CN112072776B - 一种自适应10kV母线接线方式变化的备自投系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种自适应10kV母线接线方式变化的备自投系统，包括第一备自投装置、第二备自投装置、模式切换器及母线接线方式指令平台，模式切换器连接母线接线方式指令平台，接收母线接线方式指令平台传输的母线接线方式变化指令信息，切换母线接线方式，两套备自投根据采集的相应电气量以及开关量分别控制第一分段开关、第一主变变低开关、第二主变变低双分支开关的分合，以及控制第二分段开关、第三主变变低开关、第二主变变低双分支开关的分合，解决了当母线接线方式变化为单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线接线方式时，现有备自投装置不能满足双分支主变变低任一分支运行均可实现备自投功能的问题。

Description

一种自适应10kV母线接线方式变化的备自投系统

技术领域

本发明涉及10kV母线备自投自适应投切的技术领域，更具体地，涉及一种自适应10kV母线接线方式变化的备自投系统。

背景技术

备用电源自动投入装置(以下简称备自投装置)是提高电力系统供电可靠性的关键设备，当系统母线工作电源因故失压后，备自投装置迅速切除工作电源并投入备用电源，恢复系统母线正常运行电压，从而保障为用户的可靠供电。

作为汇集、分配和直接传输电能至供电负荷的变电站10kV母线，一般采用如图1所示的“单母线双分段四段母线”接线方式的典型设计，10kV备自投装置具备10kV四段母线两两互为暗备用功能以及三台主变两两互为备自投功能，可在10kV母线失去工作电源后自动合上10kV备用开关，投入备用电源，避免用户失电，满足供电可靠性运行要求。但变电站投资建设时，多数变电站采用分期建设方式，首期只投运两台主变(其中一台主变变低为单分支，另一台主变变低为双分支)，将双分支第二主变供电的10kVⅡAM母线、ⅡBM母线连通为ⅡM母线，10kV母线形成如图2及图3所示的“单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线”接线方式，其中图2表示投运第一主变及第二主变时“单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线”的10kV母线接线方式图，图3表示投运第三主变及第二主变时“单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线”的10kV母线接线方式图。以图2为例，若第二主变变低第一分支开关2DL因缺陷退出运行而转由第二主变变低第二分支开关4DL供电母线ⅡM时，现有的10kV备自投装置将无法实现备自投功能，此时母线ⅠM、母线ⅡM中失去工作电源，将造成10kV母线失压的电力安全事件，引发供电区域大面积停电。以图3为例，若第二主变变低第二分支开关4DL因缺陷退出运行而转由第二主变变低第一分支开关2DL供电母线ⅡM时，现有的10kV备自投装置将无法实现备自投功能，此时母线ⅢM、母线ⅡM中失去工作电源，将造成10kV母线失压的电力安全事件，引发供电区域大面积停电。

公开号为CN109510193A，公开日为2019年3月22日的中国专利中公开了一种配网开关站分段备自投装置及其运行方法，通过增加一条备用进线，保证正常工作时带负荷的两段母线中任何一段需要停电检修时，不影响另外一段母线的供电可靠性，在提高10kV开关站供电可靠性的同时，简化了备自投装置的配置，但该专利中的技术方案只是考虑了单分支进线出线的备自投问题，而且需要增加备用线路，具有加重经济投资的负担，也并未考虑当变电站分期建设时，10kV母线首期采用“单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线”的接线方式和终期采用“单母线双分段四段母线”的接线方式时如何实现备自投的问题，不利于此种情况下的供电可靠性的保证。

发明内容

为解决当10kV母线接线方式变化为单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线接线方式时，现有的10kV备自投装置不能满足双分支主变变低任一分支运行均可实现备自投功能的问题，本发明提出一种自适应10kV母线接线方式变化的备自投系统，保证10kV配网的供电可靠性。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

本发明提出一种自适应10kV母线接线方式变化的分段备自投系统，应用于10kV配网，10kV配网包括第一主变、第二主变、第三主变、与第一主变变低单分支A连接的母线ⅠM、与第二主变变低第一分支B连接的母线ⅡAM、与第二主变变低第二分支C连接的母线ⅡBM、与第三主变变低单分支D连接的母线ⅢM，母线ⅠM与母线ⅡAM之间串接有第一分段开关3DL，母线ⅡBM与母线ⅢM之间串接有第二分段开关6DL，所述备自投系统包括第一备自投装置、第二备自投装置、模式切换器及母线接线方式指令平台，所述第一备自投装置作为第一分段开关3DL的分段备自投、第一主变与第二主变的主变备自投，a通道采集第一主变单分支变低侧开关的电气量及开关量，b通道采集第二主变双分支变低侧开关的电气量及开关量，c通道采集第一分段开关3DL的开关量，第二备自投装置作为第二分段开关6DL的分段备自投、第三主变与第二主变的主变备自投，a1通道采集第三主变单分支变低侧开关的电气量及开关量，b1通道采集第二主变双分支变低侧开关的电气量及开关量，c1通道采集第二分段开关6DL的开关量，模式切换器连接母线接线方式指令平台，接收母线接线方式指令平台传输的母线接线方式变化的指令信息，切换10kV配网的母线接线方式，第一备自投装置及第二备自投装置自适应母线接线方式变化，第一备自投装置控制第一分段开关、第一主变变低开关、第二主变变低双分支开关的分合，第二备自投装置控制第二分段开关、第三主变变低开关、第二主变变低双分支开关的分合。

