27.5 kV電壓互感器二次電壓監(jiān)測切換裝置研究

崔 奇，鈕繼龍

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27.5 kV電壓互感器二次電壓監(jiān)測切換裝置研究

崔 奇，鈕繼龍

為解決牽引變電所27.5 kV母線電壓互感器故障或高低壓熔斷器熔斷后電壓互感器無自動切換問題，介紹牽引變電所27.5 kV電壓互感器二次電壓監(jiān)測切換裝置，自動投入備用電壓互感器，同時將電壓監(jiān)測裝置納入綜合自動化系統(tǒng)，并將電壓互感器的切換信息通過遠動系統(tǒng)傳送至調度終端，為實現牽引變電所無人值守創(chuàng)造條件。

牽引變電所；電壓互感器；自動切換；電壓監(jiān)測

0 引言

在電氣化鐵路牽引變電所運行過程中，當27.5 kV母線電壓互感器熔管熔斷，備用電壓互感器不能第一時間切換（時長超過1 s），同時饋線出現較大的牽引負荷電流時，將引起27.5 kV母線進線斷路器跳閘，接觸網供電中斷，影響正常鐵路運輸秩序。針對牽引變電所電壓互感器存在的問題，結合現場實際進行分析，研究設置牽引變電所27.5 kV電壓互感器二次電壓監(jiān)測裝置，以實現自動投入備用電壓互感器，并將電壓監(jiān)測裝置納入綜合自動化系統(tǒng)，將電壓互感器切換信息通過遠動系統(tǒng)傳送至調度終端。

1 27.5 kV電壓互感器存在問題

牽引變電所27.5 kV母線a、b相電壓互感器運行方式為一組運行（5YH/7YH運行），一組備用（6YH/8YH備用）。主備電壓互感器采用手動切換方式，當運行電壓互感器發(fā)生故障后，值班員通過觀察電壓表發(fā)現異常信息或通過運行裝置發(fā)出“PT斷線”告警信息后，由值班員進行手動切換至備用電壓互感器。在此期間，如果接觸網饋線牽引負荷電流較大，則極易引發(fā)主變二次低電壓啟動過電流保護動作，造成主變壓器二次斷路器跳閘，中斷接觸網供電。

牽引變電所既有設備無電壓互感器自動切換功能，27.5 kV電壓互感器運行異常時，需手動切換至備用互感器，因手動切換延誤時間較長，可能擴大故障范圍，引起不必要的牽引變電所斷路器跳閘，中斷接觸網正常供電。

牽引變電所既有27.5 kV電壓互感器設置手動切換開關，不具備將電壓互感器二次電壓數據、電壓互感器投切位置狀態(tài)、故障報文等信息實時傳輸到綜合自動化后臺機的功能；無遠動系統(tǒng)傳輸功能，無法通過遠動系統(tǒng)實現牽引變電所與調度端的遠動查閱功能，不能將設備故障數據上傳調度端，無法實現人機對話，因此無法實現電壓互感器遠動投切。

2 電壓互感器監(jiān)測切換裝置功能

為解決上述問題，需對電壓互感器進行設備改造，增加電壓互感器監(jiān)測切換裝置，與牽引變電所綜合自動化系統(tǒng)連接，并確保不影響既有設備的安全可靠運行。27.5 kV電壓互感器二次電壓監(jiān)測切換裝置具備以下功能：

（1）原有電壓互感器二次電壓表、手動切換開關等設備維持不變，裝置可實時監(jiān)控手動切換開關位置狀態(tài)，防止裝置切換造成電壓互感器二次并聯(lián)的情況。

（2）電壓互感器監(jiān)測切換裝置具備手動切換、自動切換、遠動切換3種方式可供選擇。遠動切換包括調度端主動切換、后臺機值班人員切換和應答切換。應答切換是一種人機對話功能，當運行電壓互感器電壓異常，綜合自動化后臺機彈出對話框，值班人員根據情況確定是否投切電壓互感器。

（3）電壓互感器監(jiān)測切換裝置的自動切換功能可從主用電壓互感器切換到備用電壓互感器，也可從備用電壓互感器切換到主用電壓互感器，可以單獨切換1臺電壓互感器，也可以同時切換2臺電壓互感器。設備使用單位可根據實際需求自定義主用、備用電壓互感器。裝置在切換前必須確認另一個（組）電壓互感器電壓正常后，方可進行切換。

（4）裝置在切換方式轉換后（如由手動轉為自動或遠動）能夠準確識別出當前運行電壓互感器，保證自動切換以及遠動切換能夠正確初始化，在切換方式為自動或遠動方式時，裝置斷電并重新上電后，裝置能夠正確初始化，并識別當前工作模式，保證切換的正確性。

（5）裝置可實現將電壓互感器二次電壓數據、投切位置狀態(tài)、故障報文等信息實時傳輸到綜合自動化后臺機，綜合自動化后臺機增加監(jiān)測切換裝置故障報文、告警信息，并可在后臺機調試該裝置的各項功能。

