某變電站110kV線路備自投異常動作分析

摘 要：針對110kV變電站線路備自投裝置實際應用問題，以某變電站110kV線路備自投異常動作為例，分析了異常動作發生的主因，提出相應的對策，望對類似變電站管理工作有所借鑒。

關鍵詞：備自投；異常動作；原因分析；解決對策

引言

隨著電力自動化進程的不斷深入，國內大多數區域變電站基本實現了自動化，110kV電源備自投是電力自動化標準配置。備自投裝置能夠大大改善網絡結構，增強其運行可靠性，降低線路故障發生對地區正常供電的影響。然而，備自投裝置在實際應用過程中，出現多起異常動作情況，以事例分析變電站為例，其備自投裝置在近兩年動作共7次，其中成功5次，失敗2次。總結失敗動作發生的原因，主要為正常動作程序被打斷，不能完成預期工作設置，故而造成短時間的供電故障。

1 110kV線路備自投概述

圖1所示為某變電站110kV主接線簡圖，其中甲線為該變電站的主線，乙線為備用線路。一旦主線路所在回路發生故障，變電站備自投裝置就會自行開始檢測啟動條件；如條件滿足備自投啟動，則備自投裝置進入啟動倒計時。備自投進入啟動倒計時會經歷兩個階段的判別與行動：首先如果故障線路重合成功，則備自投裝置停止啟動；否則經歷第二時段的延時后，備自投裝置判別為主線路永久性故障，斷路器不能正常重合，備自投裝置會向主線斷路器發出跳閘脈沖，向乙線斷路器發出合閘脈沖，確保在主線不能正常工作的前提下變電站正常運行。

2 異常動作發生經過

2014年12月7日10時50分，變電站主線（甲）發生瞬間故障，導致線路兩側保護裝置執行保護命令而發生跳閘動作。甲線跳閘發生后需經過一定時長延時（設定為1.5s）才能重合，而變電站備自投裝置能夠實現加速跳閘出口，可在跳閘動作發生后的瞬間便啟動，并向主線斷路器發出跳閘脈沖。這種沒有經過延時就發出跳閘脈沖，導致備自投裝置與主線重合閘裝置瞬間閉鎖，導致失壓事故的發生。除瞬間故障外，變電站主線還發生一起永久性故障，電源側斷路器重合閘失敗，本側斷路器雖能夠重合，而不能正常供電。裝置在成功經歷第一時段延時后，在第二時段動作失敗，即備自投裝置發出主線路跳閘脈沖，下一步輔線斷路器合閘無法正常執行。

3 原因分析

3.1 自動裝置動作與閉鎖配合失敗

圖2所示為該變電站主線斷路器控制系統，其包括斷路器控制回路、閉鎖備自投與閉鎖重合閘。分析該斷路器控制系統邏輯可知，備自投跳閘脈沖都能與主線路手動跳閘回路相聯，斷路器動作命令都受到備自投裝置脈沖的影響。一旦接收到備自投裝置的跳閘脈沖信號，手動跳閘、繼電器1HJ與2HJ會發生相應動作，其中之一的1HJ1節點會閉鎖備自投裝置；而1HJ2會在1HJ1執行動作的同時，閉鎖重合閘自動裝置。這種邏輯方式造成的影響為：只要備自投裝置一發出跳閘脈沖信號，手動跳閘閉鎖備自投回路與手動跳閘閉鎖重合閘回路會同時接通，不能按照預期設計程序進行下一步動作，導致動作不成功。

3.2 主線重合閘與備自投動作時間配合失敗

調查發現，變電站失壓事故發生的另一重要原因就是主線重合閘與備自投動作時間配合失敗。按照預期設定的時間配合過程，故障發生后變電站保護回路動作應經歷兩個時段：第一時段由主線重合閘裝置完成，時間延后斷路器1.5s；第二時段為備自投裝置發出跳閘脈沖，按預期設計，主線重合閘動作之后備自投裝置動作，時間上應延后4s。由此可知，故障發生后的主線保護動作整定時間為5.5s，而根據設備現場調試得出，備自投裝置跳閘脈沖幾乎在甲線斷路器斷開的同時發出，此為導致變電站失壓事故發生的主要因素。

3.3 信號不能及時回饋給備自投裝置

甲線發生故障后，備自投裝置會發出主線跳閘與輔線合閘脈沖，輔線合閘脈沖需在接收到主線斷路器跳閘信息之后進行，如信息回饋途徑受阻則無法進行下一步動作。而此次永久性故障導致失壓事故的發生就是回饋信號未及時傳達給備自投裝置造成的，此次延時時間為6s，而系統設定的延時時間為4s，超過設定時間范圍后將不再執行下一步程序。而信息回饋受阻主要是由于甲線斷路器在短時間內歷經“跳-合-跳”，致使信號未能及時傳達給備自投裝置。

4 問題解決方案及改進措施

4.1 簡化線路斷路器動作環節

分析主線斷路器控制系統邏輯可知，該備自投裝置回路邏輯較為混亂，應對線路的二次接線進行優化設計。首先，改變備自投跳閘脈沖出口接入點位置，將脈沖出口回路與保護跳閘回路相連。其次，增加閉鎖回路，為增加備自投裝置動作的可靠性，在線路中增加閉鎖主線的重合閘裝置。再者，改變先前主線跳閘位置繼電器TWJ接點，改為DL接點，避免中間環節信息反饋等出現故障；圖3所示為兩種方式下斷路器控制回路，顯然使用DL接點方式更能有利于信息的真實反饋。同時，退出終端保護裝置，在線路運行管理發生線路故障時，可在保護動作執行后重合閘復電，或依靠備自投裝置復電。

4.2 備自投裝置中設后加速程序

為避免甲線重合閘動作時間與備自投動作時間配合失敗情形的出現，在備自投裝置控制程序后加入后加速程序編碼。這種后加速控制方式的好處為分別管理主線與輔線斷路器，不需要原來保護動作的整定時間（延時5.5s），直接動作出口，實現變電站的瞬間供電恢復。備自投裝置控制程序中加入后加速程序，可與生產廠家進行聯系，由廠家技術員完成相應程序編程及調試工作。

4.3 加強運行管理

對回路安裝調試之前，應對備自投裝置工作原理進行充分地認識與了解，尤其是在定值整定階段，對于系統不必要功能要盡可能選擇退出；備自投裝置模擬傳動時，不應簡單地用模擬斷路器進行代替，此不能正常反應備自投裝置與真實斷路器的配合情況。與此同時，為提高備自投裝置動作成功率，線路終端保護裝置可選擇性退出，精簡二次回路配合環節。

5 結束語

110kV變電站線路備自投裝置在提高變電站運行可靠性方面發揮了巨大的作用，但由于其設計之初沒有按照各地實際情況進行調節，各邏輯環節在實際運行中會出現配合不嚴密的問題，對其正常功用的發揮造成影響。該110kV變電站線路備自投裝置二次回路接線設計中存在不合理性，后期在安裝調試、自投裝置程序等方面加以改善，線路故障后能夠迅速做出正確動作，大大提升了變電站運行可靠性。

參考文獻

[1]劉佐華.110kV變電站備自投動作不成功原因分析及補救措施[J].電力系統保護與控制，2009，2：91-92.

[2]張鵬程，張磊.河西變電站110kV線路備自投異常動作分析[J].寧夏電力，2009，3：9-11.

作者簡介：林振華（1989，2-），男，漢族，廣西陸川縣人，助理工程師，大學本科畢業，研究方向：電力系統自動化。