適應安穩系統的線路備自投在１１０ ｋＶ變電站中的應用及備自投二次反措分析

摘要:文章結合凱里地區電力系統的情況，介紹一種南瑞公司研發的適用于安穩系統的110 kV線路備自投:安穩系統動作遠切110 kV終端變電站造成主供電源失電時，該終端站線路備自投不應動作，但由其它原因使主供電源失電時，備自投應能正確動作(常規的線路備自投不具備區分這2種情況的能力)。文章介紹了110 kV線路備自投的運行經驗，以及對線路備自投在110 kV變電站應用中的危險點進行分析并提出防范措施。

關鍵詞:安穩系統;備自投;變電站反措

中圖分類號:TM63文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)14-0072-02

安穩裝置即安全穩定控制系統，是變電站為保證電網的安全穩定運行的一種控制系統，一般由安裝在樞紐變電站的控制主站及多個控制子站(安裝在下級變電站和大型發電廠)組成。當電力系統發生短路或異常運行工況時，各控制子站將信息綜合后送主站，同時接受主站發送來的遠方切負荷或切機命令，作為電網的第三層保護。主要作用就是維持系統功角穩定、電壓穩定和頻率穩定，保證電網的可靠運行。

1常規進線備自投及增加判據后安穩備投的原理

裝置引入1DL、2DL、3DL開關位置接點(TWJ)，用于系統運行方式判別、自投準備及自投動作。引入了1DL、2DL、3DL開關的合后位置信號(從開關操作回路引來)，作為各種運行情況下自投的閉鎖。另外還分別引入了閉鎖方式1自投，閉鎖方式2自投，閉鎖方式3、4自投三個輸入。

#1進線運行，#2進線備用，即1DL、3DL在合位，2DL在分位。當#1進線電源因故障或其他原因被斷開后，#2進線備用電源應能自動投入，且只允許動作一次。為了滿足這個要求，設計了類似于線路自動重合閘的充電過程，只有在充電完成后才允許自投。

充電條件:①Ⅰ母、Ⅱ母均三相有壓，當檢#2線路電壓控制字投入時，#2線路有壓(Ux2);②1DL、3DL在合位， 2DL在分位。

滿足以上條件，經15秒后充電完成。

放電條件:①當檢#2線路電壓控制字投入時，#2線路無壓(Ux2)，延時15 s放電。無壓門檻是:當線路PT額定二次值為100 V時為Uyy;當線路PT額定二次值為57.7 V時為Uyy×0.577;②2DL合上;③手跳1DL或3DL(KKJ1或KKJ3=0);④其他外部閉鎖信號(端子307開入);⑤1DL，2DL或3DL的TWJ異常;⑥整定控制字不允許#2進線開關自投。

動作過程:當充電完成后，Ⅰ母、Ⅱ母均三相無壓，Ux2有壓(JXY2投入時)，I1無流，則起動，經延時Tb1發令跳1DL(至發跳令起400 ms內開關未跳開則放電，結束本次自投)，確認1DL跳開后，合2DL。

進線1明備用備投的原理與上述相同。

綜上分析，無論是安穩系統切除對側電源斷路器，還是線路故障，開關偷跳等原因使主供電源失電，都會滿足條件使備自投動作跳電源斷路器，然后投入備用電源。為了區別這兩種情況，適應安穩的備自投引入了重合閘判據和不平衡電壓判據來開放備自投，相應的閉鎖備自投，保證備自投的正確動作。

1.1重合閘判據

重合閘過程起動:當安穩系統切負荷，在對側跳開本站電源進線時，備自投不應動作。在安穩裝置的接點不能遠傳至本站情況下，只能就地通過接入自投裝置的母線電壓來判斷。由于信息不完全，無法區分三相故障跳閘和安穩切負荷跳閘，只能考慮根據電源進線發生不對稱故障跳閘后再重合于故障加速跳開整個過程中，本側母線電壓變化的特點來起動線路備投。

當控制字“經重合閘起動”整“1”時，線路備投邏輯必需經過進線重合閘過程后才能進行動作，重合閘起動判斷邏輯如圖1所示。

從圖1中可以看出，其中Ujqzd為進線不對稱故障時，母線非故障相相間電壓定值，按線整定。Tchz為重合閘起動過程判別的整定時間，整定原則是進線重合閘時間與合于故障跳開時間及適當裕度的和。Ⅰ母和Ⅱ母最大相間電壓分別是U1max和U2max，Ⅰ母和Ⅱ母最大相電壓分別為Up1max和Up2max，Uwyzd為自投無壓定值。

進線2重合閘起動標志判斷邏輯與進線1重合閘起動標志相對稱。

1.2不平衡電壓判據

電壓不平衡起動:當線路重合閘退出時，只能考慮根據電源進線發生不對稱故障跳閘過程中，本側母線電壓非故障相與故障相的比值大于來區分是線路故障跳閘還是安穩切負荷。由于信息不完全，無法區分三相故障跳閘和安穩切負荷跳閘。

當控制字“經不平衡起動”為整“1”時，線路備投邏輯必需經過電壓不平衡判據方能進行動作，電壓不平衡起動判斷邏輯如圖2所示。

從圖2中可以看出，其中，U1max和U1min分別為Ⅰ母最大相間電壓和最小相間電壓，Ⅱ母最大相間電壓和最小相間電壓分別為U2max和U2min，Ⅰ母最大相電壓和最小相電壓分別為Up1max和Up1min，Up2max和Up2min分別為Ⅱ母最大相電壓和最小相電壓。Kbph為電壓不平衡的比值。Ujqzd為進線不對稱故障時母線非故障相相間電壓定值，按線整定。Tbph為滿足電壓不平衡判據后，允許備自投起動的時間展寬。

