２８ 华北电力技术 ＮＯＲＴＨ ＣＨＩＮＡ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ 一种新型的１ １０ ｋＶ多进线自适应的备自投方案 饶剑波，李玉平，李 明，王 胜 （国电南京自动化股份有限公司，江苏南京２１０００３） 摘要：针对１１０ ｋＶ系统进线条数多、运行方式灵活的特点，提出一种新型备自投解决方案。该方案根据设 定的备自投策略表，充分考虑间隔的实际运行状况，能够智能地选择对应的备自投匹配方式，具有较为完备 的自诊断和自识别能力。对于提高备自投的动作准确率和降低运行维护成本，具有一定的实用意义。 关键词：策略表；自适应；多优先级；备自投装置 中图分类号：ＴＭ７６２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—９１７１（２０１３）１１—００２８—０４ Ａ Ｎｅｗ Ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ １ １０ ｋＶ Ｍｕｌｔｉ Ｌｉｎｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｓｔａｎｄｂｙ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｒａｏ Ｊｉａｎ—ｂｏ，Ｌｉ Ｙｕ—ｐｉｎｇ，Ｌｉ Ｍｉｎｇ，Ｗａｎｇ Ｓｈｅｎｇ （Ｇｕｏｄｉａｎ Ｎａｎｊｉｎｇ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ ｍｕｌｔｉ ｌｉｎｅ ａｎｄ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｏｆ １ １ ０ ｋＶ ｓｙｓｔｅｍ，ｉｔ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ａ ｎｅｗ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔａｎｄｂｙ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｅｔ ｓｔａｎｄｂｙ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｔａ— ｂｌｅ，ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｇｉｖｅｓ ｆｕｌｌ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｖａｌ，ｉｓ ａｂｌｅ ｔｏ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｌｙ ｓｅｌｅｃｔ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｏ ｍａｔｃｈｉｎｇ，ｈａｓ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｓｅｌｆ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ａｎｄ ｓｅｌｆ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ．Ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔａｎｄｂｙ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｍｏｖｅｍｅｎｔ ａｃｃｕｒａｃｙ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｃｏｓｔｓ，ｉｔ ｈａｓ ｃｅｒｔａｉｎ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｒａｔｅｇｙ ｔａｂｌｅ；ａｄａｐｔｉｖｅ；ｍｕｌｔｉ ｐｒｉｏｒｉｔｙ；ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ０ 引言 在现代电力系统中，为了保证供电可靠性及 运行经济性，在多个电源的情况下，通常采用备 用电源自动投切装置（以下简称备自投装 的作用。 置） 。备自投装置就是在主供电源失电的情 况下，通过启动备用电源来持续供电口Ｉ４ 。对于 简单的内桥接线而言，通常有两种备白投方式： 进线互投、内桥自投 ，现有的备自投装置均能 ０ ｋＶ 很好地实现上述两种方式。但是，对于１１０ ｋＶ以 上的系统（见图１），通常挂有多条进线，这样就带 来了各条进线之间如何实现备自投的问题。常 图１ 运行主接线图 规做法是配置多台备自投装置，实现相互间的备 自投，但这样会增加备自投的复杂度。当运行方 式改变时，原来的备自投方式也须进行调整 。 针对上述问题，本文阐述了一种能随运行方式而 自动匹配新备投方式的自适应备自投方案，以达 ｌ 多进线系统对设备自运行方式分析 在图１的系统中，存在母联备自投和进线备 自投两种方式。 １．１母联备自投方式 到提高备投的动作准确率和降低运行维护成本 正常运行情况为：４条进线中至少有２条分 华北电力技术 ＮＯＲＴＨ ＣＨＩＮＡ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ２９ 别带着一段母线运行，母联开关处于热备用状 态。当其中某段母线失压后，若另外一段母线有 压，则由备自投装置发令合母联开关。 １．２进线备自投方式 正常运行情况为：两段母线并列运行，至少 有１条进线作为主供电源，其他进线作为备用电 源。此方式备投方式灵活：进线电源可以是１～３ 条；待备用的线路可以是１条或２条，待备用的线 路还可能存在优先级的问题。 １．３多进线系统备自投装置需考虑的问题 （１）如何表征实际运行线路和待备用线路。 （２）如何根据现场线路运行情况，自动匹配 对应的备自投方式。 （３）在多条备用线路的情况下，出于经济性和 可靠性的考虑，如何实现按优先级去合备用进线。 ２多进线备自投解决方案 针对上述存在的问题，制定以下备自投方案： ２．１设定策略表来表征运行线路和待备用线路 该策略表（如表１所示）由８组运行控制字 组成，每组运行控制字包含甲、乙、丙、丁４条线 路，每条线路有“事前方式”和“备自投方式”两种 设置。其中“事前方式”是指该条线路在正常情 况下的状态（置１为运行，置０为停运），“备自投 方式”是指该线路在备自投过程中预期的行为 （置１为合闸，置０为不合闸）。显然，对于同一 线路的“事前方式”和“备自投方式”会同时出现 设置为１的情况，所以需要对用户输入的定值策 略进行校验。 表１备投方式策略表 事前方式 备自投方式 方式 方式１ １ １ ｏ ｏ ｏ ｏ １ １ 方式２ ｏ ｏ １ １ １ ２ ｏ ｏ 方式３ １ １ １ ｏ ｏ ｏ ｏ １ 方式８ ２．２备自投方式的自动识别 备自投装置可以通过采集间隔的电流、电 压、开关状态量等信息，自动区分出当前的状态 （运行或停运），然后将４个间隔的状态合成一个 “事前方式”，根据此“事前方式”在策略表中查找 对应的备自投方式。以表１为例，假如４条线路 的“事前方式”为甲线为１、乙线为１、丙线为１、丁 线为０，那么对应的备自投方式为甲线为０、乙线 为０、丙线为０、丁线为１，即备自投动作时合丁线 开关。 ２．３备自投方式优先级的设定 对“备自投方式”设定优先级进行控制。其 中０为停运，１为第一轮合闸，２为第二轮合闸。 ３ 间隔运行状态的识别 自适应的先决条件就是对间隔运行状态的 识别。在多进线系统中，一个间隔应有三种状 态：停运、运行、检修。具体说来，可以通过以下 条件分别判定此三态： ３．１停运态 当同时满足以下条件时，装置判为停运态。 （１）间隔处于非检修态（检修开入无效）； （２）间隔开关处于分位、间隔对应的电流小 于无流门槛。 ３．２ 运行态 当同时满足以下条件时，装置判为运行态。 （１）处于非检修态（检修开入无效）； （２）间隔开关处于合位，或间隔对应的电流 大于无流门槛。 条件（２）是为了在轻负荷或开关位置触点出 现问题时，仍能可靠地判出运行态。 ３．３检修态 当满足以下条件时，装置判为检修态。 间隔检修开入有效。 ４系统处理流程 本系统的一个显著特点就是“自诊断、无干 预”。用户只需要整定合理的运行方式，其余工 作完全交给装置完成。装置能够判断定值合理 性、识别匹配当前运行方式、执行对应的优先级 备自投逻辑。整个系统处理流程见图２。 ４．１定值合理性判断 常规的定值合理性校验，只是校验该定值是 否越限（高于最大值或低于最小值）。本装置的 定值合理性增加了定值内部属性的校验，即“事 前方式”和“备自投方式”的匹配是否合理，制定 了如下几条合理性规则： （１）事前方式整定值不全为０时，则备投方 式中至少一个为１。 ３０ 华北电力技术 ＮＯＲＴＨ ＣＨＩＮＡ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ 定值合理性检测 否 一——卞 蘧 警 采集外部开关醚 配事前方式 否『Ｊ乙配＞一配＞———一一一 — 刀甄卅 肯臀 对应的备投方式有效 并启动此备投方式 ２备自投处理流程 ， （２）同一问隔的“事前方式”和“备自投方 式”整定值不能同时为１。 （３）“事前方式”４个间隔不可全部整定为１。 （４）不允许存在两行方式，其“事前方式”定 值完全一致，除非该行全为０。 ４．２备自投方式的匹配 在确认定值合理性满足之后，装置进入运行 方式的匹配环节。在此过程中，装置采集外部开 关量（间隔开关位置、检修状态等）和电气量（母 线电压和电流，进线电压和电流等），确定间隔究 竟处于何种状态（即停运、检修、运行）。实际装 置在判断时，只认定为停运和运行两种状态。对 于检修态认定为逻辑上的停运，不同之处在于： 其开入量、电气量均不参与备自投方式的逻辑及 异常判断。 在收集到各个间隔状态之后，装置会组合得 到实际的“事前方式”，并根据“事前方式”查找到 对应的“备自投方式”。在备自投方式策略表中， 可以得到用户设定的“备自投方式”（优先级别、 合闸次序等）。此时，可以预先置相应合闸间隔的 允许标志，作为后续备自投动作的允许条件之一。 ４．３备自投逻辑充电 根据步骤４．２得到的“事前方式”和“备自投 方式”，然后进行备投充电条件的判断。考虑到 进线条数较多，如果分别半段各条进线充电条件 的话，较为繁琐。从实用的角度来看，充电条件 仅仅是作为备自投动作时的一个先决条件，真正 让备投动作的是备自投启动条件，所以对所有间 隔设定了一个共同的充电条件。其充电条件为： （１）“备自投功能压板”在投入状态； （２）母联开关在合位或母联检修压板投入； （３）当母联检修压板投入时任一段母线任一 相电压＞Ｕｙｙ（有压定值），或母联检修压板退出时 两段母线均满足任一相电压＞Ｕｙｙ（有压定值）； （４）参与备投的４个单元，与其中一行事前 方式状态完全对应，且该方式整定的备投件中至 少一个需同时满足以下条件： （ａ）开关ＨＷＪ为分位； （ｂ）对应检修压板在退出状态； （ｃ）对应的ＫＫＪ合后开入为０ …。 当满足上述充电条件后，装置经１０ Ｓ充电满。 ４．４备自投动作逻辑执行 在备自投装置充电已满的情况下，当外部满 足备自投动作条件时，备自投装置启动并执行相 应的逻辑，其逻辑图见图３。 