（6）裝置可實現在路局調度端后臺機觀察該裝置各項數據、告警信息及故障報文等遙信數據的功能，具備電壓互感器切換功能的遙控條件，實現調度端遠動功能。裝置可監(jiān)測電壓互感器電壓波形、電壓相位角、頻率等，并具備錄波功能。

（7）裝置可設定轉換電壓整定值，電壓互感器二次電壓低于設定數值時發(fā)出告警信號，啟動切換裝置，并且可根據實際情況進行自定義設置。

3 電壓互感器監(jiān)測切換裝置技術方案

牽引變電所27.5 kV電壓互感器二次電壓監(jiān)測切換裝置可實現4組27.5 kV電壓互感器的自動切換，并對二次設備模擬電壓進行數據采集，及對切換后的公共小母線YMa、YMb的電壓進行數據采集；可以監(jiān)測上述電壓的異常數據，實現電壓越限告警；在運行電壓互感器（5YH/7YH）二次電壓出現異常時，可以自動切換到備用電壓互感器（6YH/8YH），同時顯示電壓互感器主備用切換開關遙信量采集，顯示電壓互感器二次電壓數據。

電壓互感器自動切換裝置將二次設備模擬量、開關量的采集納入綜自后臺機，同時將該電壓監(jiān)測切換裝置并入綜自后臺機，并將相關數據通過遠動通道上傳到路局調度端，實現遙信、遙測功能，實現對牽引變電所電壓互感器電氣參數的監(jiān)測。電壓互感器自動切換裝置提供8路電壓采集通道，分別采集5YH、6YH、7YH、8YH以及切換后電壓小母線YMa、YMb的電壓，監(jiān)測電壓互感器電壓及小母線電壓是否正常，采集精度滿足0.2級的要求。

電壓互感器切換裝置具備單一自動切換與整組自動切換功能。單一自動切換可以自動切換一臺電壓互感器，整組自動切換功能可以同時切換一組2臺電壓互感器。裝置設置手動切換、遠動切換和自動切換3種切換方式。有人值守時可以選擇手動切換、遠動切換和自動切換任一功能檔位；無人值守時，可以選擇遠動切換和自動切換功能任一功能檔位。在控制盤面增設1個三態(tài)切換開關，分別表示手動、自動、遠動切換方式，且保證同一時刻僅可通過一種方式實現切換。裝置增設5YH、6YH、7YH、8YH檢修軟壓板，當對電壓互感器進行檢修時，可通過液晶操作或后臺及遠動方式投入相應軟壓板，閉鎖自動切換功能，確保檢修作業(yè)安全。

電壓互感器的手動切換與自動切換（包含遠動切換）2條回路并聯(lián)，由裝置內部繼電器實現自動及遠動切換，通過定值設置故障電壓范圍。繼電器接線如圖1所示。電壓互感器切換裝置分別接入4臺電壓互感器二次回路，通過小母線電壓采集判斷切換是否成功。

電壓互感器監(jiān)測切換裝置安裝于牽引變電所主控室電容測控盤相應位置，切換裝置采集三態(tài)轉換開關信息、手動轉換開關信息以及裝置內部繼電器位置信息，可實時顯示當前所用電壓互感器編號，其接線如圖2所示。

圖1 電壓互感器切換裝置接線示意圖

圖2 電壓互感器轉換接線示意圖

4 結語

開展牽引變電所27.5 kV電壓互感器二次電壓監(jiān)測切換裝置研究，可以完善牽引變電所綜合自動化設備，增加電壓互感器二次電壓監(jiān)測切換功能，減少牽引變電所值班人員測量、監(jiān)視電壓互感器二次電壓的工作量。當發(fā)生電壓互感器故障或高低壓熔斷器熔斷時，電壓監(jiān)測切換裝置能夠及時切換電壓互感器，實現對電壓互感器二次電壓等相關數據信息的實時監(jiān)控，并將電壓互感器切換監(jiān)測信息通過遠動系統(tǒng)傳輸至調度終端。該裝置完善了牽引變電所自動化、智能化功能，為牽引變電所無人值守提供技術保障，確保牽引變電所安全運行。

[1] 國家鐵路局. TB10009-2016 鐵路電力牽引供電設計規(guī)范[S]. 北京：中國鐵道出版社，2016.

[2] 王維儉. 電氣主設備繼電保護原理及應用[M]. 北京：中國電力出版社，2002.

[3] 新建鐵路太原至中衛(wèi)（銀川）永寧變電所二次竣工圖[Z].

[4] 天津凱發(fā)電氣股份有限公司. 電鐵綜合測控裝置技術說明書[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.蘭州鐵路安全監(jiān)管辦駐銀川供電段驗收室，工程師；

鈕繼龍.西南交通大學經濟管理學院，碩士研究生。