黃曉文 上海鐵路局杭州供電段

當(dāng)前鐵道牽引變電所母線主備電壓互感器自動倒閘經(jīng)常出現(xiàn)不成功現(xiàn)象（見圖1中3YH和5YH為C相互為主備，4YH和6YH為B相互為主備），嚴(yán)重危及牽引供電安全運行。

圖1 牽引變電所一次原理圖

比如：由于備用壓互已發(fā)生故障卻沒有及時發(fā)現(xiàn)，而主壓互再發(fā)生故障，就會引起壓互母線失壓故障，導(dǎo)致保護的動作。另外，現(xiàn)有壓互自動倒閘的閥值電壓低于低壓過流保護電壓值，所以如果互感器的高壓熔斷器出現(xiàn)熔斷時，電壓是從27.5kV慢慢下降，待下降到互投前，如果此時線路有大的負載取流，可能引起低壓過流保護動作，造成全所停電故障。

圖2 現(xiàn)有母線B相電壓互感器二次接線圖

牽引變電所現(xiàn)有的電壓互感器自動倒閘裝置的功能原理如圖2所示。以下只討論B相，C相類似。1-3YJ和4YJ為倒閘動作線圈，線圈的動作電壓只能設(shè)置一個閥值點，如16.7kV（對應(yīng)的母線電壓換算值）。如果4YH的母線電壓大于16.7kV，則1-3YJ線圈得電，壓互母線YMB的電壓由4YH提供；如果小于16.7kV，則1-3YJ線圈失電，壓互母線YMB的電壓由6YH提供，即倒閘動作只有一個閥值點。而且變電所遙測監(jiān)視只能監(jiān)視到Y(jié)MB和YMC的電壓，而沒有監(jiān)視到備用壓互的電壓。當(dāng)備壓互（如6YH）高壓熔斷器等故障發(fā)生時，沒有任何報警信息輸出，無法及時處理。如果以后主壓互（如4YH）又由于高壓熔斷器等故障發(fā)生時，現(xiàn)有的倒閘裝置會自動投到備壓互（如6YH），而備壓互（如6YH）已經(jīng)發(fā)生故障，因此導(dǎo)致壓互母線YMB失壓而導(dǎo)致保護動作，引起全所停電。另一種情況，如果當(dāng)前使用4YH，而4YH的高壓熔器出現(xiàn)熔斷時，電壓是從27.5kV慢慢下降，待下降到互投前，如果此時線路有大的負載取流，可能引起低壓過流保護動作，造成全所停電故障。

1 課題目標(biāo)

研制出一套智能化的裝置，對現(xiàn)有變電所不改變原有壓互二次回路原理上進行補充完善，它應(yīng)具有下述功能：

(1)能夠?qū)崟r監(jiān)控牽引變電所內(nèi)全部四個電壓互感器的電壓，解決備用壓互沒有實時監(jiān)視的問題。

(2)當(dāng)任何一個壓互電壓低于設(shè)定值（如19kV），在當(dāng)?shù)亓⒖贪l(fā)出聲光報警，提示值班員進行故障確認；同時自動通知供電段調(diào)度后臺，做到故障提前預(yù)警，避免錯誤的保護判斷發(fā)生。

(3)當(dāng)主用壓互電壓下降到低壓過流保護整定值之前，判斷如果備用壓互電壓是正確的，則保護母壓自動切換到備用壓互，提前對故障壓互采取切換。

(4)裝置提供對站地址、報警設(shè)定值和互投設(shè)定值改寫的界面，提供故障處理的界面。

(5)裝置具有對任何參數(shù)設(shè)定、壓互互投事件記錄功能。

(6)裝置具有自檢功能，通信具有自愈功能。

(7)納入遠動系統(tǒng)，調(diào)度后臺能夠?qū)崟r監(jiān)視全部四個壓互的電壓值、保護母壓使用哪一個壓互，以及報警設(shè)定值、互投設(shè)定值和事件記錄報表。

