基於光纖通信交互式遠方自投裝置的研發與應用

安科瑞電氣股份有限公司 

摘要：針對110kV電網聯絡線上一端停電時，原有變電站備自投裝置無法實現遠方自投功能，導致部分110kV變電站和一端的220kV變電站全站停電。研究了一種利用已有光纖通信通道傳遞運行狀態信息、guzhangxinxihetiaohezhaminglingfangshidebeiyongdianyuanzitoufangan。tongguogaizaoyuanyoubeizitouzhuangzhi，zengjiazitouluojichengxu，jiazhuangguangxiantongxunmokuai
，shixianyuguangxianwangdejiekou。jingzaihebeihandanshi110kV電網中的應用與實施，很好地實現了串聯電網遠方備用電源自投。

關鍵詞：110kV電網 遠方自投 光纖 遠方備自投

Researching, developing and application of the interactive remote reserve power supply auto-switching device based on the optical-fiber communication

Bu mingxin¹,Wu jinwen²,Wu kongsong³

(1 Hebei Handan Power Supply Company, Hebei Handan 056002,2, Handan City Depu Electric Power Automation Equipment Co., Ltd. Hebei Handan 056002,3 Shanghai acrel Electric Co., Ltd,shanghai jiading 201801)

Abstract: 110kV power grid for the online contact one end of the blackout, the original substation devices prepared from the vote since the vote can not achieve the distance function, leading to some of 110kV substation and one end of the 220kV substation site-wide blackout. Study on a use of existing fiber-optic communication channel information transmission operation, fault information and jump Reclosing command standby power mode of the program since the vote. Prepared through the transformation of the original cast from the device, increasing the number of voting logic program, the installation of fiber optic communications modules, implementation of the interface with the fiber-optic network. Handan City in Hebei Province by the 110kV grid in the application and implementation, good implementation of the tandem distance standby power grid since the vote.

Key words: 110kV power grid  The distance from the vote  Fiber  Since the distance preparing to vote

0、引言

目前，國內電網部分110kV變電站沒有真正實現雙電源供電。即不是直接從220kV變電站引來，而是多座變電站串接在兩座220kV變電站中間
，簡稱為“手拉手”式閉環連線開環運行結構。正常時
，兩端電源供電，中間的兩座變電站間聯絡斷路器斷開。如下圖1結構。K1~K4，K6~K10閉合，K5斷開，假設左側220kV變電站停電，變電站1內的備自投無法控製K5，導致變電站1，左側220kV變電站全站停電。如何解決這一問題
，即檢測、判斷故障
，通過何種方式傳遞、變bian換huan站zhan間jian信xin息xi，以yi便bian隔ge離li故gu障zhang，提ti高gao供gong電dian可ke靠kao性xing，一yi直zhi是shi一yi個ge難nan題ti。筆bi者zhe針zhen對dui這zhe個ge問wen題ti，聯lian合he邯han鄲dan市shi德de普pu電dian力li自zi動dong化hua設she備bei有you限xian公gong司si，上shang海hai安an科ke瑞rui電dian氣qi有you限xian公gong司si研yan製zhi了le“基於光纖通信交互式遠方自投裝置”，很好的解決了這一問題。

1、高壓電網裝設該裝置的背景和意義

近階段
，河北電網部分變電站采用“手拉手”式結構，不能完全實現真正意義的雙電源供電，當係統發生故障時，經常造成220kV，110kV變bian電dian站zhan全quan站zhan失shi壓ya，造zao成cheng負fu荷he損sun失shi，極ji大da地di影ying響xiang了le我wo省sheng部bu分fen地di區qu的de供gong電dian可ke靠kao性xing
，但dan由you於yu電dian網wang發fa展zhan資zi金jin的de限xian製zhi
，不bu可ke能neng在zai短duan時shi間jian內nei通tong過guo改gai善shan電dian網wang結jie構gou從cong根gen本ben上shang解jie決jue該gai問wen題ti
，這zhe種zhong情qing況kuang下xia


，需xu要yao解jie決jue該gai問wen題ti，隻zhi能neng靠kao安an裝zhuang安an全quan自zi動dong裝zhuang置zhi來lai補bu救jiu
，即ji基ji於yu光guang纖xian通tong信xin交jiao互hu式shi遠yuan方fang自zi投tou裝zhuang置zhi。

2

、幾種通信方式的比較

2.1、TCP/IP以太網

以太網通信的遠方備自投方案，是應用了計算機網絡通信技術，通過建立以太網內的TCP/IP協議完成裝置間的數據通信
，從而實現在局域網內備自投之間的相互通信。每個站的備自投裝置都需安裝發送和接收終端，各有自己的IP地址。這種方式的特點是：必須建立變電站之間的局域網，還需設計開發專用的備自投發送及接收終端
，以太網服務器；通信易受幹擾，通信交換信息時間過長，安全性能差，維護難度較大。

2.2、GPRS技術

GPRS技術的特點是通過點對點或者中心對多點以及多點之間的無線IP連接，數據以“編碼”的形式通過GPRS信道進行通信，利用其傳輸運行狀態信息、故障信息和跳合閘命令信息。這種方式的特點是覆蓋廣，傳輸速度快
，可長期在線運行。不足的是：安全性能差，信息交換實時性無法控製，安全性能差，整套設備投資較大。

