CN112186881A - 一种备用电源自动投入装置的优化投入方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种备用电源自动投入装置的优化投入方法，包括获取母线电压及进线电流，进线开关及母联分段开关的通断状态；对比母线电压及母线进线电流，遍历出失电和未失电母线，并结合各开关状态、各母线预设负荷及各变电站的预设供电容量，确定未失电母线的备投状态及对应的负荷裕度；控制失电母线的进线开关延时跳开，并确定失电母线备用电源数目及备用电源；检测是否存在失电母线竞投同一备用电源，并结合备用电源数目、备用电源负荷裕度和失电母线预设负荷，设定备投方案对相应母联分段开关进行优化投入。实施本发明，适用于母线多分段复杂接线场景优化和协作配合，还能避免多段母线备投同一备用电源所带来的供电中断范围扩大的潜在风险。

Description

一种备用电源自动投入装置的优化投入方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统备用电源自动投切技术领域，尤其涉及一种备用电源自动投入装置的优化投入方法及系统。

背景技术

随着社会经济的发展，城市用电需求不断增加，对于供电可靠性的要求日益提升。备自投装置能够实现工作电源因故障或其他原因断开后，将备用电源自动迅速投入工作，使用户尽快恢复供电，是电力部门保证用户连续可靠供电的重要手段，在电力系统中得到了广泛应用。

如图1所示，在变电站母线采取多分段复杂接线的电网中，每段母线1M～nM均在各自与相连变电站的线路上设有进线开关a1～an，且两两相邻母线之间均通过母联分段开关b12～bn1连接呈闭环连接结构，使每段母线均可与其相邻两段母线互为备投对象，即每段母线失电后都拥有两个备用电源，因此每段失电母线均应根据其对应的备用电源容量余额及自身负荷等进行综合判断，用以选择最优的备自投方案。另外，由于相邻两段母线互为备投对象，可能会导致两段母线同时失电时竞投同一备用电源的现象出现，因此还需要协调各备自投之间的备投方法，用以提高备投后供电的可靠性。

然而，现有的备自投装置并不能满足复杂多分段母线主备电源切换的优化动作与协调配合。针对上述问题，目前开展的研究工作主要有：如莫小凤、刘锡海等学者提出了一种多分段母线备自投备用电源选择思路(多段10kV母线备自投方案探讨[J].江西电力职业技术学院学报,2005(03):34-35.)，但是仅通过判断备用电源是否满足负荷需求进行选择，却对于备用电源选择没有进一步优化，也没有考虑失电母线竞投问题；又如，赵宇阳提出了一种多分段母线备自投动作逻辑(大岗山水电站10kV厂用电系统备自投动作逻辑[J].水力发电,2015,41(07):81-84.)，但仅针对特定水电站，不具备普遍性，且采用固定备自投方式的做法，没有实现备自投的优化动作。

综上可知，当前对于适应多分段母线复杂接线的备自投研究不完善，方法缺陷较多。因此，亟需一种适用于母线多分段复杂接线的备用电源自动投入装置的优化投入方法，不仅能满足复杂多分段母线主备电源切换的优化动作与协调配合，还能减少备自投后联切负荷情况发生，避免多段母线备投同一备用电源所带来的供电中断范围扩大的潜在风险，提高供电可靠性与连续性。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种备用电源自动投入装置的优化投入方法及系统，适用于母线多分段复杂接线的电网场景中，不仅能满足复杂多分段母线主备电源切换的优化动作与协调配合，还能减少备自投后联切负荷情况发生，避免多段母线备投同一备用电源所带来的供电中断范围扩大的潜在风险，提高供电可靠性与连续性。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种备用电源自动投入装置的优化投入方法，用于变电站母线采取多分段复杂接线的电网上，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、获取每一母线的电压及进线电流，并分别确定每一母线所设进线开关的通断状态及各自与相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态；其中，所述通断状态为闭合或断开；

步骤S2、将所获取的每一母线的电压均与预设的电压阈值进行对比，以及将所获取的每一母线的进线电流均与预设的电流阈值进行对比，并根据对比结果，遍历出所有母线中的失电母线和未失电母线，且进一步结合每一母线与各自相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态、每一母线所设进线开关的通断状态、每一母线的预设负荷及每一母线所连变电站的预设供电容量，确定未失电母线的备投状态及其对应的负荷裕度；其中，所述备投状态为已备自投操作或未备自投操作；

步骤S3、控制各失电母线的进线开关均延时跳开；

步骤S4、根据各失电母线的预设负荷以及各未失电母线的负荷裕度，确定各失电母线所需的备用电源数目及各备用电源；其中，所述备用电源数目为1或2；

步骤S5、检测是否存在失电母线竞投同一备用电源，并结合各失电母线所需的备用电源数目、各备用电源的负荷裕度和各失电母线的预设负荷，设定备投方案，让备用电源自动投入装置根据所设的备投方案对相应的母联分段开关进行优化投入，实现各失电母线恢复供电。

其中，所述步骤S2具体包括：

遍历所有母线的电压及其对应的进线电流，将电压小于所述预设的电压阈值且进线电流小于所述预设的电流阈值的母线均认定为失电母线，并将除各失电母线之外的剩余母线均认定为未失电母线；

对各未失电母线与相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态进行检测，以及对各未失电母线所设进线开关及各自对应的左右侧相邻母线所设进线开关的通断状态进行检测，且进一步获取各未失电母线所连变电站的预设供电容量；

若检测到当前未失电母线与左侧相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态为断开，且当前未失电母线与右侧相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态为断开时，则得到当前未失电母线的备投状态为未备自投操作，并根据当前未失电母线的预设负荷及其所连变电站的预设供电容量，计算出当前未失电母线的负荷裕度；

若检测到当前未失电母线与右侧相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态为闭合，当前未失电母线所设进线开关的通断状态为断开，以及当前未失电母线的右侧相邻母线所设进线开关的通断状态为闭合时，则得到当前未失电母线的备投状态为已备自投操作，并进一步根据当前未失电母线的预设负荷、当前未失电母线的右侧相邻母线所连变电站的预设供电容量、当前未失电母线的右侧相邻母线的预设负荷，计算出当前未失电母线的负荷裕度；

若检测到当前未失电母线与右侧相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态为闭合，当前未失电母线所设进线开关的通断状态为闭合，以及当前未失电母线的右侧相邻母线所设进线开关的通断状态为断开时，则得到当前未失电母线的备投状态为已备自投操作，并进一步根据当前未失电母线的右侧相邻母线的预设负荷、当前未失电母线所连变电站的预设供电容量、当前未失电母线的预设负荷，计算出当前未失电母线的负荷裕度；

若检测到当前未失电母线与左侧相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态为闭合，当前未失电母线所设进线开关的通断状态为断开，以及当前未失电母线的左侧相邻母线所设进线开关的通断状态为闭合时，则得到当前未失电母线的备投状态为已备自投操作，并进一步根据当前未失电母线的预设负荷、当前未失电母线的左侧相邻母线所连变电站的预设供电容量、当前未失电母线的左侧相邻母线的预设负荷，计算出当前未失电母线的负荷裕度；

若检测到当前未失电母线与左侧相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态为闭合，当前未失电母线所设进线开关的通断状态为闭合，以及当前未失电母线的左侧相邻母线所设进线开关的通断状态为断开时，则得到当前未失电母线的备投状态为已备自投操作，并进一步根据当前未失电母线的左侧相邻母线的预设负荷、当前未失电母线所连变电站的预设供电容量、当前未失电母线的预设负荷，计算出当前未失电母线的负荷裕度。

