摘要：在变电运行中，研究出了一种新型的变电站10KV母线快速转供电控制系统，它能够有效的减少操作过程中的停电时间，解决了常规操作中存在的问题，比如消耗时间较长、人工判断出现失误、误操作等情况，从一定程度上提升了电力系统供电的安全稳定性。
关键词：10kv母线；快速转供电技术；道闸操作；自动控制；应用
引言：
将计算机技术、嵌入式系统技术、信号分析和处理技术与变电运行操作业务相互结合到一起，按照操作人员指令，自动完成10KV母线快速转供电操作，防止出现并列运行短路电流超出标准的情况，进而缩短停电时间，提升供电的安全稳定性。从理论上来讲，根据系统的设备计算时间，如果采用快速转供电系统，用户停电时间大约能够控制在几百毫秒内。伴随着网架结构的完善，大部分变电站均出现了主变并列运行短路电流超标的现象，并且用户对供电可靠性需求越来越高，所以该系统未来应用前景比较开阔。
1 电网正常运行时的电压偏离
电网在实际运行时，由于有功、无功出力的变化、用电负荷增减、系统接线方式异常等原因，均会造成母线电压偏离电压限值。这种情况只需进行相应调整，即可使电压恢复正常。
针对上述情况的处理措施：第一，投入AVC（或SVC）功能，设置合理的电压限值，系统自动投切电容器、电抗器，或调整110kV主变的抽头。第二，调整220kV主变抽头（超出±2档要向中调申请），控制110kV系统电压。第三，调整运行方式，合理分布负荷调整。第四，改变网络参数，停、投或并解变压器。第五，可要求有条件的地调电厂改变发电机励磁状态，控制电厂上网无功功率，限制负荷。
2 快速转供电控制系统的设计
变电站10KV母线快速转供电控制系统主要包含多个环节，逻辑控制器模块、状态寄存器模块、受控开关量采集模块、状态输出控制模块以及电源模块、通信模块和监控软件等，它们用于实现10KV母线系统的并列供电转分列供电或者分列供电转并列供电操作的顺序控制，主要的系统操作结构如下所示：
其中，变电站10KV母线转供电控制系统比较适用于常见的单母中，比如单母分段、单母4分段等10KV母线的转供电中，同时，还可以根据接线本身的复杂程度以及控制需求，适当的增加采集回路，利用逻辑编程实现不同的控制方式。
快速转供电系统核心部分是逻辑控制器莫夸，它包括逻辑控制器以及寄存器两方面，寄存器主要将采集模块收集到的模拟量状态和开关量状态等数据储存到不同地址码的寄存器中，逻辑控制器则是调用这些状态信息进行逻辑判断，根据事前设置的操作逻辑，自动执行操作逻辑指令，将输出寄存器放置在重要的位置上，通过开关量输出模块，最终驱动开关设备动作，实现10KV母线各种方式的切换要求，利用自动装置替换掉人工操作，快速转供电功能。
模拟量状态监测模块包含电压监测模块和电流检测模块。电流监测模块采集经过所有受控开关的电流大小，它作为判断开关通断状态的辅助依据，通过电压监测模块收集各个母线段上的电压大小，以此为母线段上是否有电提供判断依据。开关量状态监测模块采集所有需要监控的开关分合位置状态，再者，把开关量输出模块当做逻辑控制器指令的输出模块，驱动一次设备动作，最终达到母线状态切换的控制目的。
3 两种10KV母线快速保护方式的原理分析
3.1 电流闭锁式10KV母线快速保护
电流闭锁式10KV母线快速保护系统被称之为10KV母线快速保护，它是单独的保护装置，专门由两部分构成，分别为嵌入在主变变低10KV侧后备保护装置中的动作元件、嵌入在10KV出现保护装置中的闭锁元件，其中，嵌入10KV出现包含10KV馈线、站用变、接地变以及电容器等。10KV母线快速保护动作逻辑关系如下图所示：