优选地，所述模式切换器接收母线接线方式指令平台发出的指令信息，切换的10kV配网母线的接线方式包括：单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线接线方式及单母线双分段四段母线接线方式；当10kV配网母线的接线方式为“单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线”的接线方式时，母线ⅡAM与母线ⅡBM连通为母线ⅡM，第一备自投装置或第二备自投装置只需使用1套；当10kV配网母线的接线方式为“单母线双分段四段母线”的接线方式时，母线ⅡAM与母线ⅡBM不连通，第一备自投装置及第二备自投装置均需使用。

在此，因为10kV配网母线首期建设时为“单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线”的接线方式，在母线接线方式指令平台发出母线首期建设的指令信息时，模式切换器接收指令信息，一种情况是投运的两台主变为第一主变及第二主变，第三主变未投运，第一主变变低单分支A连接母线ⅠM，母线ⅠM为单分支进线，第二主变变低第一分支B连接母线ⅡAM，第二主变变低第二分支C连接母线ⅡBM，此时母线ⅡAM与母线ⅡBM连通为母线ⅡM，母线ⅡM为双分支进线，第一备自投装置作为第一分段开关3DL的分段备自投、第一主变与第二主变的主变备自投接入；另一种情况是投运的两台主变为第三主变及第二主变，第一主变未投运，第三主变变低单分支D连接母线ⅢM，母线ⅢM为单分支进线，第二主变变低第一分支B连接母线ⅡAM，第二主变变低第二分支C连接母线ⅡBM，此时母线ⅡAM与母线ⅡBM连通为母线ⅡM，母线ⅡM为双分支进线，第二备自投装置作为第二分段开关6DL的分段备自投、第三主变与第二主变的主变备自投接入；在10kV配网母线终期建设时为“单母线双分段四段母线”的接线方式，在母线接线方式指令平台发出母线终期建设的指令信息时，模式切换器接收指令信息，三台主变均投运，第一备自投装置作为第一分段开关3DL的分段备自投、第一主变与第二主变的主变备自投接入，第二备自投装置作为第二分段开关6DL的分段备自投、第三主变与第二主变的主变备自投接入，此时第一备自投装置及第二备自投装置均需接入10kV配网，根据10kV母线接线方式的变化，所述备自投系统分段自适应投切，当第一备自投装置及第二备自投装置中的任意一个故障时，不影响另一个的备自投功能，提高了10kV母线的供电可靠性。

优选地，所述第一主变变低单分支A与母线ⅠM连接的线路上还设有开关1DL，用于控制第一主变变低单分支A与母线ⅠM所连接线路的通断；第二主变变低第一分支B与母线ⅡAM连接的线路上还设有开关2DL，用于控制第二主变变低第一分支B与母线ⅡAM连接线路的通断；第二主变变低第二分支C与母线ⅡBM连接的线路上还设有开关4DL，用于控制第二主变变低第二分支C与母线ⅡBM连接线路的通断；第三主变变低单分支D与母线ⅢM连接的线路上还设有开关5DL，用于控制第三主变变低单分支D与母线ⅢM连接线路的通断。

优选地，所述第一备自投装置及第二备自投装置中的任意一个均包括：

交流模块，用于采集母线电压、第一主变变低单分支A或第三主变变低单分支D的电流、第二主变变低第一分支B及第二分支C的电流；

开入模块，用于采集开关1DL或开关5DL的开关量、开关2DL及开关4DL的开关量、第一分段开关3DL或第二分段开关6DL的开关量、模式切换器的切换开关量；

开出模块，用于跳合开关1DL或开关5DL、跳合开关2DL及开关4DL、跳合第一分段开关3DL或第二分段开关6DL；

CPU处理器，接收并处理交流模块、开入模块采集的信息，驱动开出模块发出相应指令，同时发出动作报文及异常告警信号报文；

通讯模块，用于支撑CPU处理器与变电站自动化系统的网络通讯，将CPU处理器发出的动作报文及异常告警信号报文传输至变电站后台监控系统及远动通讯系统；

电源模块，分别连接交流模块、通讯模块、CPU处理器、开入模块及开出模块，将外部接入的DC110V或DC220V工作电源电压转换为交流模块、通讯模块、CPU处理器、开入模块及开出模块需要的工作电源电压。

在此，第一备自投装置的交流模块采集第一主变变低单分支A的电流，第二备自投装置的交流模块采集第三主变变低单分支D的电流，第二主变变低第一分支B及第二分支C的电流、母线ⅠM的电压及母线ⅡAM的电压由第一备自投装置的交流模块采集；第二主变变低第一分支B及第二分支C的电流、母线ⅢM的电压及母线ⅡBM的电压由第二备自投装置的交流模块采集，即在两种不同的10kV母线接线方式下，双分支主变变低任一分支运行时，备自投系统的第一备自投装置及第二备自投装置均能采集到双分支主变的电流量，从而这些电流量作为备自投系统的输入，结合其它配合条件，当双分支主变变低任一分支运行时，均可实现备自投功能；