其中，所述步骤S4具体包括：

在确定各失电母线的左侧相邻母线和/或右侧相邻母线均为未失电母线后，将各失电母线的预设负荷均与其左侧相邻未失电母线的负荷裕度和/或右侧相邻未失电母线的负荷裕度进行比较；

若判定当前失电母线的预设负荷小于等于其左侧相邻未失电母线的负荷裕度或其右侧相邻未失电母线的负荷裕度，则得到当前失电母线的备用电源数目为1，并设定负荷裕度大于当前失电母线的预设负荷的左侧相邻未失电母线或右侧相邻未失电母线为当前失电母线的备用电源；

若判定当前失电母线的预设负荷小于等于其左侧相邻未失电母线的负荷裕度且小于等于其右侧相邻未失电母线的负荷裕度，则得到当前失电母线的备用电源数目为2，并设定当前失电母线的左侧相邻未失电母线和右侧相邻未失电母线均为当前失电母线的备用电源。

其中，所述步骤S5具体包括：

若不存在失电母线竞投同一备用电源时，设定备用电源数目为1的失电母线均由各自备用电源进行供电，或/及备用电源数目为2的失电母线均由各自任一备用电源进行供电的备投方案；

驱动所述备用电源自动投入装置进行投入操作，用以闭合备用电源数目为1的失电母线与各自备用电源之间所连的母联分段开关，或/及闭合备用电源数目为2的失电母线与各自任一备用电源之间所连的母联分段开关，让对应供电的各未失电母线的备投状态均变为已备自投操作，用以实现各失电母线均恢复供电。

其中，所述步骤S5还进一步包括：

若存在备用电源数目均为1的两个失电母线竞投同一备用电源时，则设定所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中预设负荷大的失电母线均先由竞投的备用电源进行供电，之中预设负荷小的失电母线再由竞投的备用电源进行供电的备投方案；

驱动所述备用电源自动投入装置进行投入操作，用以均先闭合所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中预设负荷大的失电母线与各自竞投的备用电源之间所连母联分段开关，再闭合所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中预设负荷小的失电母线与各自竞投的备用电源之间所连母联分段开关，让对应供电的各未失电母线的备投状态均变为已备自投操作，用以实现所有竞投同一备用电源的两个失电母线均恢复供电。

其中，所述方法进一步包括：

根据竞投的备用电源所连变电站的预设供电容量、竞投的备用电源的负荷裕度，以及竞投同一备用电源的两个失电母线之中预设负荷大的失电母线的预设负荷，计算出过负荷率，并将所述过负荷率与预设的过载率进行对比，且进一步根据对比结果，在驱动所述备用电源自动投入装置进行投入操作之后，选择相应的负荷切换模式来平衡竞投同一备用电源的两个失电母线之间的负荷；其中，所述负荷切换模式为备投后联切负荷方式或综合有预切负荷与备投后联切负荷的方式。

其中，所述方法进一步包括：

通过公式

计算出所述过负荷率η(i)；其中，S(j)为竞投的备用电源所连变电站的预设供电容量；ΔS(j)为竞投的备用电源的负荷裕度；L(i)为竞投同一备用电源的两个失电母线之中预设负荷大的失电母线的预设负荷；

若所述过负荷率η(i)≤所述预设的过载率η_set，则在驱动所述备用电源自动投入装置进行投入操作之后，选择备投后联切负荷方式来平衡竞投同一备用电源的两个失电母线之间的负荷；

若所述过负荷率η(i)>所述预设的过载率η_set，则在驱动所述备用电源自动投入装置进行投入操作之后，选择综合有预切负荷与备投后联切负荷的方式来平衡竞投同一备用电源的两个失电母线之间的负荷；其中，预切负荷量为ΔL＝L(i)-ΔS(j)-η_setS(j)。

其中，所述步骤S5还进一步包括：

若存在备用电源数目为1的失电母线和备用电源数目为2的失电母线竞投同一备用电源时，则设定所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中备用电源数目为1的失电母线先由竞投的备用电源进行供电，再结合备用电源数目为2的失电母线的预设负荷、竞投的备用电源的负荷裕度和备用电源数目为1的失电母线的预设负荷，设定备用电源数目为2的失电母线由竞投的备用电源进行供电或由除竞投的备用电源之外的另一备用电源进行供电的备投方案；

驱动所述备用电源自动投入装置进行投入操作，用以均先闭合所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中备用电源数目为1的失电母线与各自竞投的备用电源之间所连母联分段开关，再闭合所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中备用电源数目为2的失电母线与各自竞投的备用电源之间所连母联分段开关或与各自除竞投的备用电源之外的另一备用电源之间所连母联分段开关，让对应供电的各未失电母线的备投状态均变为已备自投操作，用以实现所有竞投同一备用电源的两个失电母线均恢复供电。

其中，所述步骤S5还进一步包括：

若存在备用电源数目均为2的两个失电母线竞投同一备用电源时，则设定所有竞投同一备用电源的两个失电母线均采用除竞投的备用电源之外的另一备用电源进行供电的备投方案；或

结合两个失电母线的预设负荷及其竞投的同一备用电源的负荷裕度，设定所有竞投同一备用电源的两个失电母线之其中一个失电母线先由竞投的备用电源进行供电，再设定另一个失电母线由竞投的备用电源进行供电或由除竞投的备用电源之外的另一备用电源进行供电的备投方案；

驱动所述备用电源自动投入装置进行投入操作，用以均闭合所有竞投同一备用电源的两个失电母线与各自除竞投的备用电源之外的另一备用电源之间所连母联分段开关，让对应供电的各未失电母线的备投状态均变为已备自投操作，用以实现所有竞投同一备用电源的两个失电母线均恢复供电；或

驱动所述备用电源自动投入装置进行投入操作，用以均先闭合所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中先由竞投的备用电源进行供电的失电母线与各自竞投的备用电源之间所连母联分段开关，再闭合另一个失电母线与各自竞投的备用电源之间所连母联分段开关或与各自除竞投的备用电源之外另一备用电源之间所连母联分段开关，让对应供电的各未失电母线的备投状态均变为已备自投操作，用以实现所有竞投同一备用电源的两个失电母线均恢复供电。

其中，在步骤S1之前，还包括以下步骤：

在每一母线所设的进线开关均闭合以及每一母线所连母联分段开关均断开时，获取每一母线的负荷作为每一母线的预设负荷，以及获取每一母线所连变电站的供电容量作为每一母线所连变电站的预设供电容量。

本发明实施例还提供了一种备用电源自动投入装置的优化投入系统，用于变电站母线采取多分段复杂接线的电网上，包括：

数据采样单元，用于获取每一母线的电压及进线电流，并分别确定每一母线所设进线开关的通断状态及各自与相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态；其中，所述通断状态为闭合或断开；

未失电母线备投状态及负荷获取单元，用于将所获取的每一母线的电压均与预设的电压阈值进行对比，以及将所获取的每一母线的进线电流均与预设的电流阈值进行对比，并根据对比结果，遍历出所有母线中的失电母线和未失电母线，且进一步结合每一母线与各自相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态、每一母线所设进线开关的通断状态、每一母线的预设负荷及每一母线所连变电站的预设供电容量，确定未失电母线的备投状态及其对应的负荷裕度；其中，所述备投状态为已备自投操作或未备自投操作；

