110kV遠方備自投在電網中的應用分析

摘要：文章針對鏈式電網結構存在就地備自投不能同時投入運行的問題，提出了一種遠方備自投的解決方法。利用光纖通道，在遠方備自投裝置之間相互交換信息，實現多個變電站之間的備自投功能配合，提高了供電的可靠性。

關鍵詞：遠方備自投；開環點；信息流；鏈式電網結構；光纖通道 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM762 文章編號：1009-2374（2016）34-0055-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.34.027

110kV鏈式電網接線中，變電站就地備自投在實際應用中不能避免上級電站負荷損失的局限已越來越被大家所熟知。為了更好地解決110kV鏈式電網接線中變電站的供電可靠性問題，研究出一種適應性及推廣性均更強的通用的遠方備自投裝置顯得尤為必要。

1 鏈式電網結構

以臺山地區某片電網為例，如圖1：

對于110kV電磁環網，按參考文獻[1]中分析，為繼電保護配置簡化、上下級保護定值配合，同時有利于經濟運行，還要避免系統熱穩定與動穩定破壞，必須開環運行。因此正常運行時，在220kV臺山站、唐美站之間的DL2至DL9總有一個DL斷開成為開環點（實際運行D站DL7為開環點，即DL7正常斷開，處于熱備用狀態）。

2 變電站常規備自投裝置不能同時投入

第一，常規備自投裝置功能主要是檢測110kV側主供電源失壓，裝置自動投入備用線路或母聯開關，恢復失壓母線所帶負荷供電。如圖1所示，當D站進線L3失去工作電源時，該站裝設的備自投裝置經過檢測、判斷、比較而啟動，先隔離故障跳開DL6，后合上DL7，D站經L4支路（轉E站）供電，備自投過程結束。

第二，對于B站其工作電源失去時情況就不一樣。盡管也裝有備自投，這時是不起作用的，只有在電網運行方式改變，如DL2或DL3作為開環點時，其備自投才能發揮作用；C站、E站的情況與B站相似。因此，在此種方式下，當B、C站由于線路故障同時失去電源側（A站）工作電源時，無法依靠本站備自投盡快恢復供電。只有通過調度遠方操作分開DL2至DL6，隔離電源側故障，再由DL7至DL3逐一合上才能恢復對B、C兩站的供電。

解決上述問題的有效方法是運用先進的光纖通信技術，使這幾個站的備自投裝置互相聯系，實現遠方備自投功能。當電源線路發生故障時，它們將自動互相交換信息，改變有關變電站開關的狀態，快速恢復失電變電站的供電能力。

3 遠方備自投的功能分析

3.1 遠方備自投包含的功能

遠方備自投功能主要是檢測本地主供電源失壓后，無備用電源時向遠方站點發送合閘命令，通過遠方站點合閘恢復本地供電；收到遠方站點的合閘命令請求，直接合上備投電源給遠方站點供電。

通過對線路運行方式的分析，可以判斷裝置需要的功能包括：常規的線路備自投、常規的母聯備自投、遠方備自投三種。三種方式能根據接入的回路狀態與接受到的相鄰裝置信息進行自動切換。下面結合某公司FWK-J型110kV側備用電源自投裝置具體分析實現的情況。

3.2 遠方、就地備自投方式下的KRU動作判據

標準化的110kV備自投裝置“啟用KRU動作判據”控制定值（“K”指合后位置信號KKJ、“R”指重合閘、“U”指零序和負序電壓），能在上一級穩控執行站采取切負荷措施后，閉鎖自投功能。具體的動作邏輯見圖2：

3.2.1 裝置檢測到主供單元的開關位置與合后位置信號不對應。

3.2.2 任一非檢修母線電壓滿足重合閘波形。

3.2.3 至少40ms內滿足任一非檢修母線的負序電壓大于“故障下母線負序電壓門檻值U2”（TV斷線的母線不得參與判別）。

3.2.4 至少40ms內滿足任一非檢修母線的零序電壓大于“故障下母線零序電壓門檻值3U0”（TV斷線的母線不得參與判別）。

3.3 遠方備自投裝置通道的配置

如果要接受相鄰裝置的信息，須配置兩路通信通道，用于和相鄰站點的備自投裝置通信。如圖3所示的網絡連接（虛線所示），通道1用于和左側站點進行通信，通道2用于和右側站點進行通信。

