備自投在地區電網中的多元化應用

【摘 要】備用電源自動投入裝置（簡稱“備自投”）是一種對提高電網供電可靠性切實有效的安全自動裝置，已廣泛應用于地區電網中。隨著電網的發展、新技術的應用以及供電可靠性的需求，備自投的應用也呈現出多元化的發展態勢。本文介紹備自投在地區電網中的多種應用情況，通過不同運行方式及邏輯功能等的分析，比較各類備自投的優缺點，為電網建設、方式調整、備自投安裝等提供借鑒。

【關鍵詞】備自投；地區電網；供電可靠性

0 引言

備用電源自動投入裝置（簡稱備自投）是電力系統中為了提高供電可靠性而裝設的一種安全自動裝置，當工作電源因故障或其他原因消失后，備用電源自投裝置迅速地將工作電源回路斷開，并將備用電源或其他正常工作電源投入運行，從而避免用戶或變電站停電。

隨著電網規模不斷擴大，電力系統網絡結構日益復雜，為保證供電可靠性，備自投在電力系統尤其在110kV地區電網中得到廣泛應用。

1 備自投概論

1.1 備自投裝置的基本要求

1）失去工作電源后，自動投入裝置應只允許備用斷路器動作一次；

2）備用電源不滿足有壓條件，備自投裝置不應動作；

3）備自投動作時間應避開重合閘動作時間；

4）若因設備故障（如母線），保護動作或保護拒動而引起相鄰后備保護（如變壓器后備保護）動作切除工作電源的時候，應閉鎖備自投裝置；

5）在以下情況之一時，備自投裝置應可靠不動作：由人工切除工作電源；工作電源電壓互感器二次側熔斷器熔絲熔斷或回路斷線；備用斷路器（母線聯絡斷路器）運行；裝有備自投裝置的近區發生故障（備自投裝置整定時限上應保證故障先由保護切除）。

1.2 備自投裝置的充電條件

1）備自投裝置功能壓板在投入狀態；

2）工作電源和備用電源正常，符合有壓條件；

3）工作斷路器和備用斷路器位置正常，即工作斷路器在運行狀態，備用斷路器在熱備用狀態；

4）放電條件不成立，在滿足全部充電條件后，備自投裝置在充電狀態，具備備自投功能。

1.3 備自投裝置的放電條件

1）備自投裝置功能壓板在退出狀態；

2）備用電源不滿足有壓條件；

3）工作斷路器由人為操作斷開或手動跳閘繼電器動作；

4）備用斷路器在運行狀態；

5）工作斷路器拒跳或備用斷路器拒合；

6）母差保護或變壓器后備保護動作，跳開工作斷路器；

任一放電條件滿足，備自投裝置在放電狀態，閉鎖備自投。

2 備自投在電網中的應用

2.1 進線備自投

目前110kV電網中的變電站大多采用單母不分段、單母分段及內橋接線結構，有兩回及以上進線，正常方式為一回運行，另一回或兩回備用，為實現進線備自投提供有利條件，也使其成為備自投應用最為廣泛的功能之一。

2.1.1 方式說明

某變電站由110kV進線1供電，110kV進線2備供，即1DL開關運行、2DL開關熱備用，110kV備自投投入運行。如圖1所示。

圖 1 進線備自投應用示意圖

2.1.2 備自投邏輯

110kV進線1永久性故障，變電站失壓，備自投動作，斷開1DL開關，合上2DL開關，恢復變電站供電。

進線備自投優點為邏輯簡單，判斷準確，有多年可靠的運行經驗，但其缺點是功能單一，不適合在多個變電站手拉手的電網中運行。

2.2 內橋接線備自投

在內橋接線結構的變電站中應采用內橋接線備自投，正常方式為兩個開關運行，另一個開關備用，通過方式調整可實現內橋備自投或進線備自投功能，滿足不同運行方式下的電網供電需要。

2.2.1 方式說明

某變電站110kV母聯3DL開關熱備用，110kV進線1、進線2各供一段母線，即1DL、2DL開關運行，110kV備自投投入運行。如圖2所示。

圖 2 內橋接線備自投應用示意圖

2.2.2 備自投邏輯

110kV進線1永久性故障，變電站110kVⅠ段母線失壓，備自投動作，斷開1DL開關，合上3DL開關，恢復110kVⅠ段母線供電。同理適用于110kV進線2故障。

另外，若3DL、1DL開關運行，2DL開關熱備用，可實現進線備自投功能。

內橋接線備自投優點為功能強大，兼具內橋備自投及進線備自投功能，運行中方便靈活，但其缺點是二次接線復雜，操作時還需注意備自投功能切換等問題。

2.3 10kV母聯備自投

在多臺主變供電的變電站中往往采用10kV備自投保證供電的可靠性，10kV備自投整定的動作時間應大于110kV備自投的動作時間，如上一級110kV備自投動作并恢復供電后，則10kV備自投應不動作。