开关跳开单元，用于控制各失电母线的进线开关均延时跳开；

备用电源确定单元，用于根据各失电母线的预设负荷以及各未失电母线的负荷裕度，确定各失电母线所需的备用电源数目及各备用电源；其中，所述备用电源数目为1或2；

备用电源备投优化单元，用于检测是否存在失电母线竞投同一备用电源，并结合各失电母线所需的备用电源数目、各备用电源的负荷裕度和各失电母线的预设负荷，设定备投方案，让备用电源自动投入装置根据所设的备投方案对相应的母联分段开关进行优化投入，实现各失电母线恢复供电。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明适用于10kV侧母线多分段复杂接线的变电站，综合利用母线电压、进线电流与开关状态信息，通过计算备用电源的负荷裕度与分析开关状态，优化备用电源自动投入装置的动作逻辑，实现备用电源自动投入装置的优化选控制，不仅能满足复杂多分段母线主备电源切换的优化动作与协调配合，还能减少备自投后联切负荷情况发生，避免多段母线备投同一备用电源所带来的供电中断范围扩大的潜在风险，提高供电可靠性与连续性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为现有技术中变电站母线采取多分段复杂接线的电网的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种备用电源自动投入装置的优化投入方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种备用电源自动投入装置的优化投入方法中应用于采用的变电站10kV侧母线多分段复杂接线的电网的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种备用电源自动投入装置的优化投入结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图2所示，为本发明实施例中，提供的一种备用电源自动投入装置的优化投入方法，用于变电站母线采取多分段复杂接线的电网(可参见图1所示)上，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、获取每一母线的电压及进线电流，并分别确定每一母线所设进线开关的通断状态及各自与相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态；其中，所述通断状态为闭合或断开；

具体过程为，通过母线上电压互感器与母线进线电流互感器实时采样计算各母线段电压、各进线电流以及各母线的负荷，并存储计算值；采集s01～s0n与s12～sn1开关的通断状态；记录每一母线所设进线开关的通断状态及各自与相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态。根据说明需要，将母线从左至右依次编号为1M、2M、……、iM、(i+1)M、……、nM，iM进线开关编号为s0i，iM与(i+1)M间母联分段开关编号为si(i+1)。

应当说明的是，在步骤S1之前，还包括以下步骤：在每一母线所设的进线开关均闭合以及每一母线所连母联分段开关均断开时，获取每一母线的负荷作为每一母线的预设负荷，以及获取每一母线所连变电站的供电容量作为每一母线所连变电站的预设供电容量。

在一个实施例中，记录iM母线电压U(i)储存于数组{U(k)}；记录iM进线电流I(i)储存于数组{I(k)}；记录iM负荷

储存于数组{L(k)}；记录各支路进线容量(即变电站的预设供电容量)作为预设值储存于数组{S(i)}。

检测全部进线开关的通断状态，记录于数组{s0(k)}，若iM进线开关s0i断开，则s0(i)＝0；反之，s0(i)＝1；检测全部母联分段开关的通断状态，记录于数组{s(k)}，若iM与(i+1)M间母线分段开关si(i+1)断开，则s(i)＝0；反之，s(i)＝1。

同时，设置以下数组储存备自投选择的过程信号：母线失电标志字数组{M(k)}，元素M(k)＝1表示iM母线失电；负荷裕度数组{ΔS(k)}，元素ΔS(i)记录iM母线负荷裕度；备投状态标志数组{b(k)}，初值为0，元素b(i)＝1表示iM母线处于备投状态；备用电源数目数组{N(k)}，元素N(i)储存iM母线备用电源数目；供电进线记录数组{B(k)}，初值为0，元素B(i)＝j表示iM母线此时或备自投动作结束后由jM母线的进线供电；备自投动作数组{A(k)}，初值为0，元素A(i)＝j表示iM母线备自投方案为备投至jM；分段开关拟状态{ss(k)}，初值ss(k)＝s(k)，备自投决策过程中若确定iM选择(i+1)M作为备用电源，si(i+1)开关的分段开关拟状态ss(i)＝1；过负荷率数组{η(i)}，初值为0，记录失电母线备投后可能造成的过负荷程度

步骤S2、将所获取的每一母线的电压均与预设的电压阈值进行对比，以及将所获取的每一母线的进线电流均与预设的电流阈值进行对比，并根据对比结果，遍历出所有母线中的失电母线和未失电母线，且进一步结合每一母线与各自相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态、每一母线所设进线开关的通断状态、每一母线的预设负荷及每一母线所连变电站的预设供电容量，确定未失电母线的备投状态及其对应的负荷裕度；其中，所述备投状态为已备自投操作或未备自投操作；

具体过程为，首先，遍历所有母线的电压及其对应的进线电流，将电压小于预设的电压阈值且进线电流小于预设的电流阈值的母线均认定为失电母线，并将除各失电母线之外的剩余母线均认定为未失电母线。

例如，比较U(i)与电压阈值U_set，I(i)与电流阈值I_set，若U(i)<U_set且I(i)<I_set，则判断iM母线为失电母线，并置母线失电标志字M(i)＝1；否则，判断iM母线为未失电母线；若全部M(i)＝0，则无失电母线，结束检测。其中，U_set和I_set为事先给定的整定值，典型值可分别取为0.1U_N和0.04I_N。

其次，对各未失电母线与相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态进行检测，以及对各未失电母线所设进线开关及各自对应的左右侧相邻母线所设进线开关的通断状态进行检测，且进一步获取各未失电母线所连变电站的预设供电容量。

最后，分以下五种情况，计算出当前未失电母线的负荷裕度：

(1)左右两侧母联分段开关均断开：若检测到当前未失电母线与左侧相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态为断开，且当前未失电母线与右侧相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态为断开时，则得到当前未失电母线的备投状态为未备自投操作，并根据当前未失电母线的预设负荷及其所连变电站的预设供电容量，计算出当前未失电母线的负荷裕度；

例如，ss(i)＝ss(i-1)＝0，判断出当前未失电母线iM处于未备自投操作的备投状态，即b(i)＝0，并计算当前未失电母线iM的负荷裕度ΔS(i)＝S(i)-L(i)，记录仅供电进线为本侧，即B(i)＝i；

(2)右侧母联分段开关及右侧母线进线开关闭合：若检测到当前未失电母线与右侧相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态为闭合，当前未失电母线所设进线开关的通断状态为断开，以及当前未失电母线的右侧相邻母线所设进线开关的通断状态为闭合时，则得到当前未失电母线的备投状态为已备自投操作，并进一步根据当前未失电母线的预设负荷、当前未失电母线的右侧相邻母线所连变电站的预设供电容量、当前未失电母线的右侧相邻母线的预设负荷，计算出当前未失电母线的负荷裕度；

例如，ss(i)＝1，s0(i)＝0且s0(i+1)＝1，则右侧相邻母线(i+1)M为当前未失电母线iM与右侧相邻母线(i+1)M供电，并计算当前未失电母线iM的负荷裕度ΔS(i)＝S(i+1)-L(i+1)-L(i)，判断出当前未失电母线iM处于已备自投操作的备投状态，即b(i)＝1，记录供电进线为右侧，即B(i)＝i+1；

(3)右侧母联分段开关闭合，本侧母线进线开关闭合：若检测到当前未失电母线与右侧相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态为闭合，当前未失电母线所设进线开关的通断状态为闭合，以及当前未失电母线的右侧相邻母线所设进线开关的通断状态为断开时，则得到当前未失电母线的备投状态为已备自投操作，并进一步根据当前未失电母线的右侧相邻母线的预设负荷、当前未失电母线所连变电站的预设供电容量、当前未失电母线的预设负荷，计算出当前未失电母线的负荷裕度；

