王少龍，王強，張東燕

(1.天水供電公司，甘肅 天水 741000，2.甘肅省電力公司，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

備自投是備用電源自動投入的簡稱，是一種旨在提高供電可靠性的安全自動裝置，能夠實現(xiàn)用電側在主供電源中斷供電后迅速切換至備用電源供電的功能。變電站站用電源備自投系統(tǒng)可以在兩路站用電源任一路供電中斷的情況下，自動迅速切換至另一路站用電源供電，保證對變電站站用負荷的不間斷供電，因此，變電站站用電源備自投系統(tǒng)對變電站的安全穩(wěn)定運行至關重要[1]。繼電型變電站站用電源備自投系統(tǒng)因線路復雜，故障率高、檢修維護工作量大而很難滿足電力設備自動化需要。PLC控制系統(tǒng)因具有可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單、功能強大、維護方便等優(yōu)點而被廣泛應用于工業(yè)生產的各種自動控制過程中[2]。綜合各方面因素，本文采用 PLC實現(xiàn)對變電站站用電源備自投系統(tǒng)的控制。

1 變電站站用電源供電系統(tǒng)方案及存在的問題

變電站站用電源供電系統(tǒng)通常采用單母線分段接線方式(見圖1)，兩路站用電源分別接在兩段母線上，通常有兩種運行方式:

運行方式1:兩段母線分列運行(分段斷路器QF3斷開)，兩路站用電源分別向兩段母線供電并帶站用負荷(兩路進線斷路器 QF1、QF2合上)。

運行方式2:兩段母線并列運行(分段斷路器QF3合上)，兩路站用電源任一路運行帶全部站用負荷，另一路站用電源備用(兩路進線斷路器QF1合上、QF2斷開或 QF1斷開、QF2 合上)[3]。

為保證變電站站用電源的可靠供電，電力系統(tǒng)110kV及以上變電站均設計有站用電源備自投系統(tǒng)，且多數(shù)為繼電型裝置，接線復雜，隨著運行年限的增加，多數(shù)變電站站用電源備自投系統(tǒng)均故障，經多次檢修都未能消除隱患，嚴重影響著變電站的安全穩(wěn)定運行。

圖1 變電站站用電源供電系統(tǒng)接線方式

2 變電站站用電源備自投系統(tǒng)方案設計

2.1 失壓檢測電路

電壓繼電器實現(xiàn)的失壓檢測接線見圖2，電壓繼電器1YJ、2YJ、3YJ(或 4YJ、5YJ、6YJ)用來檢測工作母線是否失壓，電壓繼電器7YJ、8YJ(或9YJ、10YJ)用來檢測進線電源是否有電。

2.2 斷路器動作邏輯

2.2.1 進線斷路器QF1(或QF2)動作邏輯

進線斷路器QF1(或QF2)分閘動作邏輯見圖3。

進線斷路器QF1(或QF2)合閘動作邏輯見圖4。

2.2.2 分段斷路器QF3動作邏輯

分段斷路器QF3分閘動作邏輯見圖5。

分段斷路器QF3合閘動作邏輯見圖6。

圖2 電壓繼電器實現(xiàn)的失壓檢測接線圖

圖3 進線斷路器QF1(或QF2)分閘動作邏輯圖

圖4 進線斷路器QF1(或QF2)合閘動作邏輯圖

圖5 分段斷路器QF3分閘動作邏輯圖

圖6 分段斷路器QF3合閘動作邏輯圖

圖7 基于PLC實現(xiàn)的變電站站用電源備自投系統(tǒng)硬件結構框圖

2.3 PLC選擇和備自投系統(tǒng)硬件組成

根據(jù)控制要求，選擇三菱公司生產的 FX2N－48MRPLC，其I/O點為24輸入/24輸出，輸出為繼電器形式，能滿足控制要求，不需要擴展模塊。由于PLC觸點容量小，所以考慮用中間繼電器作為啟動分合閘元件?；赑LC實現(xiàn)的變電站站用電源備自投系統(tǒng)硬件結構框圖見圖7。

3 注意事項

(1)圖8采用AC電源DC輸入型PLC裝置，該類型PLC裝置的供電電源為交流電壓，考慮到變電站站用交流電源可能全部失電(PLC供電電源在10 ms以內的瞬時停電，可繼續(xù)使用)，為確保變電站站用交流電源中斷后PLC裝置的正確可靠動作，可以采用逆變電源向PLC裝置供電，即將變電站220伏直流逆變?yōu)?20伏交流向PLC供電。也可以采用DC電源DC輸入型PLC裝置，將變電站220伏直流變?yōu)?4伏直流后向PLC裝置供電。

(2)為防止在某一條進線電源失電的情況下，手動斷開分段斷路器QF3后，備自投裝置動作再次將QF3斷路器合上，在QF3斷路器合閘控制回路中串入手跳QF3斷路器中間繼電器常閉觸點，一旦手動跳開QF3斷路器，將閉鎖QF3斷路器自動合閘回路。

4 結束語

基于PLC實現(xiàn)的變電站站用電源備自投系統(tǒng)，經2012年在某110kV變電站試運行以來，系統(tǒng)穩(wěn)定，自動切換可靠。該系統(tǒng)較之與繼電型備自投裝置實現(xiàn)的變電站站用電源備自投系統(tǒng)，具有智能化、安裝接線簡單、運行可靠、靈活，運維檢修工作量小等優(yōu)點。能夠自動判斷變電站站用電源系統(tǒng)接線方式，并據(jù)此自動調整備自投動作策略，可以滿足變電站站用電源各種運行方式的要求，且不對變電站現(xiàn)有站用電源系統(tǒng)控制回路接線進行變動，同時實現(xiàn)對變電站站用系統(tǒng)的操作控制。該系統(tǒng)的設計和現(xiàn)場應用徹底消除了變電站站用電源備自投存在的隱患，保證了變電站站用電源的安全穩(wěn)定運行，可推廣到各電壓等級的變配電站使用。

[1]王世祥.110kV變電站電源備自投裝置缺陷分析及對策[J].陜西電力，2012，17(6):39 －42.

[2]李金城.三菱FXPLC編程與應用入門[K].深圳:深圳市技成科技有限公司，2009:25 －26.

[3]崔家佩，孟慶炎，陳永芳，等.電力系統(tǒng)繼電保護與安全自動裝置整定計算[K].北京:中國電力出版社，1993.3:454.