3.4 遠方備自投通信傳送的信息流

3.4.1 遠方備自投功能充電前的信息流（A信息流）。仍以圖1為例，DL7為開環點，裝置在未完成遠方備投充電前，判斷是否滿足本地線路備投或母聯備投的充電條件，然后向相鄰裝置連續發送“是否有開環點”的信息，見圖3。

3.4.2 開環點完成遠方備自投功能充電后的信息流（B信息流）。當D站就地備自投充電完成后，在遠方備投充電延時時間內連續收到相鄰兩裝置的A信息流狀態均滿足“無開環點”且裝置不滿足放電條件、沒有接收到各種放電信息流，則本站判為“遠方備投充電成功”，并向相鄰裝置發送遠方充電成功信息，見圖3。

未完成遠方備投充電的裝置若收到其中一側通道的“遠方備投充電成功”信息（B信息），則本站判為“遠方備投充電成功”；待本站遠方備投充電完成后，若另一相鄰站點仍持續向其發送A信息流，則向該相鄰站點轉發該B信息流。

3.4.3 “無流無壓”信息流（C信息流）。當遠方備自投方式充電完成的非開環點裝置滿足無流無壓條件超過延時時，備自投裝置啟信向開環點所在側對應的相鄰裝置連續發送“無流無壓”信息（即C信息流），如圖4所示：

3.4.4 “遠方備投動作允許”信息流（D信息流）。如圖4所示，滿足“無流無壓”條件后，僅由未收到C信息流的失壓B站點裝置進行KRU判據判別，滿足判據該裝置則延時100ms發送D信息流；收到C信息流的失壓站點裝置不進行KRU判據判別，則等待D信息流的到來。

3.4.5 遠方功能動作過程配合的信息流（E信息流）。遠方備投充電成功的非開環點裝置在滿足遠方功能的啟動動作條件后，在動作跳主供元件并檢測到相應的主供元件均已跳開后，往開環點方向向相鄰裝置持續發送“備自投已動作”信息（即E信息流，連續發送，直至備自投放電后返回）。

4 遠方備自投動作過程實例分析

事前方式：按照圖1的運行方式，DL1至DL6開關合位，DL8至DL10開關合位，D站DL7開關熱備用，為開環點；B、C、D站各備自投裝置充電完成。動作過程（見時序圖5）：

某時刻A站與B站間的線路發生永久性故障，B、C、D站失壓，B、C、D站裝置啟信發送信息流。

B站裝置失壓后經Tq延時發令跳DL2開關，檢測DL2開關在分位后，裝置發令切負荷線路和小電源并等待Tt延時，隨后檢測到母線電壓恢復，報備自投成功。

C站裝置失壓后經Tq延時發令跳DL4開關，同時發令切負荷線路和小電源，隨后檢測到母線電壓恢復，裝置經Tw延時合DL4開關，并報備自投成功。

D站裝置失壓后經Tq延時發令跳DL6開關并切除負荷和小電源，再經Tt等待延時后合DL7開關，母線電壓恢復后再合上DL6開關。

5 結語

遠方備自投功能適用于雙端供電電源、單回或雙回鏈式串供的網架系統，系統有且只有一個開環點。通過分析。可以看出，在上述的4個110kV變電站安裝遠方備自投裝置后，在一定程度上可以避免全站失壓的情況出現，該地區的供電可靠性得到有效提高。僅增加二次設備投資，就彌補了一次網架的不足，對類似變電站備自投改造有一定的借鑒意義。

參考文獻

[1] 成濤，成連生.電力系統的電磁環網運行[J].華中電力，2001，（6）.

[2] 唐海軍.基于光纖通訊的遠方備自投設計與實現[J].繼電器，2006，34（4）.

[3] 季學軍，周愛敏.利用縱聯保護通道實現遠方備自投的方案[J].江蘇電機工程，2004，23（5）.

[4] 崔風亮，周家春.遠方備用電源自動投入裝置[J].電力自動化設備，2002，22（9）.

[5] 余濤，黃煒，胡細兵.地區電網廣域備自投控制系統的研制[J].電力自動化裝置，2011，31（3）.

作者簡介：張春湖（1979-），男，廣東開平人，廣東電網有限責任公司江門供電局工程師，研究方向：電力系統繼電保護安裝、調試及維護。

（責任編輯：蔣建華）