例如，ss(i)＝1，s0(i+1)＝0且s0(i)＝1，则当前未失电母线iM为当前未失电母线iM与右侧相邻母线(i+1)M供电，并计算当前未失电母线iM的负荷裕度ΔS(i)＝S(i)-L(i)-L(i+1)，判断出当前未失电母线iM处于已备自投操作的备投状态，即b(i)＝1，记录供电进线为本侧，即B(i)＝i；

(4)左侧母联分段开关及左侧母线进线开关闭合：若检测到当前未失电母线与左侧相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态为闭合，当前未失电母线所设进线开关的通断状态为断开，以及当前未失电母线的左侧相邻母线所设进线开关的通断状态为闭合时，则得到当前未失电母线的左侧相邻母线的备投状态为已备自投操作，并同时为当前未失电母线及其左侧相邻母线供电，且进一步根据当前未失电母线的预设负荷、当前未失电母线的左侧相邻母线所连变电站的预设供电容量、当前未失电母线的左侧相邻母线的预设负荷，计算出当前未失电母线的负荷裕度；

例如，ss(i-1)＝1，s0(i)＝0且s0(i-1)＝1，则左侧相邻母线(i-1)M为当前未失电母线iM与左侧相邻母线(i-1)M供电，并计算当前未失电母线iM的负荷裕度ΔS(i)＝S(i-1)-L(i-1)-L(i)，判断出当前未失电母线iM处于已备自投操作的备投状态，即b(i)＝1，记录供电进线为左侧，即B(i)＝i-1；

(5)左侧母联分段开关闭合，本侧母线进线开关闭合：若检测到当前未失电母线与左侧相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态为闭合，当前未失电母线所设进线开关的通断状态为闭合，以及当前未失电母线的左侧相邻母线所设进线开关的通断状态为断开时，则得到当前未失电母线的备投状态为已备自投操作，并同时为当前未失电母线及其左侧相邻母线供电，且进一步根据当前未失电母线的左侧相邻母线的预设负荷、当前未失电母线所连变电站的预设供电容量、当前未失电母线的预设负荷，计算出当前未失电母线的负荷裕度。

例如，ss(i-1)＝1，s0(i-1)＝0且s0(i)＝1，则当前未失电母线iM为当前未失电母线iM与左侧相邻母线(i-1)M供电，并计算当前未失电母线iM的负荷裕度ΔS(i)＝S(i)-L(i-1)-L(i)，判断出当前未失电母线iM处于已备自投操作的备投状态，即b(i)＝1，记录供电进线为本侧，即B(i)＝i。

步骤S3、控制各失电母线的进线开关均延时跳开；

具体过程为，对各失电母线的进线开关启动延时定值t_set，等到t≥t_set，跳开各失电母线的进线开关，而其它未失电母线的进线开关维持初始状态。

步骤S4、根据各失电母线的预设负荷以及各未失电母线的负荷裕度，确定各失电母线所需的备用电源数目及各备用电源；其中，所述备用电源数目为1或2；

具体过程为，首先，在确定各失电母线的左侧相邻母线和/或右侧相邻母线均为未失电母线后，将各失电母线的预设负荷均与其左侧相邻未失电母线的负荷裕度和/或右侧相邻未失电母线的负荷裕度进行比较；

其次，若判定当前失电母线的预设负荷小于等于其左侧相邻未失电母线的负荷裕度或其右侧相邻未失电母线的负荷裕度，则得到当前失电母线的备用电源数目为1，并设定负荷裕度大于当前失电母线的预设负荷的左侧相邻未失电母线或右侧相邻未失电母线为当前失电母线的备用电源；

最后，若判定当前失电母线的预设负荷小于等于其左侧相邻未失电母线的负荷裕度且小于等于其右侧相邻未失电母线的负荷裕度，则得到当前失电母线的备用电源数目为2，并设定当前失电母线的左侧相邻未失电母线和右侧相邻未失电母线均为当前失电母线的备用电源。

例如，若M(i)＝1，判断失电母线iM左右相邻母线是否符合备用电源需求。若M(i+1)＝0且ΔS(i+1)>L(i)，则确定右侧相邻母线(i+1)M为未失电母线，且确定右侧相邻母线(i+1)M符合失电母线iM备用电源需求，并记录iM符合需求备用电源数目N(i)；否则，右侧相邻母线(i+1)M不符合备用电源需求。由此类推，左侧相邻未失电母线(i-1)M判断是否符合失电母线iM备用电源需求，符合时将原有的备用电源数目N(i)加1处理，记录iM符合需求备用电源数目N(i)。

步骤S5、检测是否存在失电母线竞投同一备用电源，并结合各失电母线所需的备用电源数目、各备用电源的负荷裕度和各失电母线的预设负荷，设定备投方案，让备用电源自动投入装置根据所设的备投方案对相应的母联分段开关进行优化投入，实现各失电母线恢复供电。

具体过程为，失电母线的备用电源存在以下几种情况形成不同的备投方案，让备用电源自动投入装置根据所设的备投方案对相应的母联分段开关进行优化投入，具体如下：

(1)电网中不存在失电母线竞投同一备用电源的情况：

若不存在失电母线竞投同一备用电源时，设定备用电源数目为1的失电母线均由各自备用电源进行供电，或/及备用电源数目为2的失电母线均由各自任一备用电源进行供电的备投方案；

驱动备用电源自动投入装置进行投入操作，用以闭合备用电源数目为1的失电母线与各自备用电源之间所连的母联分段开关，或/及闭合备用电源数目为2的失电母线与各自任一备用电源之间所连的母联分段开关，让对应供电的各未失电母线的备投状态均变为已备自投操作，用以实现各失电母线均恢复供电。

在一个实施例中，若N(i)＝1，且右侧相邻未失电母线(i+1)M符合备用电源需求，初选右侧相邻未失电母线(i+1)M为备用电源，设置备用电源选择数组B(i)＝B(i+1)，备自投动作数组A(i)＝i+1；若左侧相邻未失电母线(i-1)M符合备用电源需求，初选左侧相邻未失电母线(i-1)M为备用电源，设置备用电源选择标志字B(i)＝B(i-1)，备自投动作数组A(i)＝i-1。

在另一个实施例中，若N(i)＝2，比较右侧相邻未失电母线的负荷裕度ΔS(i+1)与左侧相邻未失电母线的负荷裕度ΔS(i-1)大小。若ΔS(i+1)>ΔS(i-1)，初选右侧相邻未失电母线(i+1)M为备用电源，设置备用电源选择数组B(i)＝B(i+1)，备自投动作数组A(i)＝i+1；反之，初选左侧相邻未失电母线(i-1)M为备用电源，设置备用电源选择标志字B(i)＝B(i-1)，备自投动作数组A(i)＝i-1。

(2)电网中同时存在某些失电母线不竞投同一备用电源和其它剩余失电母线竞投同一备用电源的情况：

对于某些失电母线不竞投同一备用电源的情况，可以参照上述(1)的实现方式，而对于其它剩余失电母线竞投同一备用电源的情况，可以基于上述(1)的实现方式上，参照以下过程来实现：

(I)若存在备用电源数目均为1的两个失电母线竞投同一备用电源时，则设定所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中预设负荷大的失电母线均先由竞投的备用电源进行供电，之中预设负荷小的失电母线再由竞投的备用电源进行供电的备投方案；

