“兩站三線”供電方式的備自投研究

宋強，陳偉，劉書良，崔天依

（1.國網河南省電力公司焦作供電公司，河南　焦作　454000；2.西安交通大學，陜西　西安　710000）

?

“兩站三線”供電方式的備自投研究

宋強1，陳偉1，劉書良1，崔天依2

（1.國網河南省電力公司焦作供電公司，河南焦作454000；2.西安交通大學，陜西西安710000）

〔摘 要〕介紹了當前110kV變電站備自投的動作方式，指出在“兩站三線”方式供電的電源故障時，原備自投動作方式將導致其中1個變電站失壓。針對上述情況，提出通過增加自投動作邏輯來實現2條電源進線雙向自投的解決方案。該方案提高了備自投的靈活性和可靠性，保障了供電可靠性，對于“兩站三線”供電方式的變電站具有借鑒意義。

〔關鍵詞〕變電站；兩站三線；備自投；動作邏輯；雙向自投

0　引言

備用電源自動投入裝置是指當工作電源因故障被斷開后，能自動且迅速地將備用電源自動投入的一種裝置，簡稱備自投。長期以來備自投為保證電力系統安全穩定運行發揮了重要作用。傳統的備自投是針對單個變電站進行配置的，雖然有利于備自投本身動作的可靠性，但不利于系統整體控制行為的實時協調和優化。下文針對“兩站三線” 供電方式，提出了一種全新的雙向自投方案，通過利用2個相鄰單電源、饋線聯絡供電方式的終端變電站電源進線與雙端備自投裝置進行統一協調控制，對整體進行優化，在事故發生時可靠快速響應，從而消除事故帶來的不良影響。

1　系統接線及故障經過

1.1系統接線

某地區焦南和月季變電站一次系統接線如圖1所示。

（1）110kV焦南變電站正常供電負荷為48MW，東、西母單母分段、并列運行，110kV自投裝置正常投入，110kV電源進線為覃南2，110kV聯絡線為南月1，1號和2號主變分別帶10kV I段和II段母線運行。該變電站自投方式定義為：覃南線為進線1、南月線為進線2，當檢查到覃南線無電流，110kV母線失壓時，南月1自投動作合閘供電。

（2）110kV月季變電站正常供電負荷為60MW，東、西母單母分段、并列運行，110kV自投裝置正常投入，110kV電源進線為修月2，110kV聯絡線為南月2，1號和2號主變分別帶10kV I，II段母線運行。該變電站自投方式定義為：南月1開關充電運行，南月2開關備用，修月2為進線1、南月2為進線2，檢查到修月線無電流，當南月線有壓啟動自投時，南月2自投動作合閘供電。

上述2個變電站均將南月線作為各自的備用電源，但是南月線只能通過運行方式調整為焦南變的備用電源或月季變的備用電源，無法同時作為2個變電站的備用電源。從負荷性質分析，焦南變帶有2所醫院、1個部隊、1個鐵路配電所等負荷，月季變帶有3所醫院、3座大型商場等負荷，這些都是重要負荷，都需要保電。《國家電網公司十八項重大反事故措施》第15.5.11條指出：“針對電網運行工況，加強備自投的管理，任何情況下不得中斷對用戶的供電。”

圖1　焦南和月季變電站一次系統接線

1.2故障經過

2014-05-13T09：10，距月季變修月線出口1.85km處發生導線對水泥車放電事件，導線燒斷，修月1保護動作于跳閘。110kV備自投動作跳修月2，0.1s后因為南月2線路無壓（月季變作為焦南變的備用電源，南月2開關處于備用狀態），備自投未合閘，造成月季變失壓，供電中斷37 min后恢復。

2　變電站備自投技術要求

《城市電網安全性評價查評依據》第5.3條指出：“工作電源或設備上的電壓，不論因何種原因消失，除有閉鎖信號外，備自投均應動作，且備自投應保證只動作1次”。

備自投分為內橋斷路器備自投、進線備自投、變壓器備自投、三主變壓器四分段（均衡負荷）備自投4種。微機型備自投通過邏輯來實現只動作1次要求的自投，備自投動作邏輯的控制條件分為3類：充電條件、閉鎖條件、啟動條件。即在所有充電條件均滿足，且無閉鎖條件時，經一固定延時完成充電，一旦出現啟動條件即動作出口。

經一定的充電時間主要是考慮到如下2點：

（1）等待故障造成的系統擾動充分平息，認為系統已經恢復到故障后新的穩定狀態；

（2）躲過對側相鄰保護最后一段的延時和重合閘最長動作周期，以免合閘在故障上造成開關跳躍和擴大事故。

上述4種備自投均為變電站內的備用電源自動投入，帶有一定的局限性。在“兩站三線”供電方式下，電源進線跳閘后、通過聯絡線供電可能造成單座變電站供電中斷。通過采用2個110kV變電站電源進線相互配合來實現雙向自投，可避免“兩站三線”供電方式下的供電中斷，跳出傳統備自投的局限。