2 研制方案

該研制的壓互監(jiān)測和自動互投裝置，采用微機保護的SCADA方式，對變電所內(nèi)27.5kV母線電壓的四個壓互實時監(jiān)測，并可以設(shè)置兩個動作閥值電壓，在發(fā)生低壓過流保護之前就提前互投，主備壓互一旦發(fā)生故障立即報警；同時通過GPRS網(wǎng)絡(luò)實時通知調(diào)度，或者通過RS485、CAN或以太網(wǎng)網(wǎng)連接到變電所綜自網(wǎng)絡(luò)或其它間隔層網(wǎng)絡(luò)中（預(yù)留）。

3 技術(shù)特點

(1)本裝置是對原有牽引變電所的完善和補充，它的使用不改變原有變電所壓互二次回路的功能，維護或更換本設(shè)備不對原有設(shè)備造成影響。

(2)本裝置采用12位AD，利用DSP技術(shù)和交流采樣算法對壓互電壓進行計算和互投算法的實現(xiàn)。

(3)采用 TI的 TMS320F2812（32 位 DSP）芯片，和 TI的DSP/BIOS嵌入式實時操作系統(tǒng)，實現(xiàn)多任務(wù)模塊化編程。

(4)裝置采用母板/板卡式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)靈活，便于擴展。

(5)采用GPRS和短消息兩種無線通信方式。

4 技術(shù)創(chuàng)新點

(1)智能化：完善的自檢電路，配合自檢程序在上電和運行中實現(xiàn)自檢；雙冗余設(shè)備，故障時自動切換并發(fā)送故障報告。

(2)合理的任務(wù)管理機制：采用嵌入式實時操作系統(tǒng)，增強多任務(wù)的協(xié)調(diào)能力。

(3)多種協(xié)議多種物理接口選擇：提供GPRS和短消息兩種協(xié)議可以選擇來實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)通信；另外在當(dāng)?shù)靥峁┎煌涌冢≧S485/422接口、CAN接口、以太網(wǎng)口）選擇。

(4)功能模塊化，為用戶根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的變更隨時修改互投參數(shù)功能。

5 結(jié)論

通常的智能化系統(tǒng)一般采用兩種：電力載波和有線網(wǎng)絡(luò)通信方式。電力載波易受無線電信號、電磁信號、脈沖信號的干擾，導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)錯碼、丟碼的情況。網(wǎng)絡(luò)通信方式則需要敷設(shè)通信電纜，對于遠程監(jiān)控改造項目，存在零散的分布點很多而每個點設(shè)備不多的現(xiàn)狀，采用這種方式投資過大。本項目采用基于無線分組業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service，GPRS)的數(shù)據(jù)傳輸通道，不僅可以準(zhǔn)確的傳輸數(shù)據(jù)，而且避免了復(fù)雜的綜合布線工程。

本系統(tǒng)將牽引變電所現(xiàn)有的電壓互感器和倒閘裝置進行了智能化改造。采用先進的計算機技術(shù)、通信技術(shù)、信息集成技術(shù)，實時監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)，在線式的掌握主備電壓互感器的運行情況，提供遠程數(shù)據(jù)傳輸，低壓過流保護閉鎖、解鎖功能，實時采樣監(jiān)視電壓和電流的有效值，通過結(jié)合并優(yōu)化保護算法，實現(xiàn)主備壓互的切換互投。改變了原有設(shè)備無法實時監(jiān)視并且在切換時無法預(yù)知另外設(shè)備狀態(tài)的弊端，并可以通過設(shè)定相關(guān)的值，對可能出現(xiàn)的故障進行監(jiān)控和實時報警。

該系統(tǒng)的實現(xiàn)，可廣泛用于電力調(diào)度自動化系統(tǒng)、集控站自動化系統(tǒng)、水電調(diào)度自動化系統(tǒng)、鐵路監(jiān)控自動化系統(tǒng)中。作為新一代的電壓監(jiān)測和自動互換裝置，系統(tǒng)支持GPRS和GSM短信功能，可以在GPRS網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，自動將報警信息以短信的形式發(fā)送給相關(guān)人員。系統(tǒng)使用靈活，智能化程度高。