当母线接线方式为“单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线”，若第一主变及第二主变投入，第一备自投装置的开入模块采集的开关量包括：第一主变变低单分支A与母线ⅠM连接线路上开关1DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第二主变变低第一分支B与母线ⅡAM连接线上开关2DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第二主变变低第二分支C与母线ⅡBM连接线路上开关4DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第一分段开关3DL的开关位置开关量，第一备自投功能压板、模式切换器的切换、开关2DL检修压板、开关4DL检修压板、第一备自投装置检修压板等开关量。若第三主变及第二主变投入，第二备自投装置的开入模块采集的开关量包括：第三主变变低单分支D与母线ⅢM连接线路上开关5DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第二主变变低第一分支B与母线ⅡAM连接线上开关2DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第二主变变低第二分支C与母线ⅡBM连接线路上开关4DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第二分段开关6DL的开关位置开关量，第二备自投功能压板、模式切换器的切换、开关2DL检修压板、开关4DL检修压板、第二备自投装置检修压板等开关量。当三台主变均投运时，母线接线方式为“单母线双分段四段母线”的接线方式，第一备自投装置的开入模块采集的开关量包括：第一主变变低单分支A与母线ⅠM连接线路上开关1DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第二主变变低第一分支B与母线ⅡAM连接线上开关2DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第一分段开关3DL的开关位置开关量，第一备自投功能压板、模式切换器的切换、开关2DL检修压板、第一备自投装置检修压板等开关量。第二备自投装置的开入模块采集的开关量包括：第三主变变低单分支D与母线ⅢM连接线路上开关5DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第二主变变低第二分支C与母线ⅡBM连接线路上开关4DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第二分段开关6DL的开关位置开关量，第二备自投功能压板、模式切换器的切换、开关4DL检修压板、第二备自投装置检修压板等开关量。综合以上开关量及电流电压电气量的采集输入，当双分支主变变低任一分支运行时，所述备自投系统均可实现备自投功能。

当投运的两台主变为第一主变及第二主变时，第一备自投装置的开出模块可开出跳合第一主变变低开关1DL、跳合第二主变变低开关2DL、跳合第二主变变低开关4DL、跳合第一分段开关3DL等开出量；当投运的两台主变为第三主变及第二主变时，第二备自投装置的开出模块可开出跳合第三主变变低开关5DL、跳合第二主变变低开关2DL、跳合第二主变变低开关4DL、跳合第二分段开关6DL等开出量。

在投运三台主变，10kV母线为“单母线双分段四段母线”的接线方式时，第一备自投装置可开出跳合第一主变变低开关1DL、跳合第二主变变低开关2DL、跳合第一分段开关3DL等开出量，第二备自投装置可开出跳合第二主变变低开关4DL、跳合第三主变变低开关5DL、跳合第二分段开关6DL等开出量。

优选地，所述CPU处理器上设有逻辑判断单元，所述逻辑判断单元包括分段备自投逻辑判断单元及主变备自投逻辑判断单元，分段备自投逻辑判断单元用于完成分段备自投的逻辑判断，主变备自投逻辑判断单元用于完成主变备自投的逻辑判断，分段备自投逻辑判断单元及主变备自投逻辑判断单元对交流模块、开入模块采集的信息进行逻辑判断，发出跳合开关1DL或开关5DL、跳合开关2DL及开关4DL，跳合第一分段开关3DL或第二分段开关6DL指令，驱动开出模块分合开关。

在此，CPU处理器上设有分段备自投逻辑判断单元及主变备自投逻辑判断单元，分段备自投逻辑判断单元及主变备自投逻辑判断单元均设有逻辑判断程序，根据10kV母线接线方式的变化，投入相应的第一备自投装置及第二备自投装置的逻辑判断程序；第一备自投装置的逻辑判断程序指第一分段开关3DL的分段备自投及第一主变与第二主变的主变备自投逻辑判断程序，第二备自投装置的逻辑判断程序指第二分段开关6DL的分段备自投及第三主变与第二主变的主变备自投逻辑判断程序；如图2所示，当投运的两台主变为第一主变及第二主变时，10kV母线ⅠM电压、母线ⅡM电压、开关1DL、开关2DL、开关4DL、开关3DL参与第一备自投装置的备自投逻辑判断程序，如图3所示，当投运的两台主变为第三主变及第二主变时，10kV母线ⅢM电压、母线ⅡM电压、开关5DL、开关2DL、开关4DL、开关6DL参与第二备自投装置的备自投逻辑判断程序，如图1所示，当投运三台主变时，10kV母线ⅠM电压、母线ⅡAM电压、开关1DL、开关2DL、开关3DL参与第一备自投装置的备自投逻辑判断程序，10kV母线ⅢM电压、母线ⅡBM电压、开关5DL、开关4DL、开关6DL参与第二备自投装置的备自投逻辑判断程序；第一备自投装置的备自投逻辑判断程序及第二备自投装置的备自投逻辑判断程序根据交流模块、开入模块采集的信息进行自适应逻辑判断，解决当10kV母线接线方式变化为单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线接线方式时，现有的10kV备自投装置不能满足双分支主变变低任一分支运行均可实现备自投功能的问题。

当10kV母线接线方式为“单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线”的接线方式时，母线ⅡAM与ⅡBM母线连通为母线ⅡM；如图2所示，当投运的两台主变为第一主变及第二主变时，第一备自投装置的备自投功能压板投入，第一备自投装置采集分段开关3DL的开关位置，开关1DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，开关2DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，开关4DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，执行第一备自投装置的备自投逻辑程序；如图3所示，当投运的两台主变为第三主变及第二主变时，第二备自投装置的备自投功能压板投入，第二备自投装置采集分段开关6DL的开关位置，开关5DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，开关2DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，开关4DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，执行第二备自投装置的备自投逻辑程序。

