低压母联备自投系统的设计

杨邵玲 王海波

（沈阳通运电力设备工程有限公司，辽宁 沈阳110000）

随着中国高速铁路的迅猛发展，对其地面低压变电所的可靠性和稳定性及安全性有着更高的要求，在传统的以往的运行低压变电所中，母联备自投系统的实现方式通常采用继电器控制，为了提高备自投系统可靠安全自动化的投切，因此选用可编程控制器(PLC)控制地面低压变电所的备自投投切。

1 母联备自投的应用

在中国高铁低压变电所运行中，备用电源的启动需要母联备自投系统自动的切入。母联备自投系统是中国高铁低压变电所电力系统中为了提升整体供电可靠性而设计的自动投切装置。当两路主供电源中的一路因出现问题或者故障或其他不知的原因不能及时供电时，母联备自投系统将可以立即将主供电源切断，并将备用电源投入工作，随着高速铁路低压变电所的电网规模不断增大，为了保证供电可靠性，母联备自投装置在高速铁路低压变电所中广泛应用。

2 母联备自投系统的结构设计

母联备自投系统是一种集多功能为一体的稳定运行的投切装置，它是为了铁路两进线一母联的框架断路器连锁控制设计的。母联备自投系统由两台进线框架断路器、一台母联框架断路器、一台可编程控制器、中间继电器等附件组成。由可编程控制器对三台断路器进行控制，实现自动投切的作用。

3 母联备自投系统设计

3.1 电气回路设计

传统的母联备自投投入系统是由各类继电器、接触器、开关以及辅助触点组成，接线过程比较复杂麻烦，触点也容易损坏，在后期的维修中改接麻烦，整体的灵活性较差。随着高速铁路的建设改造，电力系统的建设规模也逐渐增大，结构也越来越复杂，性能要求也越来越高，母联备自投系统的连锁关系也越来越深奥。

本设计采用PLC、数字模块、通讯RS485、中间继电器、指示灯、按钮等电气自动控制设备，电气原理图详见图1。电气系统的输入信号有一段进线侧带电、一段进线断路器故障、一段进线侧控制回路故障、一段进线断路器分合状态、联络开关故障、联络柜控制回路故障、联络断路器分合状态、二段进线侧带电、二段进线断路器故障、二段进线侧控制回路故障、二段进线断路器分合状态、PLC 自投自复、PLC 自投不自复、RTU 硬接PLC运行/停止，输出信号分别为一段进线合闸、一段进线分闸、联络开关合闸、联络开关分闸、二段母线进线合闸、二段母线进线分闸、三级负荷切除、PLC 程序运行/停止、PLC 自投自复/自投不自复反馈，详见PLC 的I/O 地址分配表1。

图1

表1 PLC 的I/O 地址分配

3.2 控制回路设计

母联备自投系统采用PLC 实现两进线一母联的连锁，当框架断路器QF1，框架断路器QF2，框架断路器QF3 中任意的两个框架断路器合上，另一个框架断路器由合闸状态变为分闸状态（合闸的同时就会分闸）。

PLC 输出备自投条件具备信号：当框架断路器QF1,框架断路器QF2 合闸且框架断路器QF1，框架断路器QF2 进线部分带电，框架断路器QF3 分闸时PLC 输出备自投条件具备信号，以上二项PLC 在任何时间只要条件具备就有相应输出（PLC 上电就执行以上程序）

3.3 母联备自投功能的实现

3.3.1 PLC 母联备自投系统程序的正常运行需要母联备自投具备自投条件的信号和RTU 送来的PLC 备自投程序投入信号以及备自投方式的选择信号，三者缺一不可（备自投方式选择信号通过联络柜转换断路器实现，母联备自投系统的投切方式分为自投自复和自投不自复两种形式），详见图1。

3.3.2 自投自复情况：当框架断路器QF2 进线端没电时框架断路器QF2 失压分闸（由失压线圈实现），框架断路器QF3 需要延时投入延，当框架断路器QF2 进线侧恢复时框架断路器QF3 分开并且需要延时投入框架断路器QF2。当框架断路器QF1 进线端没电时框架断路器QF2 失压分闸（由失压线圈实现），延时投入框架断路器QF3，当框架断路器QF1 进线端恢复时框架断路器QF3 分闸延时投入框架断路器QF1。

3.3.3 自投不自复情况：当框架断路器QF2 进线端没电时框架断路器QF2 失压分闸（由失压线圈实现），延时投入框架断路器QF3，当框架断路器QF2 进线侧恢复正常状态时不进行系统切换。当框架断路器QF1 进线端没电时框架断路器QF1 失压分闸（由失压线圈实现），延时投入框架断路器QF3，当框架断路器QF1 进线端恢复时不进行切换。PLC 的工作状态信号及备自投投切方式的信号会再次传给RTU。

3.4 母联备自投PLC 使用规程

3.4.1 当1#，2# 变压器送电之前先用相应的RTU 撤出PLC。1#、2#变压器处于正常运行，可以正常供电，与此同时，两天进线柜都可以合闸。联络柜在工作位置，这时用相应的RTU投入PLC，通过联络柜的转换开关选择备自投方式（左：自投不自复，中：停止，右：自投自复）。 在满足以上要求时可以随意切换备自投方式。

3.4.2 当1#、2#变压器中有一个失电时，此时会执行相应选择的备自投方式。当执行完备自投时会有一台进线断路器和联络框架断路器都属于合闸状态，另一台进线框架断路器属于上口没电并且分闸状态。此时不允许通过转换开关改变备自投方式。如果中途误操作改变了备自投方式，PLC 将不会执行备自投。需通过RTU 撤出在投入PLC。并且通过人为恢复正常供电状态。

3.4.3 无论任何时候想要手动操作开关分合时都需先用相应的RTU 撤出PLC。在正常供电情况下在通过RTU 投入PLC 实现备自投功能。（正常供电状态为：两台变压器同时供电，两台进线断路器一起合闸，母联断路器处于分闸的状态，且在工作位置上。）

结束语

本文介绍了母联备自投系统的结构和投切功能，通过一体化的设计,利用软件编程取替硬件接线，不仅可以实现低压变电所稳定安全运行，并且可以实现母联备自投系统无人工直接操作、自动化的投切。整个母联备自投系统投切稳定，控制精度高，结构简易，便于操作，具备高速铁路不同的低压变电所使用。