探讨变电站电源快速切换系统及其切换方法

探讨变电站电源快速切换系统及其切换方法

马安董建军郭会峰李江龙

（国网山西省电力公司晋城供电公司048000）

摘要：电源快速切换系统主要组成部分就是CPU、DSP、A/D转换器、互感器、光耦隔离器、出口继电器、QDJ、电源供应模块和人机交互模块；该CPU与DSP是控制模块，CPU连接人机界面交互模块，与DSP互连实现信号双向传输，DSP连接该A/D转换器与光耦隔离器并接收其输出的数字信号，输出控制出口继电器与QDJ的动作；切换方法包括并联自动切换、并联半自动切换、串联切换和同时切换。

关键词：变电站电源;快速切换系统;切换方法

一、电源快速切换

（1）电源快速切换系统，其特征在于，包括：CPU、DSP、A/D转换器、互感器、光耦隔离器、出口继电器、QDJ、电源供应模块和人机交互模块，详见图1；

（2）一种电源快速切换方法，其特征在于，所述CPU与DSP控制模块的工作模式包括正常手动切换模式、事故切换模式以及非正常切换模式；切换方式包括并联自动切换、并联半自动切换、串联切换和同时切换；

（3）电源快速切换方法，其特征在于，所述CPU与DSP控制模式的工作模式为正常手动切换模式，该切换判定条件可分为两种，第一种为并联切换，第二种为快速切换、越前相角切换、越前时间切换、残压切换以及长延时切换。第一种切换判定条件的切换方式为并联自动切换和并联半自动切换，第二种切换判定条件的切换方式为串联切换和同时切换。

二、设备自投存在的问题

目前国内变电站进线、母联开关之间均装设备自投装置。备自投装置一般都是由开关位置、检无压，并加适当延时来实现备用电源的自动投入，同时备自投装置无同期检测功能。备自投在变电站的应用中存在以下问题：

（1）在部分接入发电厂的110kV变电站，在事故情况下自动投入备用电源时，由于非同期的原因，合闸冲击大，备用电源保护动作，极易造成全站停电的重大事故；备自投装置退出运行时，在一路电源故障时，变电站将停电一半（分裂运行方式）或全站停电（一运一备运行方式）。

（2）在部分35kV变电站，由于上级电源来自不同的110kV、220kV变电站，35kV变电站双回路电源进线之间存在30°固定角差，双回路不能进行并列合环操作，从而造成双回路电源倒闸操作时一段母线必须停电，操作繁琐。该类型变电站备自投装置，虽然能起到事故情况下的备用电源自投作用，但由于备自投装置无相频检测，备用电源自投时变压器极易受冲击损坏或绝缘老化，缩短使用寿命。

三、具体实施方式

主要分析的是母线电源快速切换方法，包括正常手动切换模式以及非正常切换模式；当所述工作模式为正常手动切换模式时，所述控制模式判断起动方式通过装置菜单就地起动或通过控制台/DCS远方起动；当所述工作模式判断起动方式包含母线失压自动起动、线路无流自动起动和开关偷跳起动；当所述工作模式为正常手动切换模式时，所述切换判定条件可分为两种，第一种为并联切换，第二种为快速切换、越前相角切换、越前时间切换、残压切换以及长延时切换。第一种切换判定条件的切换方式为并联自动切换和并联半自动切换，第二种切换判定条件的切换方式为串联切换和同时切换；当所述工作模式为非正常切换时，所述切换判定条件为快速切换、越前相角切换、越前时间切换、残压切换以及长延时切换；当所述工作模式判断起动方式为母线失压自动起动时，所述切换方式为串联切换和同时切换；当所述工作模式判断起动方式为线路无流自动起动时，所述切换方式为串联切换和同时切换；当所述工作模式判断起动方式为开关偷跳起动时，所述切换方式为串联切换。

（一）手动起动切换

手动起动切换，发出跳CB1(CB3)开关命令，待CB1(CB3)开关跳开且切换条件满足时，合上CB3(CB1)开关。切换条件包括：快速切换、越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换。快速切换不成功时自动转入越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换。手动起动切换，发出跳CB1(CB3)开关命令，经定值“同时切换合闸延时”后，无论CB1(CB3)开关是否跳开，切换条件满足时即发合CB3(CB1)开关命令。切换条件包括：快速切换、越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换。快速切换不成功时自动转入越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换。

（二）过流闭锁切换控制

在故障越级跳闸情况下，若缺少相应的硬接线闭锁信号，快切装置将会误切换，将备用电源误投故障母线，导致故障范围扩大。为防止所述情况发生，本装置提供过流闭锁切换功能，在故障越级跳闸时会自动闭锁切换，故障解除后根据系统运行状态装置自动解除闭锁切换，重新投入运行。

（三）母线开关联跳控制

当残压切换、长延时切换由于压差较大对电容器或小电源存在较大冲击时，设置母线联跳功能，可以设定是否联跳相应母线开关。当满足残压切换或长延时切换时，装置首先联跳相应母线开关并判断相应开关母线开关跳开后，才进行后续切换操作。在定值[分合闸脉冲最大展宽时间]时间内，若响应联跳开关未跳开，则切换失败，终止切换过程。

四、应用快切装置注意事项

快装置与进线断路器、母联断路器的主保护有关联出口，所以在变电站正常运行方式下进行以下工作时，一定要注意相关保护压板投退的情况；在进线开关柜线路差动保护装置进行相关工作前，除退出进线柜差动保护外，还应退出母联柜的快切装置及快切装置，在进线开关柜上的快切动作出口压板，以免引起快切装置动作或使断路器跳闸;在母联柜快切装置上进行相关工作前，除退出母联柜的快切装置外，还应退出快切装置在两路进线开关柜上的快切动作出口压板，以免引起进线断路器动作。

五、结束语

总而言之，变电站选用快切装置要考虑是否具备真正快切功能实现的条件。对发电厂厂用电及炼化装置这样负载重要且带大容量电机的配电系统，建议选用快切装置，这样可实现真正意义上的负载不断电。对主要负载为变压器、小容量电机的变电站，不宜配置快切装置，因为实际上并不具备快切功能实现的基本条件。这样的情况下，利用综合保护装置就可实现基本的备自投功能，不需要再单独设置快切装置。

【参考文献】

[1]冯小兰，李杰，苗世华等.新型电源快速切换装置在工业企业变电站的应用[J].电力自动化设备，2011，31（4）：139-142.

[2]周蓉.电源快切装置在变电站的应用与分析[J].电世界，2016，57（9）：12-15.

[3]张晋滨.110kV变电站备用电源自动切换装置应用试验[J].江西煤炭科技，2015，（2）：53-55.