3 “兩站三線”備自投方式改進

3.1改進思路

為解決單個變電站備自投運行方式的局限，使用2個110kV電源進線來實現雙向自投，即將覃南1、修月1同時作為焦南變及月季變的主電源及備用電源，相當于將2個變電站看成1個變電站，將聯絡線南月1、南月2看成1個母聯開關。其中，南月1處于合閘位置，焦南變失壓，備自投僅跳閘不合閘，通過月季變備自投動作對南月2合閘供電；月季變失壓，月季變自投動作對南月2合閘，通過焦南變供電。

3.2運行方式及備自投時間設定

將覃南2、修月2作為2個電源，正常投入運行，南月1開關充電運行，南月2開關同時作為2個變電站的備用電源投入合閘開關。

焦南變備自投型號為WBT-821B/G/R1/F，備自投動作時間設定為6.5s（備自投動作跳閘時間）；月季變備自投型號為CSC-246，備自投動作時間設定為8s（與焦南變備自投配合時間及自身失壓合閘時間）。

3.3備自投動作方式

（1）焦南變備自投動作方式為：當覃南線失壓，檢查到覃南線無電流、母線失壓時，備自投動作且僅動作1次，經6.5s延時后跳開覃南2，隔離故障點。

（2）月季變對焦南變失壓備自投動作方式為：月季變CSC-246備自投保護需要新增失壓合閘邏輯，該邏輯檢查到南月線失壓時，備自投經8 s延時后動作合南月2開關，該備自投與焦南變備自投配合使用，動作時間較焦南變延長1.5s。通過修月1，月季變實現對焦南變（修月1對覃南1）的備自投。

（3）月季變本身失壓備自投動作方式為：當修月線失壓，月季變備自投跳開修月2開關，檢查到南月線有壓時，合上南月2開關，即可對月季變供電。為防止PT斷線使備自投誤動，取修月線電流作為線路失壓的閉鎖判據。當修月線失電，CSC-246備自投方式2（進線備自投）動作邏輯1經8 s延時后跳修月2，自投裝置檢查修月2開關跳開后，CSC-246備自投方式2（進線備自投）動作邏輯2 經0.1s延時后對南月2開關自投動作合閘。通過覃南1，焦南變實現對月季變（覃南1對修月1）的備自投。

4　結束語

通過總結備自投動作的條件、依據，并深入分析目前廣泛應用的變電站備自投動作方式，指出當“兩站三線”供電方式的電源故障時，該備自投動作方式將導致其中1個變電站失壓。針對上述情況，跳出單個變電站，著眼于電網全局，提出了通過2 個110kV變電站的電源進線實現雙向自投的解決方案。該方案針對性強，在該地區執行后，運行狀況良好，實現簡單，對于提高電網供電可靠性，提升備自投功能具有重要意義。

參考文獻：

1 張志梅.淺談備自投對電力系統安全運行的影響［J］.河南科技，2013，29（22）：118.

2 陳勇，姚玉斌，夏翔，等.考慮備自投的地區電網靜態安全分析設計與應用［J］.電力系統自動化，2004，28（19）：84-87.

3 劉丹.備用電源自投裝置之間的配合［J］.農村電氣化，2009，16（3）：16-17.

4 程衛軍.牽引變電所備自投試驗順序的擇優方案［J］.電氣化鐵道，2012，23（6）：29-31.

5 劉亞玉.分析備自投裝置的啟用與運行接線方式關系［J］.電力系統保護與控制，2007，35（19）：73-75.

6 劉利華.二次回路［M］.北京：中國電力出版社，2010.

7 栗維勛，齊雅彬，呂凡.一起110kV備自投裝置異常動作的分析［J］.電力安全技術，2011，13（11）：60-61.

收稿日期：2015-08-03；修回日期：2016-02-23。

作者簡介：

宋強（1977-），男，工程師，主要從事電力系統分析與控制、繼電保護及自動裝置的動作分析等研究工作，email：wwdhthk@ sina.com。

陳偉（1977-），男，助理工程師，主要從事電力系統分析與控制、繼電保護及自動裝置的動作分析等研究工作。

劉書良（1982-），男，工程師，主要從事電力系統分析與控制、繼電保護及自動裝置的動作分析等研究工作。

崔天依（1996-），女，本科，主要從事電力系統分析、自動化控制的原理和方法、自動化技術和集成技術以及其在各類控制系統中的應用研究工作。