廣州換流站站用電與備自投配合問題探討

張倩++林康照

摘 要：本文介紹了廣州換流站站用電系統及備自投運行方式，詳細分析了備自投系統的切換邏輯和投切判據以及其設定值與配合邏輯。并以換流站站用電系統實際可能發生的事故對備自投系統進行檢驗。根據分析，現有的備自投與站用電系統之間存在配合問題。該文從修改保護出口矩陣、改進系統閉鎖邏輯兩方面入手，對備自投提出了改進方案。實際檢驗證明，該文采用的解決方案可有效解決站用電系統與備自投之間的配合缺陷，消除站用電系統部分故障對換流站安全運行帶來的隱患。

關鍵詞：換流站 站用電系統 備自投 配合

中圖分類號：TM721 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（c）-0094-02

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的可靠性而裝設的自動裝置，當工作電源因故障或者其他原因消失后，備自投迅速地將工作電源回路斷開，并將備用電源或者其他正常工作電源投入工作。隨著電網規模不斷擴大，電力系統網絡網絡結構日益復雜，為保證供電的可靠性[1]，備自投在變電站尤其是換流站中得到了廣泛的應用，備自投與站用電系統的配合對換流站的穩定運行有著極大的影響。該文將針對500 kV廣州換流站備自投與站用電系統在現場運用中遇到的一些問題進行分析和探討。

1 廣州換流站站用電系統及備自投介紹

1.1 站用電接線方式介紹

廣州換流站站用電10 kV系統采用三回電源供電方式（圖1所示），第I、II回電源為主電源，第III回電源為備用電源。第I回電源取自站內220 kV配電室20D47間隔，經220 kV站用變壓器21B，降壓后供10 kV母線 I段101母。第II回電源取自站內220 kV配電室20D48間隔，經220kV站用變壓器22B，降壓后供10 kV母線II段102母。第III回電源取自江村變電站，經10 kV地埋式電纜向隔離變壓器10B供電，10B帶10 kV母線III段103母充電備用[2]。

1.2 廣州站備自投邏輯介紹

廣州換流站備自投系統由南瑞繼保公司提供。該套系統比較特殊，備自投邏輯在站控中實現，沒有單獨的備自投裝置。備自投的運行邏輯是（圖2所示）：當系統備自投功能投入時，檢測到進線21B、10B、22B有一路或多路失壓，并且持續時間達1秒，系統自動發出投切相關開關命令，將失壓進線隔離；當失壓線路故障排除，系統檢測到該線路恢復電壓，則自動發出投切相關開關命令，將進線恢復到正常工作狀態[3]。切換邏輯如圖2。

備自投判斷電壓是否正常的邏輯為：當出線開關在分位時，若進線電壓正常則該回電壓ok；若出線開關在合位時，則判斷母線電壓是否正常，若正常則改回電壓ok。

2 換流站備自投定值與配合邏輯設定

換流站的站用電系統直接給換流閥冷卻系統（簡稱閥冷）供電，一旦閥冷系統失電，將導致直流閉鎖，所以換流站的備自投系統的定值設定不僅需要與外接線路保護的定值配合，更要與閥冷系統配合。所以目前換流站備自投定值整定原則為：

本側無壓：應高于閥冷系統電源失壓定值。

鄰側有壓：考慮與本側無壓定值配合。如閥冷系統電源失壓定值為0.80Un，則閥冷系統電源失壓定值可取0.85Un，鄰側有壓定值取0.9 Un。

低電流：I=0.04In（In為二次額定電流，1A或5A）。

動作時間Tb與閥冷失電后跳閘時間T配合，同時應大于進線重合閘時間及后備保護動作閉鎖自投時間。

Tb=T-△T-Th，△T取0.1～0.2 s；

Th為備自投跳閘與合閘的間隔時間，取0.15～0.2 s；

Tb最低不小于0.1 s[4]。

備自投閉鎖：站用變低壓側過流保護I、II段動作時，應及時閉鎖備自投。

3 廣州換流站站用電與備自投配合存在的問題

目前廣州換流站備用站用變保護為南瑞的RCS-9679C保護裝置，該保護裝置沒有專門備自投閉鎖出口。目前備用站用變閉鎖備自投的方式是將RCS-9679C保護裝置遠方信號“保護動作”信號接到備自投中，備自投動作后僅閉鎖高壓側進線開關，不閉鎖低壓側出線開關及母聯開關。這樣的設計存在以下問題：

