雙主站區域備自投系統的應用研究

陳飛建

（貴州電網有限責任公司興義供電局，貴州黔西南562400）

0 引言

近年來，備自投技術在220 kV及以下等級的電網中得到了廣泛使用，在維持電網穩定和提高供電可靠性等方面起到了重要作用。針對包含多個變電站的區域電網，可以采用區域備自投技術來實現電網故障后的快速恢復供電[1-3]。

區域備自投通常采用區域備自投邏輯判別主站裝置以及采集執行子站裝置構成的區域備自投系統來實現，這種區域備自投系統選擇區域電網中任意一個變電站安裝一臺區域備自投邏輯判別主站裝置（簡稱“區域備自投主站裝置”），在區域電網每個變電站分別安裝一臺采集執行子站裝置（簡稱“子站裝置”），所有子站裝置分別通過光纖通信網絡與區域備自投主站裝置交互實時信息；各子站裝置采集其所在變電站的狀態信息，處理后形成區域備自投判別所需的信號，再通過光纖通信網絡上送至區域備自投主站裝置，同時接收區域備自投主站裝置下發的跳合閘命令并實際執行跳合閘動作；區域備自投主站裝置通過光纖通信網絡獲取區域電網的全景信息，并完成區域備自投的策略判別。

在區域備自投系統中，區域備自投主站裝置至關重要，負責區域備自投全部策略的邏輯判別。區域備自投主站裝置一旦出現異常，比如插件損壞導致裝置閉鎖，則區域備自投策略將不能實施；若需要對邏輯判別主站裝置進行檢修，也必須退出整個區域備自投系統；而且由于區域備自投的邏輯判別結果沒有對比和校驗，若出現誤發跳合閘命令的情況，不能進行有效的排除。因此，單主站區域備自投系統在可靠性方面有待提高。

1 雙主站區域備自投系統架構

針對單主站區域備自投系統的不足，本文提出一種雙主站區域備自投系統，在區域電網中配置兩臺備自投主站裝置，如圖1所示，雙主站即圖中的備自投主站裝置1和備自投主站裝置2，兩臺備自投主站裝置既可以在區域電網中選擇兩個變電站分別安裝，也可以選擇同一個變電站一起安裝。

對區域電網內的每個變電站配置一臺子站裝置（即圖中的子站裝置A、B、C和D），兩臺區域備自投主站裝置與各子站裝置通過光纖通信網絡交互實時信息。光纖通信網絡傳輸信息的延時可達到小于1 ms的水平，因此可以實現信息的實時交互。

圖1中，變電站A、B、C、D構成了一個串聯供電結構的區域電網，變電站C的C01開關為熱備用狀態，當區域電網發生故障導致變電站失電時，可以合上C01開關實現恢復供電。若變電站B失電，由于熱備用開關位于變電站C，適用于單個變電站的常規備自投無法通過合變電站C的C01開關為變電站B恢復供電，必須使用針對整個區域電網快速恢復供電的區域備自投，立足于區域電網的整體信息進行綜合判別，在變電站B失電時，先跳開變電站B的主供開關B01，之后合上變電站C的C01開關，實現快速恢復供電。

圖1 雙主站區域備自投系統架構示意圖

2 雙主站區域備自投工作流程

雙主站區域備自投系統按照如下步驟工作：

首先，各子站裝置采集所在變電站的狀態信息，比如變電站母線的電壓、線路的電流、抽取電壓等模擬量信息，以及開關位置、母線保護動作、主變保護動作、線路保護動作等開關量信息等，并將這些信息結合就地判據轉換為備自投主站裝置所需的狀態量信息，如有壓無壓信號、有流無流信號、保護動作信號、閉鎖備自投信號等，這些狀態信息實時更新，并上送至光纖通信網絡。而雙主站區域備自投系統中的兩臺區域備自投主站裝置分別通過網絡獲得各子站裝置發送的狀態量信息。

然后，每臺區域備自投主站裝置綜合獲得的狀態量信息，可以得到區域電網的全景信息，識別區域電網的運行狀態及故障狀態，在此基礎上，兩臺備自投主站裝置各自執行自身的區域備自投策略，若區域電網發生故障，則進入恢復供電策略判別流程，首先發出一個整組啟動信號，表示當前已經識別出該區域電網需要快速恢復供電并且裝置已經進入策略判別流程，之后根據自身判據及跳閘整定延時確定適合于隔離故障的開關，并發出跳閘命令，確認此開關跳開后，經合閘整定延時后發出合熱備用開關的命令，整組啟動信號以及跳合閘命令都發送至光纖通信網絡，由子站裝置收取后實際執行。

最后，各子站裝置獲取兩臺區域備自投主站裝置發出的跳合閘命令、整組啟動信號、自投退出信號，綜合這些信號以及通信狀態是否正常，判別跳合閘命令的有效性，若跳合閘命令有效則實際執行。