图３备投动作流程图 在图３中，装置首先跳开失压的工作进线。 在确认其跳开之后，接着切除挂在母线上的负 荷，然后根据之前判出的优先级，启动合闸逻辑。 当存在多级优先级时，首先保证优先级为１的电 源先合闸，当由于某些原因无法合闸时，装置启 动合闸优先级为２的电源。这样就能够保证电 源的供电可靠性。与常规备白投相同，该装置也 备自投了充电保护功能，防止备自投线路合于故 华北电力技术 ＮＯＲＴＨ ＣＨＩＮＡ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ３１ 障。在此情况下，装置会加速跳开刚合的进线。 合丙线； （３）当在一定时间内，母线电压仍未恢复， 认为第一轮失败，接着启动第二轮合闸，合丁线； （４）当母线电压恢复，且未合于故障，则认 进线备自投的保护动作条件为： （１）母联运行情况下，两段母线均满足三相 电压＜Ｕ ；母联停运情况下，任一母线满足三相 电压＜Ｕ ； （２）所有主供单元均满足无流条件； （３）“上级切负荷闭锁备自投”条件不满足。 条件（３）主要是为了与安稳装置的配合，当安 稳装置发跳令而使全站失压时，备投装置不动作。 ５工程实例化 下面针对具体的工程配置，进行实例化说 明。若一次系统图如图１所示，１１０ ｋＶ侧分别有 进线１０１（甲线）、１０２（乙线）、１０３（丙线）、１０４（丁 线）以及母联开关１０５。假定某时刻现场间隔与 如下整定方式匹配，见表２。 表２备投整定表 名称 整定值 名称 整定值 事前甲线 １ 甲线备投方式 Ｏ 事前乙线０ 乙线备投方式０ 事前丙线０ 丙线备投方式 １ 事前丁线０ 丁线备投方式 ２ 从整定表可知：事前甲线投入运行，双母并 列运行，母联处于合位；丙线、丁线处于备用状 态，丙线的优先级高于丁线。即在母线失压跳开 甲线之后，备投装置优先合丙线，在丙线合不上 的情况下，再合丁线。 当方式匹配之后，装置进行充电判断环节。 由于只有甲线运行，只要满足如下充电条件： （１）备投功能投入； （２）母联开关在合位或检修； （３）双母有压； （４）甲线在运行态。 当满足上述充电条件之后，保护装置经１０ Ｓ 后充电满。现在只需等待动作条件满足，即可使 备投动作。备投的动作条件为： （１）在母联合位的情况下，双母失压；在母 联检修的情况下，任意母线失压； （２）甲线无压无流； 当满足上述条件之后，装置逻辑开始备投逻 辑，其流程为： （１）跳开甲线及负荷开关（用户可整定１６ 路负荷是否联切）； （２）在确认甲线跳开时，启动第一轮合闸， 为备投成功。 以下为装置动作时的报文： ２０１ Ｉ一１１—１０ １４：１５：３２．１２４保护启动 进线备自投方式匹配 甲线运行 有功功率：１０．０００ ＭＷ 乙线停运 有功功率：０．０００ ＭＷ 丙线停运 有功功率：０．０００ ＭＷ 丁线停运 有功功率：０．０００ ＭＷ 母联运行 甲线不可备自投 乙线不可备自投 丙线可备自投 丁线可备自投 母联不可备自投 ３２ ｍｓ装置启动，跳开甲线 ３ １４６ ｍｓ检测到甲线开关在分位，切负荷 出口 ３ ２００ ｍｓ合丙线开关 ８ ２１２ ｍｓ合丙线失败 ８ ４０２ ｍｓ合丁线开关 ８ ４９２ ｍｓ无自投于故障点 ９ ５８６ ｍｓ母线电压恢复，备自投成功。 ６ 小结 本文介绍了一种新型的自适应备自投装置。 该装置适合于１１０ ｋＶ及以上的多进线系统，能够 根据现场的间隔状态，自动匹配对应的备自投逻 辑。相比于传统备自投装置，本装置具有二轮合 闸优先级机制，这对于提高供电可靠性具有重要 的意义。目前，该装置已经通过了试运行，并逐 步开始在广东电网推广开来。 参考文献 ［１］李骏年．电力系统继电保护（第一版）［Ｍ］．