当10kV母线接线方式为“单母线双分段四段母线”的接线方式时，第一主变、第三主变及第二主变均投运，母线ⅡAM与ⅡBM母线不连通，当第一备自投装置的备自投功能压板投入时，第一备自投装置采集分段开关3DL开关位置，开关1DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，开关2DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，执行第一备自投装置的备自投逻辑程序；当第二备自投装置的备自投功能压板投入，采集分段开关6DL的开关位置，开关5DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，开关4DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，执行第二备自投装置的备自投逻辑程序。

优选地，当CPU处理器发出跳合开关1DL或开关5DL、跳合开关2DL、跳合开关4DL、跳合开关3DL或开关6DL中的指令时，开出模块驱动对应的跳合开关1DL或开关5DL、跳合开关2DL、跳合开关4DL、跳合开关3DL或开关6DL的出口继电器动作；当第一备自投装置或第二备自投装置动作时，CPU发出动作信号命令后，开出模块驱动信号继电器动作，发出动作报文；当第一备自投装置或第二备自投装置异常时，CPU发出异常告警信号命令后，开出模块驱动信号继电器动作，发出异常告警报文。

优选地，所述第一备自投装置及第二备自投装置均包括管理面板，所述管理面板连接电源模块，通过电源模块供电，管理面板包括显示器及人机输入模块，显示器分别连接CPU处理器、人机输入模块，用于显示交流模块、开入模块采集的信息及CPU处理器处理之后的备自投动作报告，所述人机输入模块连接显示器，用于工作人员查看装置定值、参数、动作报告以及对备自投定值修改、定值及动作报告打印指令的输入。

优选地，所述通讯模块支持变电站通用61850/103规约。

优选地，所述交流模块、CPU处理器、通讯模块及管理面板的工作电源电压为DC5V，开入模块及开出模块的工作电源电压为DC110V或DC220V，当开入模块采集的开关量为DC110V或DC220V正电平时，开关量开入。

优选地，所述模式切换器采取控制字投退、硬压板投退、软压板投退或操作把手切换方式中的一种来切换10kV配网的母线接线方式。

在此，模式切换器可采取不同的切换方式切换10kV配网的母线接线方式，同时模式切换器在切换10kV配网的母线接线方式后，第一备自投装置、第二备自投装置通过各自采集的电气量、开关量进行逻辑判断，第一备自投装置的分段备自投逻辑程序实现控制对应的第一分段开关3DL的分合，第一备自投装置的主变备自投逻辑程序实现控制对应的第一主变变低开关1DL、第二主变变低开关2DL及4DL的分合；第二备自投装置的分段备自投逻辑程序实现控制对应的第二分段开关6DL的分合，第二备自投装置的主变备自投逻辑程序实现控制对应的第三主变变低开关5DL、第二主变变低开关2DL及4DL的分合。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明提出一种自适应10kV母线接线方式变化的备自投系统，所述系统的模式切换器连接母线接线方式指令平台，接收母线接线方式指令平台传输的母线接线方式变化的指令信息，切换10kV配网的母线接线方式，从而第一备自投装置及第二备自投装置自适应10kV配网的母线接线方式的变换后投入相应备自投功能，解决了当10kV母线接线方式变化为“单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线”接线方式时，现有的10kV备自投装置不能满足双分支主变变低任一分支运行均可实现备自投功能的问题，满足了变电站分期建设时10kV母线首期采用“单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线”接线方式和终期采用“单母线双分段四段母线”接线方式对10kV备自投装置的功能需求，保障了10kV母线可靠运行，而且当第一备自投装置及第二备自投装置中的任意一个故障时，不影响另一个的备自投功能，提高了10kV母线的供电可靠性。

附图说明

图1表示本发明提出的备自投系统应用于10kV配网时的结构连接图；

图2表示本发明实施例中提出的变电站建设首期仅投运第一主变及第二主变的单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线接线方式的结构图。

图3表示本发明实施例中提出的变电站建设首期仅投运第三主变及第二主变的单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线接线方式的结构图。

图4表示本发明实施例中提出的第一备自投装置的装置结构图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好地说明本实施例，附图某些部位会有省略、放大或缩小，并不代表实际尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知内容说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

本发明提出一种自适应10kV母线接线方式变化的备自投系统，应用于10kV配网时的具体连接结构如图1所示，10kV配网包括第一主变、第二主变、第三主变、与第一主变变低单分支A连接的母线ⅠM、与第二主变变低第一分支B连接的母线ⅡAM、与第二主变变低第二分支C连接的母线ⅡBM、与第三主变变低单分支D连接的母线ⅢM，母线ⅠM与母线ⅡAM之间串接有第一分段开关3DL，母线ⅡBM与母线ⅢM之间串接有第二分段开关6DL，如图1所示，备自投系统包括第一备自投装置、第二备自投装置、模式切换器及母线接线方式指令平台，第一备自投装置作为第一分段开关3DL的分段备自投、第一主变与第二主变的主变备自投，a通道采集第一主变单分支变低侧开关的电气量及开关量，b通道采集第二主变双分支变低侧开关的电气量及开关量，c通道采集第一分段开关3DL的开关量，第二备自投装置作为第二分段开关6DL的分段备自投、第三主变与第二主变的主变备自投，a1通道采集第三主变单分支变低侧开关的电气量及开关量，b1通道采集第二主变双分支变低侧开关的电气量及开关量，c1通道采集第二分段开关6DL的开关量，模式切换器连接母线接线方式指令平台，接收母线接线方式指令平台传输的母线接线方式变化的指令信息，切换10kV配网的母线接线方式，第一备自投装置及第二备自投装置自适应母线接线方式变化，第一备自投装置控制第一分段开关的分合、第一主变变低开关、第二主变变低双分支开关的分合，第二备自投装置控制第二分段开关、第三主变变低开关、第二主变变低双分支开关的分合。