3 雙主站協同控制方法

雙主站區域備自投系統中，雙主站的協同控制方法主要包括主站策略配合、主站檢修退出配合、子站執行命令選擇等方面。

在雙主站的策略配合方面，兩臺備自投主站裝置可采用完全相同的區域備自投策略，也可以采用不同判據的區域備自投策略。第一種情況時，兩臺主站裝置互為備用，并可對策略結果相互校驗，可以提高區域備自投的可靠性。若兩臺主站裝置采用不同判據的區域備自投策略，例如兩臺主站由不同廠家生產，內部邏輯有所區別，或兩臺主站雖然由同一廠家生產，但是采用了完全不同的策略，如圖1的區域電網，一臺采用以電壓為主的判據，主要根據變電站失壓進行策略判別，另一臺采用以開關位置及保護動作為主的判據，主要根據各開關的位置變化以及區域電網保護動作的情況進行策略判別，這種情況下可以實現不同廠家的裝置或者不同判據的裝置相互校驗并相互補充的效果。

在雙主站的檢修退出配合方面，當區域備自投主站裝置不能實施區域備自投邏輯判別時，則產生一個自投退出信號，并發送至光纖通信網絡。例如當裝置檢測到自身的插件損壞，或者由于通信故障等原因導致自身的區域備自投策略不能正常執行時，則發出自投退出信號；或者裝置因為檢修而退出區域備自投功能，也發出自投退出信號。當只有一臺備自投主站裝置退出時，區域備自投系統則根據退出信號進行單主站的邏輯判別，維持區域備自投系統的正常運行。

在子站執行命令選擇方面，各子站裝置執行跳合閘命令時，可以選擇采用下述兩種處理方法中的一種：“或”邏輯處理方法、綜合判別處理方法，如圖2所示，可以通過設置控制字在子站裝置中設置，也可以通過壓板的方式進行切換。

圖2 子站執行方式選擇

當選擇采用“或”邏輯處理方式時，子站裝置收到任一備自投主站裝置的跳合閘命令即執行跳合閘操作?！盎颉边壿嬏幚矸绞降淖饔迷谟诋斈骋慌_備自投主站裝置因為硬件原因、軟件缺陷、裝置檢修等因素導致不能正常執行區域備自投策略判別時，由另一臺備自投主站裝置保證恢復供電策略的正常執行，即兩臺區域備自投主站裝置互為備用互為補充，當其中一臺退出后，另一臺還可以正常執行區域備自投策略，這相對于單主站區域備自投來講，在保證區域備自投的可靠執行方面有了很大的提高。

當選擇采用綜合處理方式時，子站裝置收到其中一臺區域備自投主站裝置的跳合閘命令時，不直接執行，必須同時收到另一臺區域備自投主站裝置的整組啟動信號或者跳合閘命令，或者同時收到另一臺區域備自投主站裝置的自投退出信號，或者另一臺區域備自投主站裝置通信異常，方可執行跳合閘命令。若子站裝置同時收到兩臺區域備自投主站裝置的跳合閘命令，則形成相互驗證的效果，判定為跳合閘命令有效并執行跳合閘命令。但考慮到兩臺區域備自投主站裝置由于策略不同或者跳合閘整定延時不同，子站裝置未必能夠同時收到跳合閘命令，為了防止這種情況的發生，在收到一臺區域備自投主站裝置的跳合閘命令，同時有另一臺的整組啟動信號時，則表示兩臺區域備自投主站裝置均已識別出區域電網故障并進入恢復供電策略判別流程，在這種情況下也判定為跳合閘命令有效并執行。若收到一臺區域備自投主站裝置的跳合閘命令，而另一臺區域備自投主站裝置不能正常執行區域備自投策略，包括收到另一臺區域備自投主站裝置的自投退出信號，或者與另一臺區域備自投主站裝置通信異常，則以正常區域備自投主站裝置的跳合閘結果為準。處理流程如圖3所示。

圖3 子站執行綜合處理方式

采用綜合處理方式，可以加強對跳合閘命令的有效性驗證，防止跳合閘命令誤發的情況發生，提高區域備自投的可靠性。

另外，在協同配合方面，采用了雙主站區域備自投方法后，由于判據的不同，或者跳合閘延時整定的不同，可能會出現兩臺備自投主站裝置先后發出跳合閘命令的情況，這不會對區域電網有任何不利影響。若第一次跳閘命令執行后，開關跳開，則其跳閘回路就會斷開，即使再次出現跳閘命令，因跳閘回路不再導通，第二次的跳閘命令并不會實際執行；同理，若第一次的合閘命令已執行，開關合上，則其合閘回路就會斷開，即使再次出現合閘命令，因合閘回路不再導通，第二次的合閘命令也不會實際執行。而在另外一種情況下，若第一次的跳合閘命令未能成功執行，則第二次的跳合閘命令還能夠起到后備補充跳合閘的有益效果。

4 結論

采用了雙主站區域備自投系統后，將會對單主站區域備自投系統的不足進行補充：

（1）兩臺備自投主站裝置可相互作為后備補充，若其中一臺因裝置異常或檢修而退出運行，另一臺還可以正常工作，區域備自投策略仍可正常執行。

（2）當子站裝置采用綜合判別的處理方法時，可以對區域備自投主站裝置的跳合閘命令進行校驗，防止誤發跳合閘命令的情況，有利于提高區域備自投的可靠性。

[1]周專，姚秀萍，王維慶，等.基于多電磁環網的功率轉移研究與分析[J].電力系統保護與控制，2013，41（22）：134-140.

[2]劉育權，劉金生，王莉，等.基于實時信息的區域備自投控制系統[J].電力系統保護與控制，2014，42（17）：131-135.

[3]徐希，韓韜，杜紅衛，等.主站集中式廣域備用電源自動投入系統[J].電力系統自動化，2010，34（21）：112-115.