低壓母聯備自投系統的設計

楊邵玲 王海波

（沈陽通運電力設備工程有限公司，遼寧 沈陽110000）

隨著中國高速鐵路的迅猛發展，對其地面低壓變電所的可靠性和穩定性及安全性有著更高的要求，在傳統的以往的運行低壓變電所中，母聯備自投系統的實現方式通常采用繼電器控制，為了提高備自投系統可靠安全自動化的投切，因此選用可編程控制器(PLC)控制地面低壓變電所的備自投投切。

1 母聯備自投的應用

在中國高鐵低壓變電所運行中，備用電源的啟動需要母聯備自投系統自動的切入。母聯備自投系統是中國高鐵低壓變電所電力系統中為了提升整體供電可靠性而設計的自動投切裝置。當兩路主供電源中的一路因出現問題或者故障或其他不知的原因不能及時供電時，母聯備自投系統將可以立即將主供電源切斷，并將備用電源投入工作，隨著高速鐵路低壓變電所的電網規模不斷增大，為了保證供電可靠性，母聯備自投裝置在高速鐵路低壓變電所中廣泛應用。

2 母聯備自投系統的結構設計

母聯備自投系統是一種集多功能為一體的穩定運行的投切裝置，它是為了鐵路兩進線一母聯的框架斷路器連鎖控制設計的。母聯備自投系統由兩臺進線框架斷路器、一臺母聯框架斷路器、一臺可編程控制器、中間繼電器等附件組成。由可編程控制器對三臺斷路器進行控制，實現自動投切的作用。

3 母聯備自投系統設計

3.1 電氣回路設計

傳統的母聯備自投投入系統是由各類繼電器、接觸器、開關以及輔助觸點組成，接線過程比較復雜麻煩，觸點也容易損壞，在后期的維修中改接麻煩，整體的靈活性較差。隨著高速鐵路的建設改造，電力系統的建設規模也逐漸增大，結構也越來越復雜，性能要求也越來越高，母聯備自投系統的連鎖關系也越來越深奧。

本設計采用PLC、數字模塊、通訊RS485、中間繼電器、指示燈、按鈕等電氣自動控制設備，電氣原理圖詳見圖1。電氣系統的輸入信號有一段進線側帶電、一段進線斷路器故障、一段進線側控制回路故障、一段進線斷路器分合狀態、聯絡開關故障、聯絡柜控制回路故障、聯絡斷路器分合狀態、二段進線側帶電、二段進線斷路器故障、二段進線側控制回路故障、二段進線斷路器分合狀態、PLC 自投自復、PLC 自投不自復、RTU 硬接PLC運行/停止，輸出信號分別為一段進線合閘、一段進線分閘、聯絡開關合閘、聯絡開關分閘、二段母線進線合閘、二段母線進線分閘、三級負荷切除、PLC 程序運行/停止、PLC 自投自復/自投不自復反饋，詳見PLC 的I/O 地址分配表1。

圖1

表1 PLC 的I/O 地址分配

3.2 控制回路設計

母聯備自投系統采用PLC 實現兩進線一母聯的連鎖，當框架斷路器QF1，框架斷路器QF2，框架斷路器QF3 中任意的兩個框架斷路器合上，另一個框架斷路器由合閘狀態變為分閘狀態（合閘的同時就會分閘）。

PLC 輸出備自投條件具備信號：當框架斷路器QF1,框架斷路器QF2 合閘且框架斷路器QF1，框架斷路器QF2 進線部分帶電，框架斷路器QF3 分閘時PLC 輸出備自投條件具備信號，以上二項PLC 在任何時間只要條件具備就有相應輸出（PLC 上電就執行以上程序）

3.3 母聯備自投功能的實現

3.3.1 PLC 母聯備自投系統程序的正常運行需要母聯備自投具備自投條件的信號和RTU 送來的PLC 備自投程序投入信號以及備自投方式的選擇信號，三者缺一不可（備自投方式選擇信號通過聯絡柜轉換斷路器實現，母聯備自投系統的投切方式分為自投自復和自投不自復兩種形式），詳見圖1。

3.3.2 自投自復情況：當框架斷路器QF2 進線端沒電時框架斷路器QF2 失壓分閘（由失壓線圈實現），框架斷路器QF3 需要延時投入延，當框架斷路器QF2 進線側恢復時框架斷路器QF3 分開并且需要延時投入框架斷路器QF2。當框架斷路器QF1 進線端沒電時框架斷路器QF2 失壓分閘（由失壓線圈實現），延時投入框架斷路器QF3，當框架斷路器QF1 進線端恢復時框架斷路器QF3 分閘延時投入框架斷路器QF1。

3.3.3 自投不自復情況：當框架斷路器QF2 進線端沒電時框架斷路器QF2 失壓分閘（由失壓線圈實現），延時投入框架斷路器QF3，當框架斷路器QF2 進線側恢復正常狀態時不進行系統切換。當框架斷路器QF1 進線端沒電時框架斷路器QF1 失壓分閘（由失壓線圈實現），延時投入框架斷路器QF3，當框架斷路器QF1 進線端恢復時不進行切換。PLC 的工作狀態信號及備自投投切方式的信號會再次傳給RTU。

3.4 母聯備自投PLC 使用規程

3.4.1 當1#，2# 變壓器送電之前先用相應的RTU 撤出PLC。1#、2#變壓器處于正常運行，可以正常供電，與此同時，兩天進線柜都可以合閘。聯絡柜在工作位置，這時用相應的RTU投入PLC，通過聯絡柜的轉換開關選擇備自投方式（左：自投不自復，中：停止，右：自投自復）。 在滿足以上要求時可以隨意切換備自投方式。

3.4.2 當1#、2#變壓器中有一個失電時，此時會執行相應選擇的備自投方式。當執行完備自投時會有一臺進線斷路器和聯絡框架斷路器都屬于合閘狀態，另一臺進線框架斷路器屬于上口沒電并且分閘狀態。此時不允許通過轉換開關改變備自投方式。如果中途誤操作改變了備自投方式，PLC 將不會執行備自投。需通過RTU 撤出在投入PLC。并且通過人為恢復正常供電狀態。

3.4.3 無論任何時候想要手動操作開關分合時都需先用相應的RTU 撤出PLC。在正常供電情況下在通過RTU 投入PLC 實現備自投功能。（正常供電狀態為：兩臺變壓器同時供電，兩臺進線斷路器一起合閘，母聯斷路器處于分閘的狀態，且在工作位置上。）

結束語

本文介紹了母聯備自投系統的結構和投切功能，通過一體化的設計,利用軟件編程取替硬件接線，不僅可以實現低壓變電所穩定安全運行，并且可以實現母聯備自投系統無人工直接操作、自動化的投切。整個母聯備自投系統投切穩定，控制精度高，結構簡易，便于操作，具備高速鐵路不同的低壓變電所使用。