驱动备用电源自动投入装置进行投入操作，用以均先闭合所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中预设负荷大的失电母线与各自竞投的备用电源之间所连母联分段开关，再闭合所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中预设负荷小的失电母线与各自竞投的备用电源之间所连母联分段开关，让对应供电的各未失电母线的备投状态均变为已备自投操作，用以实现所有竞投同一备用电源的两个失电母线均恢复供电。

例如，若N(i)＝1且N(j)＝1，比较失电母线iM的预设负荷L(i)与失电母线jM的预设负荷L(j)大小；若L(i)>L(j)，确认失电母线iM先投入初选备用电源并进行相关操作，即先闭合失电母线iM与备用电源之间所连母联分段开关，后闭合失电母线jM与备用电源之间所连母联分段开关；反之，确认失电母线jM先投入初选备用电源并进行相关操作，即先闭合失电母线jM与备用电源之间所连母联分段开关，后闭合失电母线iM与备用电源之间所连母联分段开关。

然而，在上述(I)的基础上，若后投入恢复供电的失电母线得不到满足需求的负荷裕度，需要在驱动所述备用电源自动投入装置进行投入操作之后，平衡竞投同一备用电源的两个失电母线之间的负荷。例如，M(i)＝1且N(i)＝0，负荷裕度发生了变更ΔS(i)＝ΔS(i+1)＝ΔS(i+1)'-L(i)，此时变更后的负荷裕度ΔS(i)<失电母线iM的预设负荷L(i)，造成失电母线iM得不到满足需求的负荷裕度而需要进行负荷平衡；其中，ΔS(i+1)'为备用电源确认前(i+1)M的负荷裕度。

因此，所述方法进一步包括：

根据竞投的备用电源所连变电站的预设供电容量、竞投的备用电源的负荷裕度，以及竞投同一备用电源的两个失电母线之中预设负荷大的失电母线的预设负荷，计算出过负荷率，并将所述过负荷率与预设的过载率进行对比，且进一步根据对比结果，在驱动所述备用电源自动投入装置进行投入操作之后，选择相应的负荷切换模式来平衡竞投同一备用电源的两个失电母线之间的负荷；其中，所述负荷切换模式为备投后联切负荷方式或综合有预切负荷与备投后联切负荷的方式。

其中，通过公式

计算出过负荷率η(i)；S(j)为竞投的备用电源所连变电站的预设供电容量；ΔS(j)为竞投的备用电源的负荷裕度；L(i)为竞投同一备用电源的两个失电母线之中预设负荷大的失电母线的预设负荷；

若过负荷率η(i)≤预设的过载率η_set，则在驱动备用电源自动投入装置进行投入操作之后，选择备投后联切负荷方式来平衡竞投同一备用电源的两个失电母线之间的负荷；

若过负荷率η(i)>预设的过载率η_set，则在驱动备用电源自动投入装置进行投入操作之后，选择综合有预切负荷与备投后联切负荷的方式来平衡竞投同一备用电源的两个失电母线之间的负荷；其中，预切负荷量为ΔL＝L(i)-ΔS(j)-η_setS(j)；η_set可按备用电源，如变压器在0.5-1s内的过载能力进行整定。应当说明的是，若备用电源仍过载，则根据实际过载量，进行二次切负荷。

由此可见，若η(i)≤η_set，采用备投后联切负荷方式；若η(i)>η_set，可综合采用预切负荷和备投后联切负荷方式。

应当说明的是，负荷切换模式不仅仅适用于备用电源数目均为1的两个失电母线竞投同一备用电源的情况，还适用于备用电源数目为0的失电母线上，即失电母线存在不满足需求的备用电源，若存在M(i)＝1且N(i)＝0，对失电母线iM采取联切负荷策略，直到不存在此类母线为止。

(II)若存在备用电源数目为1的失电母线和备用电源数目为2的失电母线竞投同一备用电源时，则设定所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中备用电源数目为1的失电母线先由竞投的备用电源进行供电，再结合备用电源数目为2的失电母线的预设负荷、竞投的备用电源的负荷裕度和备用电源数目为1的失电母线的预设负荷，设定备用电源数目为2的失电母线由竞投的备用电源进行供电或由除竞投的备用电源之外的另一备用电源进行供电的备投方案；

驱动备用电源自动投入装置进行投入操作，用以均先闭合所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中备用电源数目为1的失电母线与各自竞投的备用电源之间所连母联分段开关，再闭合所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中备用电源数目为2的失电母线与各自竞投的备用电源之间所连母联分段开关或与各自除竞投的备用电源之外的另一备用电源之间所连母联分段开关，让对应供电的各未失电母线的备投状态均变为已备自投操作，用以实现所有竞投同一备用电源的两个失电母线均恢复供电。

例如，若N(i)＝1且N(j)＝2，确认失电母线iM先投入初选备用电源并进行相关操作；此时负荷裕度发生了变更ΔS(i)＝ΔS(i+1)＝ΔS(i+1)'-L(i)，若变更后的负荷裕度ΔS(i)≥失电母线iM的预设负荷L(i)，可以让变更后的负荷裕度ΔS(i)给失电母线jM供电，或者也可以让失电母线jM的另一个备用电源给失电母线jM供电；若变更后的负荷裕度ΔS(i)<失电母线iM的预设负荷L(i)，只能让失电母线jM的另一个备用电源给失电母线jM供电。即，先闭合失电母线iM与竞投的备用电源之间所连母联分段开关，后闭合失电母线jM与竞投的备用电源之间所连母联分段开关；或后闭合失电母线jM与另一备用电源之间所连母联分段开关。

反之，若N(i)＝2且N(j)＝1，确认失电母线jM先投入初选备用电源并进行相关操作；此时负荷裕度发生了变更ΔS(j)＝ΔS(j-1)＝ΔS(j-1)'-L(j)，若变更后的负荷裕度ΔS(j)≥失电母线jM的预设负荷L(j)，可以让变更后的负荷裕度ΔS(j)给失电母线iM供电，或者也可以让失电母线iM的另一个备用电源给失电母线iM供电；若变更后的负荷裕度ΔS(j)<失电母线jM的预设负荷L(j)，只能让失电母线iM的另一个备用电源给失电母线iM供电。即，先闭合失电母线jM与竞投的备用电源之间所连母联分段开关，后闭合失电母线iM与竞投的备用电源之间所连母联分段开关；或后闭合失电母线iM与另一备用电源之间所连母联分段开关。

(III)若存在备用电源数目均为2的两个失电母线竞投同一备用电源时，则设定所有竞投同一备用电源的两个失电母线均采用除竞投的备用电源之外的另一备用电源进行供电的备投方案；或

结合两个失电母线的预设负荷及其竞投的同一备用电源的负荷裕度，设定所有竞投同一备用电源的两个失电母线之其中一个失电母线先由竞投的备用电源进行供电，再设定另一个失电母线由竞投的备用电源进行供电或由除竞投的备用电源之外的另一备用电源进行供电的备投方案；

驱动备用电源自动投入装置进行投入操作，用以均闭合所有竞投同一备用电源的两个失电母线与各自除竞投的备用电源之外的另一备用电源之间所连母联分段开关，让对应供电的各未失电母线的备投状态均变为已备自投操作，用以实现所有竞投同一备用电源的两个失电母线均恢复供电；或

驱动备用电源自动投入装置进行投入操作，用以均先闭合所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中先由竞投的备用电源进行供电的失电母线与各自竞投的备用电源之间所连母联分段开关，再闭合另一个失电母线与各自竞投的备用电源之间所连母联分段开关或与各自除竞投的备用电源之外另一备用电源之间所连母联分段开关，让对应供电的各未失电母线的备投状态均变为已备自投操作，用以实现所有竞投同一备用电源的两个失电母线均恢复供电。

