杜晓东
（琼海供电局 海南琼海 571400）
摘要:现如今城市发展对变电站供电需求越来越大，一旦站内备自投无法发现供电异常，导致线路非正常跳闸，将会严重影响人们的生活，因此提出变电站备自投系统自动联切小电源技术研究课题，阐述备自投的传统方式和逻辑原理，对比小电源接入备自投前后的变化，分析联切小电源合理性，研究备自投新策略。最后设计仿真实验验证小电源自动联切能够提高变电站故障断电效率，提高供电线路发生故障时的安全性。
关键词：变电站；备自投；小电源；自动联切；
中图分类号:TM76文献标识码:A
0引言
随着变电站总用电量需求越来越大，电网规模也不断扩大，原电网的负荷能力逐渐不能满足当下的需求。对供电的连续性要求也逐渐提高。为保证用电量不断增大的情况下变电站依然能保证正常供电。电源的自由切换成为了当下保证电力工程正常供电的重要前提。备自投设备结合自动联切设备和电流保护设备，因满足现代供电技术的需求而被广泛使用[1]。普通变电站的备自投装置仅能收集变电站站内的电流信息，信息提示当前电压状态和设备开关状态，电压和电流状态满足预定条件，备自投设备自动开始执行充电和放电的指令。
在备自投设备工作进程中，一旦发生供电故障，电压和电流情况不满足设定逻辑，备自投设备自动停止工作。自动联切小电源技术是一种在中高级变电站的自投控制方案。解决了未改良备自投装置在供电量变大时候应用受限的问题。因此，在此次设计中通过阐述备自投在变电站正常工作时的预设逻辑，和加入小电源后备自投设备的变化，研究备自投设备优化方案。
1.备自投方式及逻辑实现原理
1.1备自投方式和要求
在备自投设备正常工作时，触发备自投执行充电和放电指令的条件有三种情况：第一种情况是备自投总开关启动时，线路1为主要供电线路，线路2作为备选线路，不与线路1同时工作。第二种情况是备自投线路1做备用线路，线路2正常供电。第二种情况和第一种情况工作模式一致，只是触发的分线路开关不同，哪个线路是主供电线路就会触发哪个线路的开关。第三种情况是线路1和线路2同时启动进行供电，母线充当备用线路。此时母线因未起到供电作用所以无电压。设备触发线路1的开关，触发母线开关切换功能，继而触发线路2的开关，线路1和线路2同时进行工作，若此时线路2的负荷超出备自投设备预设的数值，备自投启动联切功能，总开关在5秒内自动关闭。
备自投装置在发挥作用时需要确保电压的异常反应灵敏。一旦有超负荷的现象发生立刻切断总开关，以免影响居民的生产和生活。备自投装置开关触发必须保证供电线路停止工作后再启用备用电路。无论任何原因导致线路电压超负荷，备自投装置都能马上被触发。备自投装置启用一次就能断掉总开关。
1.2备自投的逻辑实现原理
备自投装置的逻辑使用性能原理是编辑可编辑元件，写入输电程序代码和各类指令参数，使用单片机保证开关和线路的切换，编辑元件逻辑可保证自动进入供电流程。安装开关保护装置，防止备自投被反复启用。在设计动作逻辑时加入计数程序。用逻辑判断代替计算机计算处理，逻辑判断充电完成后自动停止，不需要计算机反应充电完成后再启动开关转换。
2.小电源接入对备自投的影响
小电源接入备自投装置主要是增加设备的自动自投回路。接入前设备回路如图1所示。
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图1中只有F1和F2两个开关，当备用线路切换到其他线路时，必须联接第三个开关进行过渡。连接小电源后，跳F1和F2两个开关，可以连接到小电源的加重继电器L2，顺延到辅助连接点。并联进过供电出口跳到第三个开关上，实现备自投自动联切。
连接小电源后，供电线路电压超过预设数值，电路器跳闸到任意变压器上，备自投都会自动检查开关位置。若开关关闭保护变压器，就不会再次启动保护跳闸。若开关没有关闭，因元件预设程序中有开关未在电压超负荷时断开启动程序的指令，备自投会马上启动，保证开关追跳。
3.联切小电源合理性分析及备自投策略
联切小电源将备自投设备的工作重点由检查电压负荷并及时切断超负荷线路开关转变成保护变电站供电安全。供电阻断变为自动运行程序，考虑备用线路不同的情况下开关跳转方向不同，在动态逻辑中设置不同的电压阈值和5秒钟的反应时间[3]。如果在反应时间内，电压回到阈值正常水平，则所有保护性操作自动退出流程。
为保证预设逻辑，在变电站备自投设备实际应用中，一条线路电压超负荷后，程序发出减负荷指令，保护机制断路器跳闸因电压不够而失败。若失败则备自投设备就会出现延时校验。延时校验再次测量电压，与设置电压比对，防止变电站电压不稳在自我调控阶段就被判断为超负荷供电而切断总开关，导致电压瞬间为0，影响正常供电和回电。
4.备自投实验
根据变电站备自投装置，将模拟发电设备接入输入口接口，可以获得电流电压。模拟电网正常运转下联切小电源的备自投和突发故障时备自投的动作逻辑，与传统备自投相比较，得出最终结论。
4.1实验准备
设计备自投母线与其他线路连接的开关。开关为开启状态则站内备用电源、母线开关与供电线路形成备自投基本单元。开关关闭时，则母线两侧的线路各自和备用线路连接，最后确定母线的上电线路。如果有母线的数量有n条，去掉上电线路，形成的备自投基本单元就是n-1个。
设开关的工作状态为1，备用的开关状态为可变动。母线电压设置小于日常生活电压220V，备用线路电压大于日常生活电压220V。放电条件是备用开关状态等于开关状态等于1。将小电源延时时间与备自投延时进行比较。
4.2实验结果分析
利用上述备自投测试，在不同的运行逻辑下进行详细的分析，对实验中备自投功能进行自动分析。在设定相同延时定值的条件下，小电源接入对备自投在电压故障发生时候断开开关的时间和传统方法断开开关的时间比较。
表1 开关自动断开时间
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注：前面数据为传统方法时间，后面数据为联切小电源时间。
由表1可以看出，无论是线路母分型备自投模式还是线路进线备自投模式，联切小电源的备自投设备在5次对比实验中，电路故障发生时，切断电源开关的速度均比传统备自投速度要快。而且传统方法线路母分型备自投波动阈值在0.12-0.17之间，线路进线备自投波动阈值在0.28-0.34之间。小电源联切无论是线路母分型备自投还是线路进线备自投波动阈值均在0.06-0.07之间。断电反应时间稳定。本次备自投测试验证了联切小电源对备自投的设备的断电时间有缩短作用，提高了供电线路发生故障时的安全性。
5结束语
本文基于备自投逻辑实现原理，探讨联切小电源合理性和对备自投的影响设计仿真实验最终对比出本文方案可以有效地缩短故障发生时断电时间。
参考文献：
[1]左小明,梁世杰,周寻.高可靠性供电系统备自投自投自复方案[J].电气时代,2020(12):50-51+57.
[2]黄建明.浅谈配网自动化工程中进线备自投验收[J].农村电气化,2020(12):76-77.
[3]吴勇海.智能变电站备自投装置误动分析及改进措施[J].电工电气,2020(11):49-52.