北京：中国 电力出版社，１９９３． （下转第３５页） 华北电力技术 ＮＯＲＴＨ ＣＨＩＮＡ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ３５ 本文基于华北电力科学研究院的非结构化 （１）开发成本低。本系统仅需开发一套 数据共享平台建设工作，为前述非结构化数据抽 ＪＳＯＮ生成器和一套ＪＳＯＮ解析器，即可满足所有 取和导入方案实现了一个原型系统，系统的体系 类型的源系统之目标系统的数据导入；如果某个 结构如图４所示。 源系统的数据接口发生变化，仅需改变与之相对 应的ＪＳＯＮ生成器配置文件；如果目标系统的数 据接口发生变化，则仅需要修改ＪＳＯＮ解析器使用 的字段匹配规则配置文件，大大减少了开发量； （２）耦合程度低。本系统将源系统数据抽 取与目标系统的数据导入分隔为两个步骤， 并以标准化ＪＳＯＮ进行数据交换，实现了较高程 度的系统解耦； （３）便于回溯纠错。本系统将数据抽取的 中间结果以ＪＳＯＮ一非结构化数据文件对的形式 保存，如果出现单条数据导人错误，可以方便地 根据所保留的中间结果进行排查和回溯。 ５ 未来工作 目前，本文实现的非结构化数据抽取和导入 系统仍在一些方面存在改进空间，比如ＪＳＯＮ生 成解析过程中的文件传递效率较低、每个源系统 对应的ＪＳＯＮ生成器输入配置文件暂未自动化生 成等。未来的工作将集中于两个方面：一是批量 ４ 基于ＪＳＯＮ的数据抽取导人原型系统 任务的并行处理，即流水化处理非结构化数据的 如图４，导人系统为所有源系统配备了统一 管理特征数据ＪＳＯＮｓ生成、非结构化数据本体提 的ＪＳＯＮ生成器，该生成器可以根据输入的配置 取与ＪＳＯＮ与非结构化数据配对任务；二是过程 文件为所有源系统的抽取结果生成统一格式的 中配置文件的自动化或半自动化生成技术。经过 ＪＳＯＮ中间文件。在目标系统端，设置了ＪＳＯＮ解 完善后，该系统将在时间效率和自动化水平上得到 析器，通过解析ＪＳＯＮ中间文件，在目标系统中生 提高，更好的为数据抽取和系统集成工作服务。 收稿日期：２０１３＿０５，２８ 成相应的目录和属性，并完成非结构化数据本体 作者简介：徐小天（１９８５一），男，工程师，从事电力系统信息安全 的存储。相比现行主流技术方案，本系统在如下 相关工作。 几个方面进行了改进。 （本文编辑刘生仁） ９ 章 ，９ ｒ，９ ｒ， ，９ ｒ，９ 窜 ・９ ・９ ｒ・９ｋｒ・ ９， ，：§ ，：》 ・９妊 ・９ ・９ ｒ・９ｋｒ窜 ，９ ｒ’：》 ’ ‘｝’９ ， ￥’ ，９ｋｒ， ’：§ ’９；章，９ ’ｅ ’９ ， ｒ’￥ ，９ ｒ， ｝’９ ，９ ｒ窖 ｒ’ ｒ， ｒ— ‘｝’９ ｒ，９ ， ｋｒ，９ － （上接第３１页） ［７］贾向恩．微机备自投装置应用中相关问题的分析与探 ［２］宋传盼，王世祥．备自投装置误动拒动实例分析及探 讨［Ｊ］．继电器，２００４（１４）． 讨［Ｊ］．电力安全技术，２０１２（１０）． ［８］李开红．电力系统单线单变供电问题和解决方案［Ｊ］． ［３］田志瑞，王斌，畅星智．备自投装置不正确动作原因分 电子世界，２０１２（２２）． 析及防范措施［Ｊ］．科学之友，２０１２（１６）． ［９］刘浩军．电源快速切换装置与备自投的比较［Ｊ］．电气 ［４］宋传盼，王世祥．备自投装置误动拒动实例分析与防 应用，２Ｏ１２（２２）． 范措施［Ｊ］．电工技术，２０１２（１２）． ［１Ｏ］高贵云．１ｌ０ ｋＶ内桥接线备自投装置改进［Ｊ］．中国 电力，２０１１（１２）． ［５］刘振海，刘成举，胡章勇．关于提高１１０ ｋＶ变电站备 收稿日期：２０１３ ６．１７ 自投动作成功率的探讨［Ｊ］．科技视界，２０１２（３０）． 作者简介：饶剑波（１９８１一），男，湖北人，学士，助理工程师，主要 ［６］董立天．微机备用电源自投装置现场运行分析［Ｊ］．湖 从事电网自动化产品开发。 南电力，２００７（２）． （本文编辑刘生仁）