例如，N(i)＝2且N(j)＝2时，判断失电母线iM非初选备用电源与失电母线jM非初选备用电源状态，假设分别为未失电母线(i-1)M与未失电母线(j+1)M。

若b(i-1)＝1且b(j+1)＝1，则说明失电母线iM投入非初选备用电源(i-1)M并进行相关操作，以及失电母线jM投入非初选备用电源(j+1)M并进行相关操作，即二者均采用除竞投的备用电源之外的另一备用电源进行供电，如闭合失电母线jM与非初选备用电源(j+1)M之间所连母联分段开关，以及闭合失电母线iM与非初选备用电源(i-1)M之间所连母联分段开关。

若b(i-1)＝0且b(j+1)＝0，则说明失电母线iM与失电母线jM均投入初选竞投的同一备用电源，即备用电源(i+1)M＝备用电源(j-1)M，比较失电母线iM的预设负荷L(i)与失电母线jM的预设负荷L(j)大小；若L(i)>L(j)，确认失电母线iM先投入竞投的备用电源并进行相关操作，如先闭合失电母线iM与竞投的备用电源之间所连母联分段开关，后闭合失电母线jM与竞投的备用电源之间所连母联分段开关；反之，确认失电母线jM先投入竞投的备用电源并进行相关操作，如先闭合失电母线jM与竞投的备用电源之间所连母联分段开关，后闭合失电母线iM与竞投的备用电源之间所连母联分段开关。

若b(i-1)＝1且b(j+1)＝0，则说明失电母线iM投入非初选备用电源(i-1)M并进行相关操作，以及失电母线jM投入初选备用电源(j-1)M并进行相关操作，如闭合失电母线iM与除竞投的备用电源之外的另一备用电源(i-1)M之间所连母联分段开关，以及闭合失电母线jM与竞投的备用电源(j-1)M之间所连母联分段开关。

若b(j+1)＝1且b(i-1)＝0，则说明失电母线iM投入初选备用电源(i+1)M并进行相关操作，以及失电母线jM投入非初选备用电源(j+1)M并进行相关操作，如闭合失电母线iM与竞投的备用电源(i+1)M之间所连母联分段开关，以及闭合失电母线jM与除竞投的备用电源之外的另一备用电源(j+1)M之间所连母联分段开关。

(3)电网中仅存在失电母线竞投同一备用电源的情况，具体可参照第(2)种情况中(I)～(III)的详细内容，在此不再赘述。

如图3所示，对本发明实施例中的一种备用电源自动投入装置的优化投入方法的应用场景做进一步说明：

在图3中，变电站10kV侧有5段母线，各母线之间均通过母联分段开关连接，分段开关上设置备用电源自动投入装置，母线安装电压互感器测量母线电压，母线进线安装电流互感器测量进线支路的电流。备用电源自动投入装置包括模拟量输入端，接入10kV母线三相电压，母线进线支路的三相电流；包括开关量输入端，接入10kV侧各进线支路开关、分段开关开合状态量。其中，s01～s05分别为母线1M～5M的进线开关，s12、s23、s34、s45和s51分别为两两相邻母线之间所连的母联分段开关；所有母线1M～5M上变电站的预设供电容量均为50MVA；U_set＝1kV，I_set＝0.1kA。

现假设变电站1M进线与3M进线同时跳闸，导致1M和3M失压，具体分析如下：

(1)采样计算记录母线线电压、进线电流、负荷、进线开关与分段开关状态信号如下：

此时，所有进线开关均闭合，母联分段开关均断开。

(2)检测到U(1)<U_set，I(1)<I_set，U(3)<U_set，I(3)<I_set。记录各备自投选择过程信号的数组初始化。

(3)因U(1)<U_set且I(1)<I_set，判断母线1M失电，母线失电标志字M(1)＝1，启动失电时间计时器。因U(3)<U_set且I(3)<I_set，判断母线3M失电，母线失电标志字M(3)＝1，启动失电时间计时器。

同时，母线2M、母线4M与母线5M均未失电，判断备投状态与负荷裕度：

1)由于s(2)＝0，故未失电母线2M的备投状态为未备自投操作，即b(2)＝0，未失电母线2M的负荷裕度ΔS(2)＝50-23.4＝26.6(MVA)，B(2)＝2；

2)由于s(4)＝0，故未失电母线4M的备投状态为未备自投操作，即b(4)＝0，未失电母线4M的负荷裕度ΔS(4)＝50-34.6＝15.4(MVA)，B(4)＝4；

3)由于s(5)＝0，故未失电母线5M的备投状态为未备自投操作，即b(5)＝0，未失电母线5M的负荷裕度ΔS(5)＝50-24.2＝25.8(MVA)，B(5)＝5。

(4)由于M(1)＝1，M(3)＝1，等到失电计时t≥t_set，跳开进线开关s01与s03。s0(1)＝0，s0(3)＝0，进入下一步骤。

(5)由于M(1)＝1，检查失电母线1M相邻未失电母线2M与未失电母线5M是否为符合需求的备用电源，由于ΔS(2)>L(1)且ΔS(5)>L(1)，则未失电母线2M与未失电母线5M均为符合需求的备用电源，即备用电源数目N(1)＝2。

(6)判断失电母线1M的备用电源2M、5M的备投情况，此时b(2)＝0且b(5)＝0，得到备用电源2M、5M的备投状态均为未备自投操作。

(7)比较未失电母线2M的负荷裕度ΔS(2)与未失电母线5M的负荷裕度ΔS(5)大小，此时ΔS(2)>ΔS(5)，失电母线1M初选备用电源2M，记录B(1)＝B(2)＝2，A(1)＝2。

(8)由于M(3)＝1，检查失电母线3M相邻未失电母线2M与未失电母线4M是否为符合需求的备用电源，由于未失电母线2M的负荷裕度大于失电母线3M的预设负荷，即ΔS(2)>L(3)，且未失电母线4M的负荷裕度小于失电母线3M的预设负荷，即ΔS(4)<L(3)，仅未失电母线2M为符合需求的备用电源，即备用电源数目N(3)＝1。此时，因N(3)＝1，失电母线3M仅初选备用电源2M，B(3)＝B(2)＝2，A(3)＝2。

(10)比较失电母线1M与失电母线3M符合需求的备用电源数目。由于N(1)＝2且N(3)＝1，B(1)＝B(3)＝2，使失电母线1M与失电母线3M竞投同一备用电源2M。

(11)确定失电母线3M投入备用电源2M，母联分段开关s23状态变更，ss(2)＝1，备用电源数目与母线失电标志字清零，N(3)＝0，M(3)＝0，负荷裕度变更：ΔS(2)＝ΔS(3)＝26.6-26.0＝0.6(MVA)。

(12)由于N(1)＝2，判断失电母线1M未确定备用电源，继续备自投。

(13)由于M(1)＝1，检查失电母线1M相邻未失电母线2M与未失电母线5M是否为符合需求的备用电源，由于变更的负荷裕度小于失电母线1M的预设负荷，即ΔS(2)<L(1)，且未失电母线5M的负荷裕度大于失电母线1M的预设负荷，即ΔS(5)>L(1)，因此备用电源5M为符合需求的备用电源，N(1)＝1。初选5M为1M备用电源，B(1)＝B(5)＝5，A(1)＝5。

