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随着电力系统的快速发展,伴随着大容量发电机组的接入和新建线路、变电站的投入,必然导致短路电流持续增长,从而带来了500kV变电站220kV侧母线短路电流超标问题。500kV变电站220kV侧系统采取开环解列运行方式是一种重要的短路电流限制措施,但随之而来的是对电网可靠供电的巨大影响。需要加装备用电源自动投入装置,使得220kV侧系统在失去主电源时能够投入备用电源以保证供电可靠性。因此,本文针对500kV变电站220kV侧系统加装备用电源自动投入装置开展研究、设计及应用分析。首先,根据500kV变电站220kV侧接线方式和运行特点的分析,提出备用电源自投方式的整体设计思路。自投方式是备用电源自动投入装置设计的基础,先依据备自投设计准则和主接线方式情况确定以运行中的主变压器作为主供电源和以母联(分段)断路器作为可备投断路器的基本原则；接着通过与常规的110kV及以下中低压备用电源自动投入装置对比,确定基于主变跳闸的起动判据、采用检无压、检同期相结合的合闸方式以及根据元件状态的分类及优先级设置来确定备用断路器投切顺序的自投方式。其次,根据500kV变电站220kV侧的备用电源自投方式,提出了备自投装置的功能需求,完成了相应的硬件整体设计思路,给出了插件式的硬件设计方案。结合各关键插件的具体功能需求和配置需求,进行了相应的需求分析,确定了各插件的器件选型。并在此基础上,探讨电磁兼容和电磁干扰对各硬件插件的危害,提出对应的抗干扰措施。接着,根据备自投装置各个功能的实现逻辑,完成软件程序的设计。软件程序的设计包括主程序设计、采样中断服务子程序设计和故障处理程序设计。通过对常用的数据算法的分析,选择傅里叶算法作为采样中断服务子程序的算法。依据500kV变电站220kV侧备用电源自投方式,详细设计故障处理程序流程,并对其核心的起动逻辑判据、充电逻辑判据和放电逻辑判据设计逻辑流程。最后,对全文完成的研究和设计工作进行了总结,并简单探讨未来研究和开发的重点。