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电力系统备自投分析与研究 潘凯岩1 王瑞发2 谭大帅1 (1东方电子股份有限公司 山东省烟台市 264000 2国网黑龙江省电力有限公司 黑龙江省哈尔滨市 150000） 摘要: 针对近年来国内典型的备自投研究进行了分析与研究，如备自投建模、备自投自动投退系统、区域备自投、广域备自投及站域备自投等，全面分析了其设计思想及各自的特点。并结合能量管理系统及配电管理系统中的必威体育精装版发展，就备自投方面的必威体育精装版成果进行了综述，最后对未来备自投在智能电网运行中有待于进一步研究的问题提出了几点展望。关键词:备自投；区域备自投；广域备自投；站域备自投；备自投自动投退；智能电网 0 引言( 地区电网的特点是其管辖范围通常包括220kV及以下的变压器和线路及部分500kV变压器。其中220kV设备一般以环网供电方式运行，110kV设备通常按辐射网供电方式运行。为保证供电可靠性，需在变电站内安装一定数量的备自投装置（busbar automatic transfer switch，BATS）。当电网发生故障导致母线停电时，满足条件的BATS就会动作，为停电母线恢复供电，从而保证了供电的可靠性[1]。 我国智能电网的定义是：以特高压电网为骨干网、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、互动化为特征的统一坚强智能化电网。智能电网的基本特质是：自愈、积成、互动、优化和兼容等。其中自愈的特点是实时掌握电网的运行状态进行趋势预测，及时发现、快速诊断故障并进行故障处理，当故障发生时，在没有或少量人工干预的情况下，能够快速地隔离故障、自我恢复，避免大面积停电的发生[2]。 无论是站内备自投装置，还是在主站端实现备自投功能，其目的都是为了在故障发生时，快速恢复供电，缩短故障处理时间，最终目标是实现智能电网的自愈功能。目前国内学者对备自投的研究主要侧重于备自投建模、在主站端实现备自投自动投退功能、在主站端实现区域备自投或广域备自投功能以及在站端通过改造通信接口的方式实现站域备自投功能等等。 备自投现状分析 1.1 备自投建模 文献[3-6]分别从不同角度对备自投模型及其应用进行了研究与分析。文献[3]给出了一种适用于EMS/DTS一体化系统中的通用的安全自动装置自定义模型，该模型同样适用于基本的备自投的建模，文献[4]以备自投装置为例分析了装置类产品实现IEC61850的过程，提出了装置软件开发的思路，文献[5]提出了一种基于变电站的拓扑结构与运行状态的备自投智能建模与自动生成方法，文献[6]给出了较为通用的备自投的模型的定义及其在静态安全分析中的分析中的应用，为了能适应特殊的备自投模型，文献[6]将备自投的动作分为充电条件、动作条件及动作序列3部分组成。该文献对通用的母联备自投及设备备自投均采用如图1所示的建模方法，在图1中，无论是设备备自投还是母联备自投均能满足要求，图1可以满足工作母线（母线A）及备用母线（母线B）各连两个设备的情况（母线A所连的设备为线路A1和线路A2,母线B所连的设备为线路B1和线路B2）。这可以满足常规的备自投的建模需求。同时文献[6]对备自投的均分性、方向性、时序性等特殊属性，并没有给出通用的建模方法。 图1 通用备自投模型 Fig. 1 Common model of BATS 1.2 备自投自动投退系统（Automatic BATS Control,ABC） 文献[7-11]基于EMS系统从不同角度分析了备自投装置动作后是否导致设备过载及其处理方法。文献[7]给出了综合考虑变压器油温、变压器初始负载率、变压器及线路N-1等校核规则的综合备自投自动投退策略，投退策略考虑了备自投所带的重要用户及备自投所带负荷的大小等约束条件，策略可以在满足电网安全稳定运行的前提下尽可能多投入备自投。文献[8]针对一些特殊备自投存在的时序及均分等特性，给出了全面考虑这些特性的备自投的投退策略，文献[9]对影响10kV备自投的各种约束条件进行分析，提出了基于不同逻辑判断的10kV备自投自适应投退策略，形成了动作逻辑图，并对各项定值的整定原则和灵敏度系数进行了研究，最终形成了较为完整的10kV备自投自适应投退策略。 图2为ABC的整体控制流程。 图2 ABC整体架构 Fig. 2 The whole architecture of BATS 1.3 区域备自投 文献[12-16]对地区电网中基于能量管理系统（Energy Management System EMS）的区域备自投的应用给出了详细描述，文献[12]与文献[14]对主站端实现备自投遥控处理的命名不同，文献[12]将此类功能命名为区域备自投，文献[14]将此类功能命名为网络备自投，但本质上都是解决串联供电情况下路径上设备故障导致失电的问题。