(14)确认失电母线1M投入备用电源5M，母联分段开关s51状态变更，ss(5)＝1，备用电源数目与母线失电标志字清零，N(1)＝0，M(1)＝0，负荷裕度变更：ΔS(1)＝ΔS(5)＝25.8-22.7＝3.1(MVA)。

(15)不存在N(i)＝0且M(i)＝1的情况，无需联切负荷操作。

(16)延时闭合s51与s23，失电母线1M投入备用电源5M恢复供电，失电母线3M投入备用电源2M恢复供电。

如图4所示，为本发明实施例中，提供的一种备用电源自动投入装置的优化投入系统，用于变电站母线采取多分段复杂接线的电网上，包括：

数据采样单元110，用于获取每一母线的电压及进线电流，并分别确定每一母线所设进线开关的通断状态及各自与相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态；其中，所述通断状态为闭合或断开；

未失电母线备投状态及负荷获取单元120，用于将所获取的每一母线的电压均与预设的电压阈值进行对比，以及将所获取的每一母线的进线电流均与预设的电流阈值进行对比，并根据对比结果，遍历出所有母线中的失电母线和未失电母线，且进一步结合每一母线与各自相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态、每一母线所设进线开关的通断状态、每一母线的预设负荷及每一母线所连变电站的预设供电容量，确定未失电母线的备投状态及其对应的负荷裕度；其中，所述备投状态为已备自投操作或未备自投操作；

开关跳开单元130，用于控制各失电母线的进线开关均延时跳开；

备用电源确定单元140，用于根据各失电母线的预设负荷以及各未失电母线的负荷裕度，确定各失电母线所需的备用电源数目及各备用电源；其中，所述备用电源数目为1或2；

备用电源备投优化单元150，用于检测是否存在失电母线竞投同一备用电源，并结合各失电母线所需的备用电源数目、各备用电源的负荷裕度和各失电母线的预设负荷，设定备投方案，让备用电源自动投入装置根据所设的备投方案对相应的母联分段开关进行优化投入，实现各失电母线恢复供电。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明适用于10kV侧母线多分段复杂接线的变电站，综合利用母线电压、进线电流与开关状态信息，通过计算备用电源的负荷裕度与分析开关状态，优化备用电源自动投入装置的动作逻辑，实现备用电源自动投入装置的优化选控制，不仅能满足复杂多分段母线主备电源切换的优化动作与协调配合，还能减少备自投后联切负荷情况发生，避免多段母线备投同一备用电源所带来的供电中断范围扩大的潜在风险，提高供电可靠性与连续性。

值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (11)

1.一种备用电源自动投入装置的优化投入方法，用于变电站母线采取多分段复杂接线的电网上，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、获取每一母线的电压及进线电流，并分别确定每一母线所设进线开关的通断状态及各自与相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态；其中，所述通断状态为闭合或断开；

步骤S2、将所获取的每一母线的电压均与预设的电压阈值进行对比，以及将所获取的每一母线的进线电流均与预设的电流阈值进行对比，并根据对比结果，遍历出所有母线中的失电母线和未失电母线，且进一步结合每一母线与各自相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态、每一母线所设进线开关的通断状态、每一母线的预设负荷及每一母线所连变电站的预设供电容量，确定未失电母线的备投状态及其对应的负荷裕度；其中，所述备投状态为已备自投操作或未备自投操作；

步骤S3、控制各失电母线的进线开关均延时跳开；

步骤S4、根据各失电母线的预设负荷以及各未失电母线的负荷裕度，确定各失电母线所需的备用电源数目及各备用电源；其中，所述备用电源数目为1或2；

步骤S5、检测是否存在失电母线竞投同一备用电源，并结合各失电母线所需的备用电源数目、各备用电源的负荷裕度和各失电母线的预设负荷，设定备投方案，让备用电源自动投入装置根据所设的备投方案对相应的母联分段开关进行优化投入，实现各失电母线恢复供电。

2.如权利要求1所述的备用电源自动投入装置的优化投入方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

遍历所有母线的电压及其对应的进线电流，将电压小于所述预设的电压阈值且进线电流小于所述预设的电流阈值的母线均认定为失电母线，并将除各失电母线之外的剩余母线均认定为未失电母线；

对各未失电母线与相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态进行检测，以及对各未失电母线所设进线开关及各自对应的左右侧相邻母线所设进线开关的通断状态进行检测，且进一步获取各未失电母线所连变电站的预设供电容量；

若检测到当前未失电母线与左侧相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态为断开，且当前未失电母线与右侧相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态为断开时，则得到当前未失电母线的备投状态为未备自投操作，并根据当前未失电母线的预设负荷及其所连变电站的预设供电容量，计算出当前未失电母线的负荷裕度；

若检测到当前未失电母线与右侧相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态为闭合，当前未失电母线所设进线开关的通断状态为断开，以及当前未失电母线的右侧相邻母线所设进线开关的通断状态为闭合时，则得到当前未失电母线的备投状态为已备自投操作，并进一步根据当前未失电母线的预设负荷、当前未失电母线的右侧相邻母线所连变电站的预设供电容量、当前未失电母线的右侧相邻母线的预设负荷，计算出当前未失电母线的负荷裕度；

若检测到当前未失电母线与右侧相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态为闭合，当前未失电母线所设进线开关的通断状态为闭合，以及当前未失电母线的右侧相邻母线所设进线开关的通断状态为断开时，则得到当前未失电母线的备投状态为已备自投操作，并进一步根据当前未失电母线的右侧相邻母线的预设负荷、当前未失电母线所连变电站的预设供电容量、当前未失电母线的预设负荷，计算出当前未失电母线的负荷裕度；

若检测到当前未失电母线与左侧相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态为闭合，当前未失电母线所设进线开关的通断状态为断开，以及当前未失电母线的左侧相邻母线所设进线开关的通断状态为闭合时，则得到当前未失电母线的备投状态为已备自投操作，并进一步根据当前未失电母线的预设负荷、当前未失电母线的左侧相邻母线所连变电站的预设供电容量、当前未失电母线的左侧相邻母线的预设负荷，计算出当前未失电母线的负荷裕度；

若检测到当前未失电母线与左侧相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态为闭合，当前未失电母线所设进线开关的通断状态为闭合，以及当前未失电母线的左侧相邻母线所设进线开关的通断状态为断开时，则得到当前未失电母线的备投状态为已备自投操作，并进一步根据当前未失电母线的左侧相邻母线的预设负荷、当前未失电母线所连变电站的预设供电容量、当前未失电母线的预设负荷，计算出当前未失电母线的负荷裕度。

3.如权利要求1所述的备用电源自动投入装置的优化投入方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

在确定各失电母线的左侧相邻母线和/或右侧相邻母线均为未失电母线后，将各失电母线的预设负荷均与其左侧相邻未失电母线的负荷裕度和/或右侧相邻未失电母线的负荷裕度进行比较；

若判定当前失电母线的预设负荷小于等于其左侧相邻未失电母线的负荷裕度或其右侧相邻未失电母线的负荷裕度，则得到当前失电母线的备用电源数目为1，并设定负荷裕度大于当前失电母线的预设负荷的左侧相邻未失电母线或右侧相邻未失电母线为当前失电母线的备用电源；

若判定当前失电母线的预设负荷小于等于其左侧相邻未失电母线的负荷裕度且小于等于其右侧相邻未失电母线的负荷裕度，则得到当前失电母线的备用电源数目为2，并设定当前失电母线的左侧相邻未失电母线和右侧相邻未失电母线均为当前失电母线的备用电源。