下面來看看適應安穩系統的線路備自投動作過程:

方式1，2(進線備投)。#1進線運行，#2進線備用，即1DL、3DL在合位，2DL在分位。當#1進線電源因故障或其他原因被斷開后，#2進線備用電源應能自動投入，且只允許的動作為一次。為了滿足這個要求，設計了類似于線路自動重合閘的充電過程，只有在充電完成后才允許自投。

充電條件:①Ⅰ母、Ⅱ母均三相有壓，當檢#2線路電壓控制字投入時，#2線路有壓(Ux2);②1DL、3DL在合位， 2DL在分位。

滿足以上條件，經15s后充電完成。

放電條件:①當檢#2線路電壓控制字投入時，#2線路無壓(Ux2)，延時15 s放電。無壓門檻是:當線路PT額定二次值為100 V時為Uyy;當線路PT額定二次值為57.7 V時為Uyy×0.577;②2DL合上;③手跳1DL或3DL(KKJ1或KKJ3=0);④其他外部閉鎖信號(端子307開入);⑤1DL，2DL或3DL的TWJ異常;⑥整定控制字不允許#2進線開關自投;⑦雙母均無壓(小于無壓起動定值)，自投未起動，經30 s延時放電;⑧當“低頻閉鎖自投”控制字投入時，#2線路電壓為低頻;⑨當“低壓閉鎖自投”控制字投入時，#2線路電壓為低壓。

動作過程:當充電完成后，Ⅰ母、Ⅱ母均三相無壓，Ux2有電壓(JXY2投入時)，I1無電流，當控制字“經重合閘起動”整為1時，有進線1重合閘起動標志，或者當控制字‘經不平衡起動’整為1時，若雙母線均無PT斷線則要求兩條母線均有電壓不平衡起動標志，若其中一條母線PT斷線線則要求另一條母線有電壓不平衡起動標志，或者‘經重合閘起動’和‘經不平衡起動’兩起動控制字都沒有投入，或者1DL已跳開，則起動，經延時Tb1發令跳1DL(至發跳令起400 ms內開關未跳開則放電，結束本次自投)，確認1DL跳開后，合上2DL。

2備自投應用中的危險點分析及其防范措施

①跳位不宜采用操作箱的TWJ。運行維護中，若斷路器機構箱處遠方把手打至就地，或控制保險熔斷，會造成操作箱中TWJ不啟動，跳位接點不閉合，導致備自投誤判斷路器合位，從而滿足某些備投動作邏輯序列，造成誤動作或不正確動作，這會對電網造成很大威脅。我們應杜絕采用操作箱的TWJ接點作為備自投跳位開入的情況，直接采斷路器的輔助接點作開關量輸入。

②能將KKJ復歸或接于手跳永跳回路。對于南瑞的備自投裝置，為了使其能正確動作，跳線路的同時要取該出口繼電器的備用接點開入至該線路保護裝置的閉鎖重合閘輸入，使裝置重合閘放電，防止保護的偷跳啟動重合(若直接接入手跳開入，會對下一次備投的充電產生影響)。其它廠家備自投無判KKJ的放電方式，所以直接接入手跳或永跳開入，防止保護的偷跳啟動重合。

③PT斷線信號能及時上傳，有空開脫扣或者事故音響。某110變電站曾發生過由于運行人員未給二次交流電壓空氣開關，而備自投未投PT斷線判別控制字，由于電流的波動引起備自投誤動作的事例。

而且雖然備自投裝置也有PT斷線放電的判據，但不排除采樣精度及模擬量波動的情況。建議110變電站對備自投空開增加脫扣事故信號至后臺，便于值班人員監護。

④內橋接線加主變保護動作閉鎖備自投接點。若采用內橋接線，當主變保護動作跳高壓側斷路器時，備自投可能動作，引入備用電源，如果此時母聯無開關或母聯未跳開，會導致對故障主變的再充電，損壞設備，所以此時應引入主變保護動作接點作為備自投的開入量，閉鎖備自投動作。沒有保護動作備用輸出接點的裝置，應對軟件硬件進行升級改裝。

⑤提高備投線路CT變比，提高采樣電流，防止電流過小，閉瑣條件失效。進線開關引入一相電流，是為了防止PT三相斷線后造成分段開關誤投，也是為了更好地確認進線開關已跳開，但當開關位置不準確，且電流小于無流判據時，便可能引起備自投的誤動作。所以在條件允許的情況下，建議對備投線路采用變比較大，精度較高的CT，使裝置能精確監控電網運行的實時情況，防止誤動的發生。

以上列舉的五種反措均由實際案例總結而出，在實際運行容易疏忽。其他常規的失誤，如定值配合不當，電流回路串接中松動等等，只要運行維護人員的日常工作態度端正，加強工作責任心，均可以避免。

3結 語

適應安穩的備自投裝置在就地采集信息，完成動作判據，節約了大量建設通道所需資金。目前凱里地區110 kV變電站的該類型備自投裝置運行情況良好。

備自投裝置屬于比較新興的自動裝置，原理簡單，但隨著電網的日益復雜，還需要不斷的改進，才能與其他設備，如保護裝置、安穩裝置更好地配合，更好地適應電網，為電網的日益完善服務。

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