模式切换器接收母线接线方式指令平台发出的指令信息，切换的10kV配网母线的接线方式包括：单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线接线方式及单母线双分段四段母线接线方式；当10kV配网母线的接线方式为“单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线”的接线方式时，参见图2或图3，母线ⅡAM与母线ⅡBM连通为母线ⅡM，第一备自投装置或第二备自投装置只需使用1套；如图2所示，投运第一主变及第二主变，第一备自投装置单独接入；如图3所示，投运第三主变及第二主变时，第二备自投装置单独接入；当10kV配网母线的接线方式为“单母线双分段四段母线”的接线方式时，参见图1，母线ⅡAM与母线ⅡBM不连通，第一备自投装置及第二备自投装置均需使用。

在具体实施时，因为10kV配网母线首期建设时为“单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线”的接线方式，在母线接线方式指令平台发出母线首期建设的指令信息时，模式切换器接收指令信息，一种情况是投运的两台主变为第一主变及第二主变，第三主变未投运，第一主变变低单分支A连接母线ⅠM，母线ⅠM为单分支进线，第二主变变低第一分支B连接母线ⅡAM，第二主变变低第二分支C连接母线ⅡBM，此时母线ⅡAM与母线ⅡBM连通为母线ⅡM，母线ⅡM为双分支进线，第一备自投装置作为第一分段开关3DL的分段备自投、第一主变与第二主变的主变备自投接入，具体结构参见图2；另一种情况是投运的两台主变为第三主变及第二主变，第一主变未投运，第三主变变低单分支D连接母线ⅢM，母线ⅢM为单分支进线，第二主变变低第一分支B连接母线ⅡAM，第二主变变低第二分支C连接母线ⅡBM，此时母线ⅡAM与母线ⅡBM连通为母线ⅡM，母线ⅡM为双分支进线，第二备自投装置作为第二分段开关6DL的分段备自投、第三主变与第二主变的主变备自投接入，具体结构参见图3；在10kV配网母线终期建设时为“单母线双分段四段母线”的接线方式，在母线接线方式指令平台发出母线终期建设的指令信息时，模式切换器接收指令信息，三台主变均投运，第一备自投装置作为第一分段开关3DL的分段备自投、第一主变与第二主变的主变备自投接入，第二备自投装置作为第二分段开关6DL的分段备自投、第三主变与第二主变的主变备自投接入，此时结构连接如图1所示，第一备自投装置及第二备自投装置均需接入10kV配网，根据10kV母线接线方式的变化，备自投系统自适应投切相应开关，第一备自投装置及第二备自投装置中的任意一个故障，不影响另一个的备自投功能，提高了10kV母线的供电可靠性。

参见图1，第一主变变低单分支A与母线ⅠM连接的线路上还设有开关1DL，用于控制第一主变变低单分支A与母线ⅠM所连接线路的通断；第二主变变低第一分支B与母线ⅡAM连接的线路上还设有开关2DL，用于控制第二主变变低第一分支B与母线ⅡAM连接线路的通断；第二主变变低第二分支C与母线ⅡBM连接的线路上还设有开关4DL，用于控制第二主变变低第二分支C与母线ⅡBM连接线路的通断；第三主变变低单分支D与母线ⅢM连接的线路上还设有开关5DL，用于控制第三主变变低单分支D与母线ⅢM连接线路的通断，除此之外，各主变变低侧还设有电流互感器I1～I4。

参见图4，以第一备自投装置的结构为例进行说明，实际备自投系统中第一备自投装置及第二备自投装置中的任意一个均包括：

交流模块，用于采集母线电压、第一主变变低单分支A或第三主变变低单分支D的电流、第二主变变低第一分支B及第二分支C的电流；

开入模块，用于采集开关1DL或开关5DL的开关量、开关2DL及开关4DL的开关量、第一分段开关3DL或第二分段开关6DL的开关量、模式切换器的切换开关量；

开出模块，用于跳合开关1DL或开关5DL、跳合开关2DL及开关4DL、跳合第一分段开关3DL或第二分段开关6DL；

CPU处理器，接收并处理交流模块、开入模块采集的信息，驱动开出模块发出相应指令，同时发出动作报文及异常告警信号报文；

通讯模块，用于支撑CPU处理器与变电站自动化系统的网络通讯，将CPU处理器发出的动作报文及异常告警信号报文传输至变电站后台监控系统及远动通讯系统；所述通讯模块支持变电站通用61850/103规约。

电源模块，分别连接交流模块、通讯模块、CPU处理器、开入模块及开出模块，将外部接入的DC110V或DC220V工作电源电压转换为交流模块、通讯模块、CPU处理器、开入模块及开出模块需要的工作电源电压，所述交流模块、CPU处理器、通讯模块及管理面板的工作电源电压为DC5V，开入模块及开出模块的工作电源电压为DC110V或DC220V，当开入模块采集的开关量为DC110V或DC220V正电平时，开关量开入。

