失壓解列及備自投一體化裝置應用分析

杜浩良，何云良，溫佶強，馬 驍

（1.浙江師范大學，浙江 金華 321004；2.金華電業局，浙江 金華 321017）

隨著電網規模的不斷擴大，常將原有輸電線路開斷接入新建變電站，形成兩個或多個110 kV變電站串接的網架結構。為降低短路電流水平，110 kV電網往往采用合環布置、開環運行的方式，在開口處安裝備自投裝置，對側變電站安裝失壓解列裝置，利用光纖通信來實現雙向備自投裝置的功能，但是只能固定某個開關熱備用，運行方式比較單一，不利于系統靈活運行。

1 局部電網失壓解列和備自投功能實現

如圖1所示的某局部電網，正常運行方式220 kV丙變電站通過線路1向110 kV甲變電站供電，220 kV丁變電站通過線路2向乙變電站供電，線路3作為甲、乙變電站之間的聯絡線，由甲變電站充電、乙變電站側開口運行 （即開關3DL合位、4DL熱備用），乙變電站安裝110 kV備自投裝置、甲變電站安裝110 kV失壓解列裝置。失壓解列裝置接收甲變電站110 kV母線的三相電壓、線路1電流I2等信息；備自投裝置接收乙變電站110 kV母線的三相電壓、線路2電流I5、開關5DL的位置接點TWJ及手合接點KKJ、開關4DL的位置接點TWJ等信息。

失壓解列裝置與備自投裝置均有內置光電轉換接口，裝置背板設有光纖接插端，供收、發光纖接口；失壓解列裝置將信息單向傳遞給備自投裝置，因此只需將失壓解列裝置的“發”與備自投裝置的“收”相連，如通過復用光纖連接。內置光電轉換接口通過光纖和復接接口設備連接，復接接口設備通過通訊線連接PCM設備，甲、乙變電所之間通過光纜連接（見圖2）。

圖1 某局部電網接線示意圖

圖2 復用通道接線示意圖

備自投裝置將本變電站的模擬量與失壓解列裝置通過光纖傳輸至本側的模擬量進行比較，結合開關量信息確定裝置動作與否以及如何動作等。

2 基于光纖通信的失壓解列原理

如圖1局部電網，正常方式110 kV線路1供甲變電站負荷，110 kV母線三相有電壓、線路1有電流I2。如線路1發生永久性故障，丙變電站線路1保護動作跳閘、重合、后加速保護動作跳開1DL開關，甲變電站110 kV母線三相均無電壓，同時線路1無電流，一方面裝置動作經Tb1延時跳甲變電站的2DL開關，如圖3所示，另一方面失壓解列裝置根據實際情況通過專用或復用光纖通道，將本側的模擬量、開關量信息通過光纖通信傳輸至乙變電站的備自投裝置。

圖3 失壓解列裝置原理

3 基于光纖通信的備自投原理

乙變電站備自投裝置原理如圖4所示，具有母線自投與線路自投兩種方式。

備自投裝置的充電條件：開關2DL，5DL合位；開關4DL熱備用；甲變電站110 kV母線三相有電壓、乙變電站110 kV母線三相有電壓，滿足全部條件后裝置經15 s完成充電。

備自投裝置的放電條件：4DL合上；手跳2DL或5DL（KKJ2或KKJ5=0）；其它外部閉鎖信號；2DL，4DL或5DL的TWJ異常；甲乙變電站110 kV母線均三相無電壓，延時15 s放電，任一條件滿足，裝置瞬時放電。

方式一：線路自投，備自投裝置通過光纖通信接收到甲變電站110 kV母線三相無電壓、線路1無電流，乙變電站110 kV母線三相有電壓，并確認開關2DL在分位，經Tb1延時合4DL開關。與甲變電站的失壓解列裝置配合使用。

方式二：母線自投，乙變電站110 kV母線三相無電壓，線路2無電流，甲變電站110 kV母線三相有電壓，裝置啟動經Tb2延時跳5DL開關，確認開關跳開后合4DL開關。

圖4 基于光纖通信的備自投裝置原理

4 失壓解列及備自投一體化裝置

上述備自投裝置與失壓解列裝置配合可以實現甲乙變電站的相互備用，但是系統運行方式比較單一，當甲變電站側的3DL開關改熱備用時，備自投裝置將退出運行，系統會失去備用電源。

為了適應電網運行方式靈活的需要，也便于專業管理，研制一種新的自動裝置，能同時實現備自投與失壓解列功能。如圖5所示，充電邏輯中增加失壓解列或備自投功能選擇控制字MB3。MB3＝0時投失壓解列方式，裝置無需充電就能動作跳閘；MB3＝1時投備自投方式，裝置需要充電后才能動作。對應線路自投方式、母線自投方式設置控制字MB1，MB2；對應線路自投方式分別設置跳、合閘投退控制字MB1T，MB1H；對應母線自投方式分別設置跳、合閘投退控制字MB2T，MB2H。