（1）依照相關規程規定，變壓器差動、非電量、高后備動作時不應閉鎖備自投。當主變故障引起差動、非電量、高后備動作時，因為是切除了各側開關，不存在向故障點倒送電流的情況，備自投應合上分段開關，恢復失壓母線的負荷。當主變低壓側后備保護動作時，證明故障點不在主變范圍內，而是在下一級回路，此時保護應當閉鎖備自投。由于RCS-9679C保護裝置不管何種保護動作都會發出“保護動作”信號，這樣備自投無法區分到底是哪一類型保護動作，無法正確發出閉鎖命令。

（2）備用站用變動作后發命令給備自投，閉鎖高壓側進線開關，不閉鎖出線開關（13DL）。由備自投裝置邏輯可發現，當備用站用變低壓側過流I段保護動作時，保護僅跳開低壓側出線開關，備用站用變進線開關依然處于合位。備自投收到保護動作信號后，出口閉鎖高壓側出線開關。由于高壓側出線開關沒有跳開，低壓側開關跳開后故障被切除，進線電壓電壓恢復正常，此時備自投將判定低壓側出線開關滿足合閘條件（表一所示），經過延時后，滿足13DL合閘所有連鎖條件，備自投發命令將低壓側出線開關再次合上。

由于此時低壓側母線故障尚未消除，保護會再次動作跳開低壓側開關，如此循環，開關將在短時間內多次分合，極有可能導致開關損壞。

（3）三回站用變低壓側過流保護動作都不閉鎖母聯開關。當變壓器低壓側后備保護動作，說明低壓側母線有故障或低壓側的出線有故障而開關未動，造成越級跳，如果此時不閉鎖備自投那么備自投將合上母聯開關，故障點將再次受到短路電流的沖擊。考慮到極端情況下，廣州換流站備用電源不可用（10B退出），此時若101 M發生故障，11DL跳開，若此時不能及時閉鎖備自投，備自投將自動將012DL、013DL母聯開關合上。故障將會轉移到正常工作的103 M上，導致12DL也會跳開，這樣整個站用電系統將失去電源，從而導致閥冷失電，直流系統ESOF（緊急停運）。

4 解決方法

為解決廣州換流站站用電與備自投配合上存在的問題，考慮從以下兩方面入手：（1）鑒于備用站用電保護RCS-9679C保護裝置沒有專用備自投閉鎖出口，可考慮修改保護的出口矩陣，將矩陣的出口1（圖3所示）改為閉鎖備自投出口，重新鋪設電纜之備自投系統作為閉鎖備自投的開入，通過矩陣可以保證僅低壓側過流保護I、II段動作時才會閉鎖備自投。

（GL1：高壓側過流保護I段；GL2：高壓側過流保護II段；GL3：高壓側過流保護III段；DL1：低壓側過流保護I段；DL2：低壓側過流保護II段；DL3：低壓側過流保護III段；CK1：閉鎖備自投；CK2：跳變壓器各側開關；CK3：跳變壓器低壓側出口開關），（2）改進備自投系統的閉鎖邏輯，將備用站用電閉鎖備自投邏輯的信號定義為“BUS103_I

CB_BLOCK”并引入母聯開關及低壓側出線開關閉鎖邏輯中，實現備自投低壓側保護動作時可靠閉鎖低壓側出線開關及母聯開關。

5 結語

該文介紹了廣州換流站站用電系統及備自投系統的總體概況，分析了換流站站用電系統和備自投的配合關系。針對廣州站目前站用電系統與備自投存在的邏輯缺陷，提出了實際有效的解決方案。

參考文獻

[1] 陳茂英.110kV備自投裝置應用中的相關問題探討[J].實用技術與管理，2014（1）：43-47.

[2] 超高壓廣州局.廣州換流站運行規程[Z].超高壓廣州局，2014.

[3] 南瑞繼保.交流站控系統設計規范[Z].南瑞繼保，2009.

[4] 超高壓輸電公司.超高壓輸電公司繼電保護整定業務指導書[Z].超高壓，2014：20-21.endprint