在具体实施时，当母线接线方式为“单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线”，参见图2，若第一主变及第二主变投入，第一备自投装置的开入模块采集第一主变变低单分支A与母线ⅠM连接线路上开关1DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第二主变变低第一分支B与母线ⅡAM连接线上开关2DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第二主变变低第二分支C与母线ⅡBM连接线路上开关4DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第一分段开关3DL的开关位置开关量，第一备自投功能压板、模式切换器的切换、开关2DL检修压板、开关4DL检修压板、第一备自投装置检修压板等开关量。参见图3，若第三主变及第二主变投入，第二备自投装置的开入模块采集第三主变变低单分支D与母线ⅢM连接线路上开关5DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第二主变变低第一分支B与母线ⅡAM连接线上开关2DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第二主变变低第二分支C与母线ⅡBM连接线路上开关4DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第二分段开关6DL的开关位置开关量，第二备自投功能压板、模式切换器的切换、开关2DL检修压板、开关4DL检修压板、第二备自投装置检修压板等开关量；

如图1所示，当三台主变均投运时，母线接线方式为“单母线双分段四段母线”的接线方式，第一备自投装置的开入模块采集第一主变变低单分支A与母线ⅠM连接线路上开关1DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第二主变变低第一分支B与母线ⅡAM连接线上开关2DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第一分段开关3DL的开关位置开关量，第一备自投功能压板、模式切换器的切换、开关2DL检修压板、第一备自投装置检修压板等开关量；第二备自投装置的开入模块采集第三主变变低单分支D与母线ⅢM连接线路上开关5DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第二主变变低第二分支C与母线ⅡBM连接线路上开关4DL的开关位置、合后位置(或手跳信号)、后备保护动作闭锁信号等开关量，第二分段开关6DL的开关位置开关量，第二备自投功能压板、模式切换器的切换、开关4DL检修压板、第二备自投装置检修压板等开关量，综合以上开关量及电流电压电气量的采集输入，当双分支主变变低任一分支运行时，备自投系统均可实现备自投功能。

在具体实施时，如图2所示，当投运的两台主变为第一主变及第二主变时，第一备自投装置的开出模块可开出跳合第一主变变低开关1DL、跳合第二主变变低开关2DL、跳合第二主变变低开关4DL、跳合第一分段开关3DL等开出量；如图3所示，当投运的两台主变为第三主变及第二主变时，第二备自投装置的开出模块可开出跳合第二主变变低开关2DL、跳合第二主变变低开关4DL、跳合第三主变变低开关5DL、跳合第二分段开关6DL等开出量；如图1所示，当投运三台主变时，10kV母线为“单母线双分段四段母线”的接线方式时，第一备自投装置可开出跳合第一主变变低开关1DL、跳合第二主变变低开关2DL、跳合第一分段开关3DL等开出量，第二备自投装置可开出跳合第二主变变低开关4DL、跳合第三主变变低开关5DL、跳合第二分段开关6DL等开出量。

CPU处理器上设有逻辑判断单元，所述逻辑判断单元包括分段备自投逻辑判断单元及主变备自投逻辑判断单元，分段备自投逻辑判断单元用于完成分段备自投的逻辑判断，主变备自投逻辑判断单元用于完成主变备自投的逻辑判断，分段备自投逻辑判断单元及主变备自投逻辑判断单元对交流模块、开入模块采集的信息进行逻辑判断，发出跳合开关1DL或开关5DL、跳合开关2DL及开关4DL，跳合第一分段开关3DL或第二分段开关6DL指令，驱动开出模块分合开关。

在具体实施时，CPU处理器上设有分段备自投逻辑判断单元及主变备自投逻辑判断单元，分段备自投逻辑判断单元及主变备自投逻辑判断单元均设有逻辑判断程序，根据10kV母线接线方式的变化，投入相应的第一备自投装置及第二备自投装置的逻辑判断程序；第一备自投装置的逻辑判断程序指第一分段开关3DL的分段备自投及第一主变与第二主变的主变备自投逻辑判断程序，第二备自投装置的逻辑判断程序指第二分段开关6DL的分段备自投及第三主变与第二主变的主变备自投逻辑判断程序；如图2所示，当投运的两台主变为第一主变及第二主变时，10kV母线ⅠM电压、母线ⅡM电压、开关1DL、开关2DL、开关4DL、开关3DL参与第一备自投装置的备自投逻辑判断程序，如图3所示，当投运的两台主变为第三主变及第二主变时，10kV母线ⅢM电压、母线ⅡM电压、开关5DL、开关2DL、开关4DL、开关6DL参与第二备自投装置的备自投逻辑判断程序，如图1所示，当投运三台主变时，10kV母线ⅠM电压、母线ⅡAM电压、开关1DL、开关2DL、开关3DL参与第一备自投装置的备自投逻辑判断程序，10kV母线ⅢM电压、母线ⅡBM电压、开关5DL、开关4DL、开关6DL参与第二备自投装置的备自投逻辑判断程序；第一备自投装置的备自投逻辑判断程序及第二备自投装置的备自投逻辑判断程序根据交流模块、开入模块采集的信息进行自适应逻辑判断，解决当10kV母线接线方式变化为单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线接线方式时，现有的10kV备自投装置不能满足双分支主变变低任一分支运行均可实现备自投功能的问题。

