配電網電源備用自投方案及使用研究

梁國斌　趙　尚

(青島海洋電氣設備檢測有限公司,山東 青島 266101)

1　引言

目前，隨著電力自動化的迅速發展，對電力供電的可靠性要求也越來越迫切，為了保證電網的可靠供電，配電網一般都采用電源備用自投方案，即當主供電源發生故障時，能夠跳開主供電源開關，投入備用電源開關。毋容置疑，電源備用自投方案對于電網發生故障時快速恢復供電至關重要，然而因其方案和接入判據的選擇不當，會導致電源備用自投裝置誤判失靈，從而造成斷路器拒動、誤動甚至兩路電源的不同期并列等事故的發生。本文基于35kV、10kV配電網多種電源備用自投供電方案和接入電源備用自投裝置的各種判據的分析研究，對電源備用自投方案的使用具有重要的意義。

2　電源備用自投原理及方案

備用電源自投裝置是當工作電源因故障或其他原因失電后，能夠自動而迅速地將備用電源投入到工作中，從而使用戶不至于被停電的一種自動裝置，簡稱備自投裝置。備自投裝置是電源備用自投方案的主要設備，電源備用自投方案有母聯備自投、線路備自投、橋被投、變壓器被投等。配電網中最常用的電源備用自投方案主要是母聯備自投、線路備自投，方案分析如下。

2.1　母聯備自投

圖1　母聯備自投方案

對于母聯備自投方案如圖1所示，正常運行模式下，每條進線各帶一段母線，如1#進線給I母線供電，2#進線給II母線供電，兩條進線開關1DL、2DL在合閘位置，母聯開關DL在分閘位置。若其中一條進線故障失電，經過備自投裝置判斷后，發出命令跳開失電線路開關，合閘母聯開關DL，保證連續供電性,當失電進線回復電壓時，備自投裝置跳開母聯開關，合上失電進線開關，完成自復供電。

2.1.1自投模式

備自投邏輯模擬電容器充放電模式，自投充電通常條件通常為：

(1)1DL、2DL進線開關在合位且母聯開關DL在分位；

(2)I母線、II母線均有電壓；

(3)1#、2#進線均有電壓。

以上條件均滿足后，經延時后完成充電。

放電通常條件為：

(1)外部有閉鎖條件；

(2)母聯開關DL在合位；

(3)母線、II母線均無電壓；

(4)1#、2#進線均無電壓。

滿足上述任一條件，立刻放電。

備用電源啟動條件(判據)，以1#進線失電為例說明：

(1)滿足備自投裝置所有充電條件，充電完成；

(2)1#進線無電壓；

(3)I母線無電壓；

(4)1#進線無電流。

當上述所有條件滿足后，備自投裝置延時跳開1#進線1DL開關，并確認1DL開關跳閘成功后，延時合閘母聯開關DL。至此，電源備用自投成功。2#進線失電自投模式同理，此處不再贅述。

2.1.2自復模式

自復充電通常條件為：

(1)母聯開關DL處于合位；

(2)1#、2#進線開關1DL、2DL處于不同位置；

(3)I母線、II母線均有電壓；

(4)1#、2#進線均有電壓。

以上條件均滿足后，經延時后完成充電。

自復放電通常條件為：

(5)外部有閉鎖條件；

(6)母聯開關DL在分位；

(7)I母線、II母線均無電壓；

(8)1#、2#進線均無電壓。

滿足上述任一條件，立刻放電。

當自復充電完成后，備自投裝置首先延時跳開母聯開關DL，然后合上處于分閘位置的進線開關，完成自復送電過程。

2.2　線路備自投

對于線路備自投方案如圖2所示，正常運行模式下，一路進線為主供電源一路進線為備用電源，本文以1#進線為主供電源，2#進線為備用電源舉例分析，反之2#進線為主供電源，1#進線為備用電源同理，此處不再贅述。當1#進線故障失電，經過備自投裝置判斷后，發出命令跳開1#線路開關1DL，合閘2#線路開關2DL，保證連續供電性,當失電的1#進線回復電壓時，裝置跳開2#線路開關2DL，合上1#線路開關1DL，完成自復供電。

圖2　線路備自投方案

2.2.1自投模式

備自投邏輯模擬電容器充放電模式，自投通常充電條件為：

(1)1DL開關在合位，2DL開關在分位；

(2)1#、2#進線均有三相電壓；

(3)母線有電壓。

以上條件均滿足后，經延時后完成充電。

放電通常條件為：

(1)外部有閉鎖條件；

(2)2#進線均無電壓；

(3)1#、2#進線開關位置相同(1DL、2DL同時在合位或分位)。

滿足上述任一條件，立刻放電。

備用電源啟動條件(判據)為：

(1)充電完成；

(2)1#進線無電壓且無電流；

(3)母線無電壓；

(4)2#進線有電壓。

當上述所有條件滿足后，備自投裝置延時跳開1#進線1DL開關，并確認1DL開關跳閘成功后，延時合閘2#進線2DL開關。至此，電源備用自投成功。

2.2.2自復模式

自復充電通常條件為：

(1)1#進線開關1DL處于分位；

(2)1#進線有電壓；

(3)2#進線開關處于合位。

以上條件均滿足后，經延時后完成充電。

自復放電通常條件為：

(1)外部有閉鎖條件；

(2)1#、2#進線開關位置相同(1DL、2DL同時在合位或分位)；

(3)2#進線無電壓。

滿足上述任一條件，立刻放電。

當自復充電完成后，裝置首先延時跳開2#進線開關2DL，然后合上處于分閘位置的1#進線開關1DL，完成自復送電過程。

3　電源備用自投的幾種判據分析

3.1　進線回路電流I1、I2

備自投裝置，通常需要采集1#、2#進線回路電流I1、I2用于“無壓且無流啟動備自投”作用，一般使用電流互感器的測量級繞組采取I1、I2，但目前有的備自投裝置更加完善，I1、I2電流可作“進線過流閉鎖備自投”功能，此時需要注意使用電流互感器的保護級繞組采取I1、I2。原因為，“進線過流閉鎖備自投”整定電流值較大，若此電流采自測量繞組將有可能導致電流互感器飽和，無法準確采集一次值，失去“進線過流閉鎖備自投”功能。

另外，進線回路電流I1、I2可以防止電壓互感器斷線后備自投裝置誤動作。

3.2　主供電失電判斷開關跳開

為防止備自投對線路倒送電，不論進線開關是否斷開，備自投延時啟動后都應再跳一次該開關，并檢查該開關跳位輔助觸點作為啟動備用電源開關合閘的必要條件。

3.3　進線電壓

進線電壓主要用來檢測退出供電的進線線路是否來電，為備自投裝置‘自復’供電提供判據，一般使用進線電壓互感器采樣進線電壓，在設計和使用中，若對進線電壓互感器無其他要求，可以使用帶電顯示器輔助觸點來判斷進線側是否來電，這樣可以節省兩路進線電壓互感器。

3.4　其他閉鎖條件的分析

手動操作、裝置內部故障、線路故障跳閘后備自投誤合在故障上等情況均應考慮閉鎖備自投裝置。

4　結語

電源備用自投方案和方式較多，但是目的都是為了保證用電負荷的可靠連續供電，設計良好的電源備用自投方案應該是在滿足常見運行方式下，充分考慮相關環節，并結合具體備自投裝置考慮，在系統可靠性與裝置可靠性間取得合理的優化。

[1] 國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護實用技術問答[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2] 江蘇省電力公司.電力系統繼電保護原理與實用技術[M].北京：中國電力出版社，2008.