动作元件负责反应流经主变变低开关电流增大而动作的，10KV母线上发生任何相见短路，都能够剖发生反应。闭锁元件则是反应10KV出现电流增加而动作的，它可以快速发车闭锁信号，该信号被瞬时传送到变低后备保护装置中10KV母线快速保护的逻辑回路中，以闭锁10KV母线的形式保护。10KV母线快速保护功能设置为投入和10KV分段开关处于状态，当10KV母线发生故障的时候，动作元件没有动作，无10KV母线快速保护闭锁信号输出，则10KV母线快速保护经延时t1跳开主变变低开关，与此同时，闭锁1OKV备自投。10KV分段开关投入时，闭锁10kv母线快速保护。
当10KV出现保护范围内故障时，闭锁元件瞬间瞬间发出闭锁信号，并且将其传送给变低后备装置，闭锁10KV母线快速保护。要求10KV出线保护装置中的故障辨别元件具备较高的灵活性。
3.2 复合电压闭锁过电流式10KV母线快速保护
10KV母差保护为复合电压闭锁过电流保护，电压来自于10KV母线TV的三相电压，能够准确实现电压闭锁。三相电流取自变压器10KV侧总开关以及10KV分段开关外部差接形成的电流。线路保护闭锁条件要求：10KV线路保护包含电容器，所用变电抗器的电流三段，如果电流二段带方向，电流三段也带方向，启动过程中，输出接点去闭锁本段母线的简易母差保护，需要注意，当10KV线路包含电容器、所用变以及电抗器，保护的电流三段返回时，瞬间接点应立即返回，接触对简易母差的闭锁。当简易母接到10KV线路保护的闭锁接点信号时，简易母差立即闭锁动作出口，待解除10KV线路保护闭锁信号之后，简易母差的闭锁动作出口也要立刻解除，线路保护动作切除故障之后，线路保护切除对简易母差的闭锁，此时，简易母差便可以正确的切断母线故障。
10kV系统单相接地后，设备继续运行时间不应超过2小时。第一，SCADA系统有明确的选线接地信号，通知线路维护单位，待维护单位通知用户后，遥控断开该线路出线开关，母线电压恢复正常，则可确认该线路接地。第二，若SCADA系统无选线接地信号，通知线路维护单位，待维护单位通知用户后，调度应采用瞬停法找出接地线路。当断开某线路开关，母线电压恢复正常且接地信号消失，则可确认该线路接地。第三，当瞬停法未能找出接地线路时，可能存在三种情况：一是运行中的电容器、站用变等附属设备接地；二是母线接地；三是两条及以上出线同名相接地。采取措施是：首先逐一断开附属设备的开关，观察母线电压。然后断开所有出线开关（优先停同杆架设线路），观察母线是否正常。若正常，则逐条试送10kV馈线并观察母线电压，当送一线路后发现电压异常，则判断为该线路接地，断开该线路开关，继续试送其余出线。若母线空载运行，电压仍不正常则可判断母线接地，将母线停运。对停电的10kV出线进行转供电。
4 快速转供电技术的应用
变电站10KV母线快速转供电控制系统的应用主要表现在变电站母线并列运行的断路器控制方式上，系统采用逻辑控制装置对其进行控制，其中，控制装置开关量采集模块专门负责各个间隔的开关位置信号，模拟量采集模块采集2段母线电压和各个环节间隔电压，用于逻辑控制器辨别。操作人员只需要在人机交互界面点下达转供电方式的指令，控制装置将按照本次技术方案开展，实现母线方式的快速转换工作，不需要人工操作，一键快速达到方式转换。该系统适用于具备相同接线方式的各种电压等级变电站中。根据实际情况，下图准确说明了由分列转并列运行的断路器控制方法。
从上图可以看出，以最为简单的双母接线方式变电站为例子，控制系统对象包括了两个母线端（2M），两台主变（1号和2号）、两个变低断路器（1号主变变低断路器、2号主变变低断路器、）以及1个母线断路器。当存在上网电源断路器和其它需要配合操作的开关时，可以将其作为主要的控制对象进行操作、分别转并运行操作方式有两种类型：1号主变转检修，1M母线并列由2号主变供电方式和2号主变转检修以及2M母线并列由1号主变供电方式。该指定方案以1号位主变转检修，1M母线并列由2号主变供电方式展开介绍。其中，操作步骤表现在以下几点：
