（国网浙江省电力公司金华供电公司，浙江金华321017）

智能变电站母线电压接法的优化设计

杜浩良，王斌，程朝阳，王淞

（国网浙江省电力公司金华供电公司，浙江金华321017）

分析智能变电站原有的继电保护二次设计方案中存在的隐性问题，并采取有效措施，使双母线接线的110 kV线路保护同时失去所有线路距离保护、零序方向功能的影响面缩减为原来的一半；在内桥接线的智能变电站中，防止110 kV备自投装置误动，避免110 kV主变2套高后备保护同时报TV断线异常，可有效提高智能变电站继电保护设备的运行可靠性。

智能变电站；母线电压接法；优化

0 引言

根据Q/GDW 441-2010《智能变电站继电保护技术规范》的要求，智能变电站原有母线电压接法为：双母线接线的智能变电站，2段母线按双重化配置2台合并单元；每台合并单元应具备GOOSE接口，接收智能终端传递的母线电压互感器刀闸位置、母联刀闸位置和断路器位置，用于电压并列。母线电压合并单元可接收至少2组电压互感器数据，并支持向其它合并单元提供母线电压数据，根据需要提供电压并列功能。各间隔合并单元所需母线电压量通过母线电压合并单元转发。

1 双母线接线的智能变电站母线电压接法

1.1 原有母线电压接法

通过母线合并单元1向各110 kV线路合并单元、110 kV母线保护、主变压器（以下简称主变）110 kV第一套后备保护提供正副母线电压；通过母线合并单元2向主变110 kV第二套后备保护提供正副母线电压（图1中的黑实线所示）。线路（主变）间隔提供正副母闸刀辅助接点，通过智能终端装置将电信号转换为光信号，传输给线路（主变）间隔合并单元，用于实现线路（主变）间隔合并单元正副母电压切换。一旦母线合并单元1发生故障，110 kV线路保护、母线保护、主变110 kV第一套后备保护都将失去母线电压。

1.2 影响及风险

双母线接线的220 kV系统中，母线电压合并单元1接入线路第一套保护、主变第一套后备保护和第一套母差保护，母线电压合并单元2接入线路第二套保护、主变第二套后备保护和第二套母差保护。一旦母线合并单元故障，相关保护装置失去距离元件、方向元件、电压闭锁等功能，除差动保护外的其余与电压相关的保护功能都将退出运行。

双母线接线的110 kV系统中，母线电压合并单元1接入线路保护、母差保护和主变第一套后备保护，母线电压合并单元2接入线路保护和主变第二套后备保护。一旦母线合并单元1故障，110 kV母线保护失去电压闭锁功能，主变110 kV后备保护报TV（电压互感器）断线告警；110 kV线路距离保护、零序方向功能将退出，只保留了TV断线过流保护和不带方向的零序过流保护，电网安全运行面临极大风险，必要时需调整电网运行方式。

1.3 母线电压接法优化方案

1.3.1 方案一

配置1台母线合并单元装置，其输出的母线电压仅提供给母差保护、故障录波器、备用电源自投等不需要电压切换的装置使用，线路保护所需母线电压不从母线合并单元获取，接线如图2所示。

图1 双母线接线电压切换原设计

图2 双母线接线电压切换优化设计1

在母线电压合并单元柜内配置传统电压并列装置，保护及测控装置母线二次电压的选择需要根据不同的运行方式由人工操作“切换开关”QK实现。如图3所示，YQJ为双位置继电器，当切换开关QK打在自动位置（即QK的1，2接点导通）且母联开关合上时，YQJ继电器动作线圈励磁，图1中的YQJ接点闭合，实现正副母线二次电压自动并列；当QK打在“解列位置”（即QK的3，4接点导通）或母联开关分位时，YQJ继电器复归线圈励磁，图1中的YQJ接点断开，实现母线二次电压自动解列。

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图3 母线电压并列原理

如图4所示，母线电压并列装置敷设二次电缆至每一个线路合并单元，智能终端装置将本间隔正副母闸刀辅助接点电信号转换为光信号，输送至线路合并单元装置，完成正副母电压切换，最后提供给线路保护装置使用。

该方案的优点为：解决了母线合并单元1的瓶颈问题，继电保护运行可靠性大为提高。缺点为：需新增母线电压并列装置，增加投资；智能变电站中二次电缆相对较多。

1.3.2 方案二

如图5所示，在正副母线压变端子箱中分别敷设二次电缆至各间隔户外智能柜中，母联开关智能终端柜中配置一只交换机，分别给每个线路（主变）合并单元提供母联间隔的开关和正副母闸刀辅助接点位置信号，在线路合并单元柜内完成母线电压并列功能；设置母线电压自动并列或解列操作把手，实现一次系统并列运行、二次系统分列运行。本线路（主变）智能终端提供本间隔的正副母闸刀辅助接点给间隔合并单元，实现本间隔的正副母二次电压切换。