当10kV母线接线方式为“单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线”的接线方式时，母线ⅡAM与ⅡBM母线连通为母线ⅡM；如图2所示，当投运的两台主变为第一主变及第二主变时，第一备自投装置的备自投功能压板投入，第一备自投装置采集分段开关3DL的开关位置，开关1DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，开关2DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，开关4DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，执行第一备自投装置的备自投逻辑程序；如图3所示，当投运的两台主变为第三主变及第二主变时，第二备自投装置的备自投功能压板投入，第二备自投装置采集分段开关6DL的开关位置、开关5DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，开关2DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，开关4DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，执行第二备自投装置的备自投逻辑程序。

当10kV母线接线方式为“单母线双分段四段母线”的接线方式时，第一主变、第三主变及第二主变均投运，母线ⅡAM与ⅡBM母线不连通，当第一备自投装置的备自投功能压板投入时，第一备自投装置采集分段开关3DL开关位置，开关1DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，开关2DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，执行第一备自投装置的备自投逻辑程序；当第二备自投装置的备自投功能压板投入，采集分段开关6DL的开关位置，开关5DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，开关4DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，执行第二备自投装置的备自投逻辑程序。

在本实施例中，如图4所示，当CPU处理器发出跳合开关1DL或开关5DL、跳合开关2DL、跳合开关4DL、跳合开关3DL或开关6DL中的指令时，开出模块驱动对应的跳合开关1DL或开关5DL、跳合开关2DL、跳合开关4DL、跳合开关3DL或开关6DL的出口继电器动作；当第一备自投装置或第二备自投装置动作时，CPU发出动作信号命令后，开出模块驱动信号继电器动作，发出动作报文；当第一备自投装置或第二备自投装置异常时，CPU发出异常告警信号命令后，开出模块驱动信号继电器动作，发出异常告警报文。

在本实施例中，如图4所示，第一备自投装置及第二备自投装置均包括管理面板，管理面板连接电源模块，通过电源模块供电，管理面板包括显示器及人机输入模块，显示器分别连接CPU处理器、人机输入模块，用于显示交流模块、开入模块采集的信息及CPU处理器处理之后的备自投动作报告，所述人机输入模块连接显示器，用于工作人员查看装置定值、参数、动作报告以及对备自投定值修改、定值及动作报告打印指令的输入。

在具体实施时，模式切换器可采取控制字投退、硬压板投退、软压板投退或操作把手切换方式中的一种来切换10kV配网的母线接线方式。

附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自适应10kV母线接线方式变化的备自投系统，应用于10kV配网，10kV配网包括第一主变、第二主变、第三主变、与第一主变变低单分支A连接的母线ⅠM、与第二主变变低第一分支B连接的母线ⅡAM、与第二主变变低第二分支C连接的母线ⅡBM、与第三主变变低单分支D连接的母线ⅢM，母线ⅠM与母线ⅡAM之间串接有第一分段开关3DL，母线ⅡBM与母线ⅢM之间串接有第二分段开关6DL，其特征在于，所述备自投系统包括第一备自投装置、第二备自投装置、模式切换器及母线接线方式指令平台，所述第一备自投装置作为第一分段开关3DL的分段备自投、第一主变与第二主变的主变备自投，a通道采集第一主变单分支变低侧开关的电气量及开关量，b通道采集第二主变双分支变低侧开关的电气量及开关量，c通道采集第一分段开关3DL的开关量，第二备自投装置作为第二分段开关6DL的分段备自投、第三主变与第二主变的主变备自投，a1通道采集第三主变单分支变低侧开关的电气量及开关量，b1通道采集第二主变双分支变低侧开关的电气量及开关量，c1通道采集第二分段开关6DL的开关量，模式切换器连接母线接线方式指令平台，接收母线接线方式指令平台传输的母线接线方式变化的指令信息，切换10kV配网的母线接线方式，第一备自投装置及第二备自投装置自适应母线接线方式变化，第一备自投装置控制第一分段开关、第一主变变低开关、第二主变变低双分支开关的分合，第二备自投装置控制第二分段开关、第三主变变低开关、第二主变变低双分支开关的分合；

所述第一主变变低单分支A与母线ⅠM连接的线路上还设有开关1DL，用于控制第一主变变低单分支A与母线ⅠM所连接线路的通断；第二主变变低第一分支B与母线ⅡAM连接的线路上还设有开关2DL，用于控制第二主变变低第一分支B与母线ⅡAM连接线路的通断；第二主变变低第二分支C与母线ⅡBM连接的线路上还设有开关4DL，用于控制第二主变变低第二分支C与母线ⅡBM连接线路的通断；第三主变变低单分支D与母线ⅢM连接的线路上还设有开关5DL，用于控制第三主变变低单分支D与母线ⅢM连接线路的通断；

所述第一备自投装置及第二备自投装置中的任意一个均包括：

交流模块，用于采集母线电压、第一主变变低单分支A或第三主变变低单分支D的电流、第二主变变低第一分支B及第二分支C的电流；

开入模块，用于采集开关1DL或开关5DL的开关量、开关2DL及开关4DL的开关量、第一分段开关3DL或第二分段开关6DL的开关量、模式切换器的切换开关量；

开出模块，用于跳合开关1DL或开关5DL、跳合开关2DL及开关4DL、跳合第一分段开关3DL或第二分段开关6DL；

CPU处理器，接收并处理交流模块、开入模块采集的信息，驱动开出模块发出相应指令，同时发出动作报文及异常告警信号报文；所述CPU处理器上设有逻辑判断单元，所述逻辑判断单元包括分段备自投逻辑判断单元及主变备自投逻辑判断单元，分段备自投逻辑判断单元用于完成分段备自投的逻辑判断，主变备自投逻辑判断单元用于完成主变备自投的逻辑判断，分段备自投逻辑判断单元及主变备自投逻辑判断单元对交流模块、开入模块采集的信息进行逻辑判断，发出跳合开关1DL或开关5DL、跳合开关2DL及开关4DL，跳合第一分段开关3DL或第二分段开关6DL指令，驱动开出模块分合开关；