操作步骤一：一般来讲，当操作人员在人机交互的后台机界面电机1号主变转检修的时候，1M母线并列由2号主变供电方式的按钮时，从上位机输出指令到逻辑控制装置的过程中，控制装置将按照该技术方案实现母线方式的快速切换工作。
操作步骤二：判断控制装置初始状态是否满足切换需求的重要依据为：1号主变变低断路器在合闸位置，2号主变变低断路器也在合闸位置，母联断路器则在分闸位置上，1MTV电压＞阈值，2MTV电压也大于阈值。
在满足以上条件的基础上，可以发出断开1号主变变低断路器的相关指令，不然等到执行程序跳出并且弹出对话框的时候，便会将所有条件排除，提示无法满足相关条件。
操作步骤三：控制装置发出断开1号主变变断路器的指令，把相对性的输出寄存器置位，驱动输出模块继电器输出，使得开关合闸绕组带电工作，分开1号主变变低断路器。控制装置的采集模块，扫描开关、电流、电压数量的变化，将其保存到寄存器中，判断逻辑控制器的预制条件，其判断依据为：1号主变变低断路器在分闸位置上，1MTA电流量＜阈值。在满足以上条件的情况下，如果母线内还有电源，则按照预制指令，切断电源线路断路器，断路器判断依据为：电源断路器在分闸位置上，TAli电流量＜阈值。一直到满足1MTV＜阈值，逻辑控制器判断1M母线停电完成。在判断过程中，如果判断不满足，将会停止执行并且反馈执行条件不满足的相关内容。
步骤四：输出合上母联断路器的指令。当满足母联断路器在合闸位置时，母联断路器电流＞阈值，1MTV＞阈值。则判断1M母线恢复供电，方可切换成功。进而将原有的切除上网电网重新合到一起，一直到判断。电源断路器I在合闸位置上，TALI电流量＞阈值。除了一号主变变低断路器在分闸位置以外，其它所有开关都恢复到了原有的运行方式。在此过程中，如果不能满足判断依据，将会停止执行并且反馈执行条件不满足的相关内容。
从上面论述可以看出，该方案采用的是程序化控制，利用先切主变变低断路器后合母联断路器的做法，在母线并列运行短路超标的情况下，变电站内能够有效避免发生并列现象。自动控制装置替换了原有的常规人工操作模式，并且采集了母线电压和断路器电流等流量，通过逻辑计算进行判断，这样一来，能够大大减少操作期间中的停电时间，并且从一定程度上有效的避免了可能出现的误判问题，达到了安全稳定性兼顾的目标。也可将该方案应用到双母、双母分段和多母线接电方式的变电站内。
5 结语：
总体而言，变电站10KV母线快速转供电控制系统采用逻辑控制器控制，全过程电子化，有效的缩短了道闸操作过程中的停电时间，解决了常规人工操作中存在耗费时间长、人工判断发生失误、误操作等问题，从而提升了电力系统的供电稳定性，保证了操作的安全。
参考文献：
[1]申强，魏钢，王昊，邓旭东.多种带电检测技术在10kV绝缘管型母线故障诊断中的应用[J].电工技术，2015，09.
[2]张永挺，权少静，吴枝祥，袁振超.10kV母线快速转供电技术的研究与应用[J].东北电力技术，2016，03.
[3]邱太洪，王俊波，李国伟，何胜红，黄育龙，刘少辉.局放检测技术在10kV管型母线故障检测中的应用[J].绝缘材料，2015，04.
论文作者:童炜
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/15
标签：母线论文; 断路器论文; 电压论文; 快速论文; 电流论文; 操作论文; 线路论文; 《电力设备》2017年第20期论文;