4.如权利要求1所述的备用电源自动投入装置的优化投入方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：

若不存在失电母线竞投同一备用电源时，设定备用电源数目为1的失电母线均由各自备用电源进行供电，或/及备用电源数目为2的失电母线均由各自任一备用电源进行供电的备投方案；

驱动所述备用电源自动投入装置进行投入操作，用以闭合备用电源数目为1的失电母线与各自备用电源之间所连的母联分段开关，或/及闭合备用电源数目为2的失电母线与各自任一备用电源之间所连的母联分段开关，让对应供电的各未失电母线的备投状态均变为已备自投操作，用以实现各失电母线均恢复供电。

5.如权利要求1或4所述的备用电源自动投入装置的优化投入方法，其特征在于，所述步骤S5还进一步包括：

若存在备用电源数目均为1的两个失电母线竞投同一备用电源时，则设定所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中预设负荷大的失电母线均先由竞投的备用电源进行供电，之中预设负荷小的失电母线再由竞投的备用电源进行供电的备投方案；

驱动所述备用电源自动投入装置进行投入操作，用以均先闭合所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中预设负荷大的失电母线与各自竞投的备用电源之间所连母联分段开关，再闭合所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中预设负荷小的失电母线与各自竞投的备用电源之间所连母联分段开关，让对应供电的各未失电母线的备投状态均变为已备自投操作，用以实现所有竞投同一备用电源的两个失电母线均恢复供电。

6.如权利要求5所述的备用电源自动投入装置的优化投入方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

根据竞投的备用电源所连变电站的预设供电容量、竞投的备用电源的负荷裕度，以及竞投同一备用电源的两个失电母线之中预设负荷大的失电母线的预设负荷，计算出过负荷率，并将所述过负荷率与预设的过载率进行对比，且进一步根据对比结果，在驱动所述备用电源自动投入装置进行投入操作之后，选择相应的负荷切换模式来平衡竞投同一备用电源的两个失电母线之间的负荷；其中，所述负荷切换模式为备投后联切负荷方式或综合有预切负荷与备投后联切负荷的方式。

7.如权利要求6所述的备用电源自动投入装置的优化投入方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

通过公式

计算出所述过负荷率η(i)；其中，S(j)为竞投的备用电源所连变电站的预设供电容量；ΔS(j)为竞投的备用电源的负荷裕度；L(i)为竞投同一备用电源的两个失电母线之中预设负荷大的失电母线的预设负荷；

若所述过负荷率η(i)≤所述预设的过载率η_set，则在驱动所述备用电源自动投入装置进行投入操作之后，选择备投后联切负荷方式来平衡竞投同一备用电源的两个失电母线之间的负荷；

若所述过负荷率η(i)>所述预设的过载率η_set，则在驱动所述备用电源自动投入装置进行投入操作之后，选择综合有预切负荷与备投后联切负荷的方式来平衡竞投同一备用电源的两个失电母线之间的负荷；其中，预切负荷量为ΔL＝L(i)-ΔS(j)-η_setS(j)。

8.如权利要求1或4所述的备用电源自动投入装置的优化投入方法，其特征在于，所述步骤S5还进一步包括：

若存在备用电源数目为1的失电母线和备用电源数目为2的失电母线竞投同一备用电源时，则设定所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中备用电源数目为1的失电母线先由竞投的备用电源进行供电，再结合备用电源数目为2的失电母线的预设负荷、竞投的备用电源的负荷裕度和备用电源数目为1的失电母线的预设负荷，设定备用电源数目为2的失电母线由竞投的备用电源进行供电或由除竞投的备用电源之外的另一备用电源进行供电的备投方案；

驱动所述备用电源自动投入装置进行投入操作，用以均先闭合所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中备用电源数目为1的失电母线与各自竞投的备用电源之间所连母联分段开关，再闭合所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中备用电源数目为2的失电母线与各自竞投的备用电源之间所连母联分段开关或与各自除竞投的备用电源之外的另一备用电源之间所连母联分段开关，让对应供电的各未失电母线的备投状态均变为已备自投操作，用以实现所有竞投同一备用电源的两个失电母线均恢复供电。

9.如权利要求1或4所述的备用电源自动投入装置的优化投入方法，其特征在于，所述步骤S5还进一步包括：

若存在备用电源数目均为2的两个失电母线竞投同一备用电源时，则设定所有竞投同一备用电源的两个失电母线均采用除竞投的备用电源之外的另一备用电源进行供电的备投方案；或

结合两个失电母线的预设负荷及其竞投的同一备用电源的负荷裕度，设定所有竞投同一备用电源的两个失电母线之其中一个失电母线先由竞投的备用电源进行供电，再设定另一个失电母线由竞投的备用电源进行供电或由除竞投的备用电源之外的另一备用电源进行供电的备投方案；

驱动所述备用电源自动投入装置进行投入操作，用以均闭合所有竞投同一备用电源的两个失电母线与各自除竞投的备用电源之外的另一备用电源之间所连母联分段开关，让对应供电的各未失电母线的备投状态均变为已备自投操作，用以实现所有竞投同一备用电源的两个失电母线均恢复供电；或

驱动所述备用电源自动投入装置进行投入操作，用以均先闭合所有竞投同一备用电源的两个失电母线之中先由竞投的备用电源进行供电的失电母线与各自竞投的备用电源之间所连母联分段开关，再闭合另一个失电母线与各自竞投的备用电源之间所连母联分段开关或与各自除竞投的备用电源之外另一备用电源之间所连母联分段开关，让对应供电的各未失电母线的备投状态均变为已备自投操作，用以实现所有竞投同一备用电源的两个失电母线均恢复供电。

10.如权利要求1所述的备用电源自动投入装置的优化投入方法，其特征在于，在步骤S1之前，还包括以下步骤：

在每一母线所设的进线开关均闭合以及每一母线所连母联分段开关均断开时，获取每一母线的负荷作为每一母线的预设负荷，以及获取每一母线所连变电站的供电容量作为每一母线所连变电站的预设供电容量。

11.一种备用电源自动投入装置的优化投入系统，用于变电站母线采取多分段复杂接线的电网上，其特征在于，包括：

数据采样单元，用于获取每一母线的电压及进线电流，并分别确定每一母线所设进线开关的通断状态及各自与相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态；其中，所述通断状态为闭合或断开；

未失电母线备投状态及负荷获取单元，用于将所获取的每一母线的电压均与预设的电压阈值进行对比，以及将所获取的每一母线的进线电流均与预设的电流阈值进行对比，并根据对比结果，遍历出所有母线中的失电母线和未失电母线，且进一步结合每一母线与各自相邻母线之间所连母联分段开关的通断状态、每一母线所设进线开关的通断状态、每一母线的预设负荷及每一母线所连变电站的预设供电容量，确定未失电母线的备投状态及其对应的负荷裕度；其中，所述备投状态为已备自投操作或未备自投操作；

开关跳开单元，用于控制各失电母线的进线开关均延时跳开；

备用电源确定单元，用于根据各失电母线的预设负荷以及各未失电母线的负荷裕度，确定各失电母线所需的备用电源数目及各备用电源；其中，所述备用电源数目为1或2；

备用电源备投优化单元，用于检测是否存在失电母线竞投同一备用电源，并结合各失电母线所需的备用电源数目、各备用电源的负荷裕度和各失电母线的预设负荷，设定备投方案，让备用电源自动投入装置根据所设的备投方案对相应的母联分段开关进行优化投入，实现各失电母线恢复供电。

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