2.3
、光纖通信

目前，各個110kV變電站之間基本都實現了光纖通信，其光纖通信傳輸運行狀態信息、guzhangxinxihetiaohezhaminglingxinxi，juyouwuwucha，chuanshusudukuai，chuanshurongliangda，jiekoujianbianlinghuo
，zhuanhuanfangbian，jibenbushouwaijiedianciganraodengyoushi，shizuikekaodetongxintongxinfangshi。zaicijichushangkeshixianyuanfangbeizitouzhuangzhiderenhetongxinxuqiu。

這種方案投資小
，見效快
，安全準確，基本無幹擾
，所以是目前實現遠方備自投的最佳通信方案。

3、備自投的軟件功能設計

3.1、運行方式分析

針對圖1中的問題
，裝設的該裝置控製的相鄰兩個變電站四個開關的位置，圖2為裝置裝設圖。

見圖2，根據電力係統運行規則，四個斷路器至少有一個斷路器處於分閘狀態，分析出有運行價值的運行方式
，如下所列：

方式一：1DL、3DL、4DL閉合
，2DL斷開。

方式二：1DL、2DL、4DL閉合
，3DL斷開。

方式三：2DL、3DL
、4DL閉合，1DL斷開。

方式四：1DL、2DL、3DL閉合，4DL斷開。

方式五：1DL
、4DL閉合，2DL、3DL斷開。

根據功耗的要求，最理想的運行方式為方式五，聯絡線不存在損耗，但是係統以方式五運行時
，線路3不帶電，線路3的設備包括電纜、線杆易被盜，長時間不帶電設備會老化
；另外如果備自投動作
，線路充電時間也很長，電源切換的時間也加長
，因此一般不考慮。正常運行時選擇方式一、方式二，電源1給A站供電，電源2給B站供電。如果電源1或者電源2故障停電，自動轉向方式三或方式四。

方式三或方式四時，供電都被電源一或電源二承擔，這點也不符合電力係統要求，隻能作為臨時供電模式。

2.3、係統正常運行方式下的特點

係統在正常運行方式下的特點是：三條線路均帶電；有且僅有1個開關斷開，處在斷開狀態的開關兩側均帶電
；4段母線均帶電
；當某有一線路發生故障或失電時
，需將4段母線恢複帶電狀態；當母線或開關發生故障時，由相關保護裝置切除故障設備。

2.4
、變電站間遠方備自投的要求

係統在方式一（方式二）運行時，假設電源2（電源1）突然停電，備自投裝置需要斷開4DL（1DL）
，合上2DL（3DL）
；假設電源1（電源2）突然停電，備自投裝置需要斷開1DL（4DL），合上2DL（3DL），保證兩個變電站的四段母線帶電。兩站之間的信息交換可以通過架設的光纖通道完成。

2.5、備自投的功能

備自投具有遠方自投和就地自投功能
，遠方備自投就地功能在備自投主機/從機通信異常後
，投入了“就地備自投功能”才會起作用。

在如圖2所示的接線方式，隻有在線路1、2
、3均帶電的情況下，該裝置（包括遠方功能及就地功能）才具有運行的價值。母線或開關發生故障時可以使用母差等保護裝置動作來閉鎖備自投
，在設計該裝置動作邏輯時
，僅考慮線路失電（線路故障或電源失電）的情況。根據運行狀態分析和可能發生的失電情況，可以構造出備自投動作及運行方式轉換表。

表1、遠方備自投遠方功能動作及運行方式轉換表

Table 1.Conversion table of remote function and working pattern of remote reserve power supply auto-switching device

表2、遠方備自投就地功能動作及運行方式轉換表

Table 2.Conversion table of in-place function and working pattern of remote reserve power supply auto-switching device

4、備自投的硬件功能設計

gaizhuangzhiyingbaohanyoujiudibeizitougongneng，keyizaichangguixianlubeizitouzhuangzhishangjinxinggaizao。changguidebeizitouzhuangzhikeyicaijijinxiankaiguanweizhi，liangtiaojinxiandexianludianya、進線電流及母線電壓。通過在常規線路備自投裝置上增加光纖通信模塊、擴展備自投部分的邏輯功能來滿足該裝置的需要。

5
、現場應用

利用這一方案設計的該裝置在河北省邯鄲市的兩座變電站裝設。兩變電站直線距離15km

，鋪設有單模光纖通道
，該裝置使用這一通道完成數據交換，串接在河北電網的兩座220kV變電站間，其中串接的還有4座110kV變電站

，6座變電站主要供給多個縣市的工業、nongyeyonghu，juminyonghu
，tingdianshijianguochanghuizaochenggongyefeipinzengjia
，yingxiangnongyeshengchan
，renmindeshenghuo。gaizhuangzhitouyunhou，yunxingzhengchang。zaiyicidianwangdaozhacaozuozhong，gaizhuangzhishixianfangshiyixiangfangshisandezidongqiehuan
，caozuozai500mS內完成

，達到了預期的效果。

6、結語

該裝置很好的解決了“手拉手”式電網結構開環運行不能保證連續供電的問題，有一定的推廣價值。

驗收委員會認為“110kV係統遠方備自投技術研究”項目研究方法合理，試驗數據真實可信，裝置的使用能有效提高串聯互供接線方式下兩個變電站供電的可靠性。

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