a、b相电压互感器运行方式为一组运行（5YH/7YH运行），一组备用（6YH/8YH备用）。主备电压互感器采用手动切换方式，当运行电压互感器发生故障后，值班员通过观察电压表发现异常信息或通过运行装置发出“PT断线”告警信息后，由值班员进行手动切换至备用电压互感器。在此期间，如果接触网馈线牵引负荷电流较大，则极易引发主变二次低电压启动过电流保护动作，造成主变压器二次断路器跳闸，中断接触网供电。

牵引变电所既有设备无电压互感器自动切换功能，27.5 kV电压互感器运行异常时，需手动切换至备用互感器，因手动切换延误时间较长，可能扩大故障范围，引起不必要的牵引变电所断路器跳闸，中断接触网正常供电。

牵引变电所既有27.5 kV电压互感器设置手动切换开关，不具备将电压互感器二次电压数据、电压互感器投切位置状态、故障报文等信息实时传输到综合自动化后台机的功能；无远动系统传输功能，无法通过远动系统实现牵引变电所与调度端的远动查阅功能，不能将设备故障数据上传调度端，无法实现人机对话，因此无法实现电压互感器远动投切。

2 电压互感器监测切换装置功能

为解决上述问题，需对电压互感器进行设备改造，增加电压互感器监测切换装置，与牵引变电所综合自动化系统连接，并确保不影响既有设备的安全可靠运行。27.5 kV电压互感器二次电压监测切换装置具备以下功能：

（1）原有电压互感器二次电压表、手动切换开关等设备维持不变，装置可实时监控手动切换开关位置状态，防止装置切换造成电压互感器二次并联的情况。

（2）电压互感器监测切换装置具备手动切换、自动切换、远动切换3种方式可供选择。远动切换包括调度端主动切换、后台机值班人员切换和应答切换。应答切换是一种人机对话功能，当运行电压互感器电压异常，综合自动化后台机弹出对话框，值班人员根据情况确定是否投切电压互感器。

（3）电压互感器监测切换装置的自动切换功能可从主用电压互感器切换到备用电压互感器，也可从备用电压互感器切换到主用电压互感器，可以单独切换1台电压互感器，也可以同时切换2台电压互感器。设备使用单位可根据实际需求自定义主用、备用电压互感器。装置在切换前必须确认另一个（组）电压互感器电压正常后，方可进行切换。

（4）装置在切换方式转换后（如由手动转为自动或远动）能够准确识别出当前运行电压互感器，保证自动切换以及远动切换能够正确初始化，在切换方式为自动或远动方式时，装置断电并重新上电后，装置能够正确初始化，并识别当前工作模式，保证切换的正确性。

（5）装置可实现将电压互感器二次电压数据、投切位置状态、故障报文等信息实时传输到综合自动化后台机，综合自动化后台机增加监测切换装置故障报文、告警信息，并可在后台机调试该装置的各项功能。

（6）装置可实现在路局调度端后台机观察该装置各项数据、告警信息及故障报文等遥信数据的功能，具备电压互感器切换功能的遥控条件，实现调度端远动功能。装置可监测电压互感器电压波形、电压相位角、频率等，并具备录波功能。

（7）装置可设定转换电压整定值，电压互感器二次电压低于设定数值时发出告警信号，启动切换装置，并且可根据实际情况进行自定义设置。

3 电压互感器监测切换装置技术方案

牵引变电所27.5 kV电压互感器二次电压监测切换装置可实现4组27.5 kV电压互感器的自动切换，并对二次设备模拟电压进行数据采集，及对切换后的公共小母线YMa、YMb的电压进行数据采集；可以监测上述电压的异常数据，实现电压越限告警；在运行电压互感器（5YH/7YH）二次电压出现异常时，可以自动切换到备用电压互感器（6YH/8YH），同时显示电压互感器主备用切换开关遥信量采集，显示电压互感器二次电压数据。

电压互感器自动切换装置将二次设备模拟量、开关量的采集纳入综自后台机，同时将该电压监测切换装置并入综自后台机，并将相关数据通过远动通道上传到路局调度端，实现遥信、遥测功能，实现对牵引变电所电压互感器电气参数的监测。电压互感器自动切换装置提供8路电压采集通道，分别采集5YH、6YH、7YH、8YH以及切换后电压小母线YMa、YMb的电压，监测电压互感器电压及小母线电压是否正常，采集精度满足0.2级的要求。

电压互感器切换装置具备单一自动切换与整组自动切换功能。单一自动切换可以自动切换一台电压互感器，整组自动切换功能可以同时切换一组2台电压互感器。装置设置手动切换、远动切换和自动切换3种切换方式。有人值守时可以选择手动切换、远动切换和自动切换任一功能档位；无人值守时，可以选择远动切换和自动切换功能任一功能档位。在控制盘面增设1个三态切换开关，分别表示手动、自动、远动切换方式，且保证同一时刻仅可通过一种方式实现切换。装置增设5YH、6YH、7YH、8YH检修软压板，当对电压互感器进行检修时，可通过液晶操作或后台及远动方式投入相应软压板，闭锁自动切换功能，确保检修作业安全。

电压互感器的手动切换与自动切换（包含远动切换）2条回路并联，由装置内部继电器实现自动及远动切换，通过定值设置故障电压范围。继电器接线如图1所示。电压互感器切换装置分别接入4台电压互感器二次回路，通过小母线电压采集判断切换是否成功。

电压互感器监测切换装置安装于牵引变电所主控室电容测控盘相应位置，切换装置采集三态转换开关信息、手动转换开关信息以及装置内部继电器位置信息，可实时显示当前所用电压互感器编号，其接线如图2所示。

图1 电压互感器切换装置接线示意图

图2 电压互感器转换接线示意图

4 结语

开展牵引变电所27.5 kV电压互感器二次电压监测切换装置研究，可以完善牵引变电所综合自动化设备，增加电压互感器二次电压监测切换功能，减少牵引变电所值班人员测量、监视电压互感器二次电压的工作量。当发生电压互感器故障或高低压熔断器熔断时，电压监测切换装置能够及时切换电压互感器，实现对电压互感器二次电压等相关数据信息的实时监控，并将电压互感器切换监测信息通过远动系统传输至调度终端。该装置完善了牵引变电所自动化、智能化功能，为牵引变电所无人值守提供技术保障，确保牵引变电所安全运行。

[1] 国家铁路局. TB10009-2016 铁路电力牵引供电设计规范[S]. 北京：中国铁道出版社，2016.

[2] 王维俭. 电气主设备继电保护原理及应用[M]. 北京：中国电力出版社，2002.

[3] 新建铁路太原至中卫（银川）永宁变电所二次竣工图[Z].

[4] 天津凯发电气股份有限公司. 电铁综合测控装置技术说明书[Z].

In order to solve the problems that there is no automatic switching of the potential transformers when 27.5 kV bus bar potential transformer is in faulty or high voltage/low voltage fuses are broken, the paper introduces the switching devices for secondary voltage monitoring of 27.5 kV potential transformer in traction substation, which will switch in the standby potential transformer automatically, incorporate the voltage monitoring devices into the integrated automation system at the same time, and transfer the switching information of the potential transformers into the remote terminal of the power dispatching system via remote control system channel, providing conditions for realizing of unmanned operation of traction substation.

Traction substation; potential transformer; automatic switching; voltage monitoring

10.19587/j.cnki.1007-936x.2018.06.009

U224.3

B

1007-936X(2018)06-0038-03

2018-04-23

崔 奇.兰州铁路安全监管办驻银川供电段验收室，工程师；

钮继龙.西南交通大学经济管理学院，硕士研究生。