4.1 甲變電站側投失壓解列方式、乙變電站側投備自投方式

如圖1所示的局部電網中，3DL開關運行、4DL開關熱備用，甲變電站投失壓解列方式，即控制字MB3投0；由于裝置只需跳2DL開關、不需合閘，因此裝置控制字投退如表1所示。

裝置的動作原理如下：甲變電站110 kV母線三相無電壓，線路1無電流，滿足與門2的動作條件，同時MB1＝1，開放與門5、或門A后經控制字MB1T，裝置延時Tb1跳2DL開關，跳閘脈沖展寬時間為200 ms。由于其余控制字均未投入，其它邏輯回路不導通，“跳2DL壓板”投入，“合3DL壓板”退出。當裝置母線一相或多相無電壓、線路1有電流，裝置報TV斷線信號，但不閉鎖裝置跳閘。

表1 失壓解列功能控制字投退

乙變電站投備自投方式，即控制字MB3投1，裝置需完成充電才能動作；同時投入母線自投、線路自投方式，即MB1投1，MB2投1；由于線路自投方式只合4DL開關而不跳閘，控制字MB1T投0，MB1H投1；母線自投方式需跳5DL開關、合4DL開關，即MB2T投1，MB2H投1，控制字投退如表2所示。

表2 備自投功能控制投退

裝置的充電條件：開關2DL，5DL合位，開關4DL熱備用，甲變電站110 kV母線三相有電壓、乙變電站110 kV母線三相有電壓，滿足全部條件裝置經15 s完成充電。

裝置的放電條件：4DL合上；手跳2DL或5DL（KKJ2或KKJ5=0）；其它外部閉鎖信號；2DL，4DL或5DL的TWJ異常；甲乙變電站110 kV母線均三相無電壓，延時15 s放電，任一條件滿足裝置瞬時放電。

方式一：線路自投，甲變電站110 kV母線三相無電壓，線路1無電流，滿足與門2動作條件，開放與門4，啟動或門 A，同時裝置確認2DL開關分位，開放與門8經控制字MBH1和整定合閘延時Th1后合4DL開關。

本功能與甲變電站的失壓解列方式配合使用。

方式二：母線備投，乙變電站110 kV母線三相無電壓，線路2無電流，滿足與門3動作條件，開放與門6，啟動或門B經控制字MB2T延時Tb2跳5DL開關，確認開關跳開，開放與門9經控制字MB2H延時Th2合4DL開關。“跳5DL壓板”投入，“合4DL壓板”投入。

4.2 甲變電站側投備自投方式、乙變電站側投失壓解列方式

如圖1所示的局部電網中，開關3DL改為熱備用、4DL對線路3充電，裝置仍可繼續投入使用，甲變電站投備自投方式，控制字MB3投1，MB1投1，MB2投1，由于線路自投方式只合不跳，控制字MB1H投1，MB1T投0；母線自投方式同時投入跳閘、合閘功能，MB2T投1，MB2H投1，控制字投退如表2。“跳2DL壓板”投入，“合3DL壓板”投入。

乙變電站投失壓解列方式，控制字MB3投0，由于只需跳閘不需合閘，裝置控制字投退如表1所示。“跳5DL壓板”投入，“合4DL壓板”退出。

4.3 運行方式設置

當然，為了實現2種運行方式，兩側自動裝置需要有相同的外部二次回路接線，甲變電站的自動裝置需要接收甲變電站110 kV母線的三相電壓，線路1電流I2，2DL開關位置TWJ及手合位置KKJ接點，開關3DL的位置TWJ接點等信息；輸出跳2DL開關、合3DL開關的接點。乙變電站的自動裝置需要接收乙變電站110 kV母線的三相電壓、線路2電流I5、開關5DL的位置接點TWJ及手合位置接點KKJ、開關4DL的位置TWJ接點等信息；輸出跳5DL開關、合4DL開關的接點。

圖5 失壓解列及備自投一體化裝置原理

每套裝置根據表1、表2可分別設置2個定值區的定值，根據系統運行方式的不同投入不同定值區定值，可實現單獨投入失壓解列或備自投功能，并投退相應跳合閘出口硬壓板，便可實現靈活備自投功能，即圖1中3DL開關熱備用或4DL開關熱備用時，系統均不會失去備用電源。

5 結語

丙、丁變電所的主變在N-1運行方式下，應用失壓解列及備自投一體化裝置，通過控制字投退便可由同一個裝置完成失壓解列與備自投功能，提高了系統運行靈活性，減少了裝置型號，便于專業管理。在確保系統始終有備用電源的前提下，可有效轉移聯絡線上T接變電所的負荷，提高了系統運行靈活性和可靠性。

[1]國家電力調度通訊中心.電力系統繼電保護實用技術問答[M].北京：中國電力出版社，2000.

[2]電力系統繼電保護與安全自動裝置整定計算[M].北京：中國電力出版社，1990.

[3]杜浩良，何云良.備用電源自投裝置的遠配合原理完善[J].浙江電力，2008，27（6）:20-23.