图4 母线电压切换原理

该方案优点为：相对方案一，智能变电站中二次电缆回路较少。缺点为：母联开关智能终端柜中的交换机一旦损坏，所有间隔都将失去电压并列功能，在单组母线压变检修室，母线电压无法运行，运行风险仍旧较大。

1.3.3 方案三

根据双母线接线的110 kV线路命名情况，命名单数的接110 kV母线合并单元1、命名双数的接110 kV母线合并单元2（如图6中的黑实线所示），避免单一母线合并单元故障时，全部110 kV线路保护发TV断线告警信号，同时失去与电压相关的保护。

该方案的优点为：基本遵循原有的继电保护原有设计方案，不增加设备和投资；母线合并单元1故障的影响面缩减一半，继电保护设备运行可靠性大为提高。缺点为：未能根本解决存在的问题，仍需进一步研究和改进。

1.3.4 方案选择

通过比较，首推方案三，作为双母线接线的智能变电站母线电压优化方案。

2 内桥接线智能变电站的母线电压接法方案

2.1 原有母线电压接法

图5 双母线接线电压切换优化设计2

图6 双母线接线电压切换优化设计3

内桥接线智能变电站110 kV母线电压原设计方案如图7所示。110 kVⅠ段、Ⅱ段母线电压同时接入110 kV母线合并单元1、母线合并单元2，通过切换把手人工实现母线电压选择。110 kV母线合并单元1提供母线电压给1号主变第一套保护、1号主变第二套保护、线路1第一套合并单元、线路1第二套合并单元；110 kV母线合并单元2分别提供母线电压给2号第一套主变保护、2号主变第二套保护、线路2第一套合并单元、线路2第二套合并单元（图7中的黑色实线所示）。备用电源自投装置等安全自动装置所需的母线电压，由母线合并单元经线路合并单元提供。

2.2 影响及风险

一旦线路合并单元发生故障，备用电源自投装置等安全自动装置将同时失去母线电压和线路电流，满足备用电源自投装置的动作条件而发生误动作。

母线合并单元一旦发生故障，主变2套高后备保护同时报TV断线告警信息。

2.3 内桥接线智能变电站母线电压接法优化方案

（1）备用电源自投装置母线电压接法优化方案。

图7 内桥接线电压切换原设计

图8 内桥接线电压切换优化设计

图9 内桥接线主变保护母线电压优化设计

图7中的黑色实线改为图8中的黑色实线，备用电源自投装置等安全自动装置的母线电压直接从母线合并单元获取，线路电流从线路合并单元获取。

（2）内桥接线智能变电站的主变保护母线电压接法方案。

将1号、2号主变110 kV第一/二套后备保护，从母线合并单元一/二获取母线电压，如图9中的黑色实线所示，防止单台母线合并单元故障时，同一主变的2套高后备保护报TV断线。

3 结论

（1）在双母线接线的110 kV线路保护中，提出了线路按单双数命名，分别从母线合并单元一/二获取母线电压的方法，使单一母线合并单元故障的影响范围，由全部110 kV线路降低为一半。

（2）在内桥接线智能变电站中，提出了备自投装置分别从母线合并单元、间隔合并单元获得母线电压、线路电流的方法，防止单一合并单元故障时备自投装置误动作；同时提出了分别从母线合并单元一/二获取母线电压的方法，使单一母线合并元件故障时只有1套主变高后备保护报TV断线异常告警。

通过实施以上改进措施，可有效提高智能变电站继电保护设备运行可靠性。

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（本文编辑：徐晗）

Design Optimization of Bus Voltage Connection of Intelligent Substation

DU Haoliang，WANG Bin，CHENG Chaoyang，WANG Song
（State Grid Jinhua Power Supply Company，Jinhua Zhejiang 321017，China）

The paper analyzes hidden problems of secondary design scheme for the original relay protection in intelligent substation and takes effective measures of halving the influence of line distance protection and zero-sequence direction malfunctioning of 110 kV lines with double-bus connection.In intelligent substations with inner bridge connection，operation reliability of relay protection devices can be improved by prevention of 110 kV automatic bus transfer device maloperation and TV wire breakage of two high backup protection of 110 kV main transformer.

intelligent substation；bus voltage connection；optimization

10.19585/j.zjdl.201707004

1007-1881（2017）07-0014-06

TM773

B

2017-02-27

杜浩良（1977），男，高级工程师，从事继电保护运行管理工作。