2.3.1 方式說明

某變電站雙主變運行，#1、#2主變各供10kV一段母線，即10kV母聯6DL開關熱備用，10kV備自投投入運行。如圖2所示。

2.3.2 備自投邏輯

110kV進線1永久性故障，變電站110kVⅠ段母線失壓，若110kV備自投動作不成功，則造成10kVⅠ段母線失壓，10kV備自投動作，斷開4DL開關，合上6DL開關，恢復10kVⅠ段母線供電。同理適用于110kV進線2及單臺主變故障。

10kV母線備自投優點為大幅提高10kV配網的供電可靠性，但其缺點是負載較重的變電站不能投入10 kV備自投，因當備自投動作后負荷將全部切換給另一臺主變供電，有可能造成主變過載。

2.4 遠方備自投

常規的備自投往往只能滿足一個變電站的供電可靠性，對于110kV網絡閉環上串接兩個及以上的變電站，需引入遠方備自投，通過裝置的遠方通信功能，實現多個變電站之間的電壓、電流、開關位置等信息的交互，實現多個變電站的互備，即滿足了方式調整的靈活性，也保證了各站的供電可靠性。

2.4.1 方式一說明

110kV線路1供電變電站1，110kV線路3供電變電站2，110kV線路2由變電站1充電至變電站2，即1DL、2DL、4DL開關運行，3DL開關熱備用。如圖3所示。

圖 3 遠方備自投方式一應用示意圖

2.4.2 備自投邏輯

（1）110kV線路1永久性故障，變電站1失壓，遠方備自投動作斷開1DL開關，并向變電站2發送遠方合3DL開關命令；變電站2接收到遠方合閘命令后，遠方備自投動作，合上3DL開關，恢復變電站1的供電。

（2）110kV線路3永久性故障，變電站2失壓， 遠方備自投動作斷開4DL開關，合上3DL開關，恢復變電站2的供電。

2.5 方式二說明

110kV線路1供電變電站1，并經110kV線路2供電變電站2，110kV線路3空載運行，即1DL、2DL、3DL開關運行，4DL開關熱備用。如圖4所示。

圖 4 遠方備自投方式二應用示意圖

2.6 備自投邏輯

（1）110kV線路1永久性故障，變電站1、變電站2失壓，遠方備自投動作斷開1DL開關，并向變電站2發送遠方合4DL開關命令；變電站2接收到遠方合閘命令后，遠方備自投動作，合上4DL開關，恢復變電站1、變電站2的供電。

（2）110kV線路2永久性故障，變電站2失壓， 遠方備自投動作斷開3DL開關，合上4DL開關，恢復變電站2的供電。

遠方備自投廣泛應用于各種電壓等級的手拉手式電網接線方式，只需對傳統備自投邏輯進行修改或重新設計，并增加一些開關量輸入即可實現，從而提高電網的靈活性和可靠性。其缺點是備自投、重合閘及保護裝置之間的配合需經大量模擬試驗以驗證其可靠性和正確性，同時當參與遠方備自投的任意一條線路檢修或停電時，備自投均需退出，從而降低了供電可靠性。

3 結論

隨著社會經濟的發展，城鄉電網規模不斷擴大，電網結構日趨復雜，居民對供電可靠性的要求逐漸提高，而地區電網大多采用環網供電，開環運行的方式，因此，備自投已成為電力系統保證電網穩定性和供電可靠性的重要手段。

電網的發展、新技術的應用加速備自投多元化的發展，以滿足電網不同運行方式下的供電需求。實際應用中，應根據電網規劃、方式安排的需要，選擇合適的備自投裝置，發揮其最大功效，為地區電網的安全、穩定、可靠、經濟運行提供有力保障。

【參考文獻】

[1]唐海軍，楊承衛，姚翔，等.電網備用電源自動投入的實踐與思考[J].電力自動化設備，2005，36（8）：99—10.

[2]馬小珍.兩種備自投裝置的邏輯分析與改進[J].現代電力，2010，27（1）：53—55.

[3]杜景遠，崔艷.微機備自投在濟南電網中的應用[J].繼電器，2001，29（9）：40—42.

[4]任祖怡，竇乘國，許華喬.新型智能備用電源自投裝置[J].電力系統自動化，2003，27（9）：86-87.

[5]何雄，宋會平.備用電源自動化投入裝置在荊州電網的運用[J].湖北電力，2005，29（2）：10-12.

[責任編輯：劉帥]