分段备自投逻辑判断单元及主变备自投逻辑判断单元均设有逻辑判断程序，根据10kV母线接线方式的变化，投入相应的第一备自投装置及第二备自投装置的逻辑判断程序；第一备自投装置的逻辑判断程序指第一分段开关3DL的分段备自投及第一主变与第二主变的主变备自投逻辑判断程序，第二备自投装置的逻辑判断程序指第二分段开关6DL的分段备自投及第三主变与第二主变的主变备自投逻辑判断程序；

当10kV母线接线方式为“单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线”的接线方式时，母线ⅡAM与ⅡBM母线连通为母线ⅡM；当投运的两台主变为第一主变及第二主变时，第一备自投装置的备自投功能压板投入，第一备自投装置采集第一分段开关3DL的开关位置，开关1DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，开关2DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，开关4DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，执行第一备自投装置的逻辑判断程序；当投运的两台主变为第三主变及第二主变时，第二备自投装置的备自投功能压板投入，第二备自投装置采集第二分段开关6DL的开关位置，开关5DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，开关2DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，开关4DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，执行第二备自投装置的逻辑判断程序；

当10kV母线接线方式为“单母线双分段四段母线”的接线方式时，第一主变、第三主变及第二主变均投运，母线ⅡAM与ⅡBM母线不连通，当第一备自投装置的备自投功能压板投入时，第一备自投装置采集第一分段开关3DL开关位置，开关1DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，开关2DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，执行第一备自投装置的逻辑判断程序；当第二备自投装置的备自投功能压板投入，采集第二分段开关6DL的开关位置，开关5DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，开关4DL的开关位置、合后位置或手跳信号、后备保护动作闭锁信号开关量及三相电流，执行第二备自投装置的逻辑判断程序；

通讯模块，用于支撑CPU处理器与变电站自动化系统的网络通讯，将CPU处理器发出的动作报文及异常告警信号报文传输至变电站后台监控系统及远动通讯系统；

电源模块，分别连接交流模块、通讯模块、CPU处理器、开入模块及开出模块，将外部接入的DC110V或DC220V工作电源电压转换为交流模块、通讯模块、CPU处理器、开入模块及开出模块需要的工作电源电压。

2.根据权利要求1所述的自适应10kV母线接线方式变化的备自投系统，其特征在于，所述模式切换器接收母线接线方式指令平台发出的指令信息，切换的10kV配网母线的接线方式包括：单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线接线方式及单母线双分段四段母线接线方式；当10kV配网母线的接线方式为“单母线单分段两段母线且其中一段母线为双分支进线”的接线方式时，母线ⅡAM与母线ⅡBM连通为母线ⅡM，第一备自投装置或第二备自投装置只需使用1套；当10kV配网母线的接线方式为“单母线双分段四段母线”的接线方式时，母线ⅡAM与母线ⅡBM未连通，第一备自投装置及第二备自投装置均需使用。

3.根据权利要求1所述的自适应10kV母线接线方式变化的备自投系统，其特征在于，所述开出模块连接外部出口继电器和信号继电器，当CPU处理器发出跳合开关1DL或开关5DL、跳合开关2DL、跳合开关4DL、跳合开关3DL或开关6DL中的指令时，开出模块驱动对应的跳合开关1DL或开关5DL、跳合开关2DL、跳合开关4DL、跳合开关3DL或开关6DL的出口继电器动作；当第一备自投装置或第二备自投装置动作时，CPU发出动作信号命令后，开出模块驱动信号继电器动作，发出动作报文；当第一备自投装置或第二备自投装置异常时，CPU发出异常告警信号命令后，开出模块驱动信号继电器动作，发出异常告警报文。

4.根据权利要求3所述的自适应10kV母线接线方式变化的备自投系统，其特征在于，所述第一备自投装置及第二备自投装置均包括管理面板，所述管理面板连接电源模块，通过电源模块供电，管理面板包括显示器及人机输入模块，显示器分别连接CPU处理器、人机输入模块，用于显示交流模块、开入模块采集的信息及CPU处理器处理之后的备自投动作报告，所述人机输入模块连接显示器，用于工作人员查看装置定值、参数、动作报告以及对备自投定值修改、定值及动作报告打印指令的输入。

5.根据权利要求4所述的自适应10kV母线接线方式变化的备自投系统，其特征在于，所述通讯模块支持变电站通用61850/103规约。

6.根据权利要求5所述的自适应10kV母线接线方式变化的备自投系统，其特征在于，所述交流模块、CPU处理器、通讯模块及管理面板的工作电源电压为DC5V，开入模块及开出模块的工作电源电压为DC110V或DC220V，当开入模块采集的开关量为DC110V或DC220V正电平时，开关量开入。

7.根据权利要求6所述的自适应10kV母线接线方式变化的备自投系统，其特征在于，所述模式切换器采取控制字投退、硬压板投退、软压板投退或操作把手切换方式中的一种来切换10kV配网的母线接线方式。

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