遠(yuǎn)方備自投在110kV變電站中的應(yīng)用

張煥

摘 要：目前110kV變電站普遍采用開環(huán)運(yùn)行、環(huán)網(wǎng)布置的接線方式，就地備自投對(duì)開環(huán)點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)備用電源自動(dòng)投入存在著局限性。針對(duì)該局限性，現(xiàn)采用遠(yuǎn)方備自投方法，利用縱聯(lián)通道，在兩個(gè)串接的變電站之間交互狀態(tài)和動(dòng)作信息，并可對(duì)遠(yuǎn)方站內(nèi)開關(guān)發(fā)送遠(yuǎn)方合閘命令。從而在出現(xiàn)因系統(tǒng)故障或是其它因素導(dǎo)致電源斷開后，能最大程度上恢復(fù)供電，具有重大應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)方備自投；縱聯(lián)保護(hù)通道；聯(lián)絡(luò)線；充電條件；放電條件

中圖分類號(hào)：TM762.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）21-0175-02

Abstract： At present， the 110kV substation generally adopts the connection mode of open-loop operation and ring network arrangement， and there are limitations to realize the automatic input of standby power supply at the open loop point of local standby automatic switching. In view of this limitation， the remote standby automatic switching method is adopted， the longitudinal channel is used to interact the state and action information between the two connected substations， and the remote closing command can be sent to the switch in the remote station. Thus， after the power supply is disconnected due to system failure or other factors， the power supply can be restored to the maximum extent， which is of great application value.

Keywords： remote standby self-switching； longitudinal protection channel； tie line； charging condition； discharge condition

引言

備自投裝置是電力系統(tǒng)中的重要安自設(shè)備，在電源因系統(tǒng)故障或其它因素?cái)嚅_導(dǎo)致母線失壓后，它能迅速將備用電源自動(dòng)投入，以最大程度提高供電可靠性。隨著電網(wǎng)接線逐漸復(fù)雜化，系統(tǒng)中串聯(lián)接線的方式會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)在兩個(gè)甚至多個(gè)變電站之間。串供接線的常見方案：2座220kV變電站之間以兩條110kV線路串接2座110kV變電站。由此可見，對(duì)備自投裝置的恰當(dāng)選擇是提高串聯(lián)接線形式供電可靠性的一個(gè)重要手段。

1 問題提出

環(huán)網(wǎng)布置、開環(huán)運(yùn)行是110kV及以下電網(wǎng)普遍采用的接線方式，且110kV變電站內(nèi)均裝設(shè)就地備自投裝置，對(duì)于開環(huán)運(yùn)行變電站，正常時(shí)由一條電源進(jìn)線向整條母線供電，另外一條進(jìn)線開關(guān)作為備用電源，開關(guān)處于熱備用狀態(tài)。當(dāng)母線失壓時(shí)，備自投會(huì)使工作電源開關(guān)迅速跳開，并將備用電源的開關(guān)合上。但是，當(dāng)工作電源的供電對(duì)象是兩個(gè)串聯(lián)的變電站時(shí)，就地備自投裝置只能對(duì)處于開環(huán)點(diǎn)的甲變電站實(shí)現(xiàn)備用電源自動(dòng)投入，乙站則無法通過備自投裝置恢復(fù)供電。

2 解決方案

遠(yuǎn)方備用電源自動(dòng)投入裝置可以實(shí)現(xiàn)串供變電站之間的信息交換，利用縱聯(lián)通道傳送邏輯信號(hào)，從而使串供接線方式下的110kV變電站間的電源互為備用。

遠(yuǎn)方備自投功能介紹：

為了提高110kV甲站和110kV乙站的供電可靠性，分別對(duì)它們裝設(shè)一臺(tái)縱聯(lián)備自投裝置，要求備自投裝置在各種運(yùn)行方式下不僅要滿足就地功能同時(shí)還要兼顧遠(yuǎn)方功能。由于電網(wǎng)不能長(zhǎng)期合環(huán)運(yùn)行，以串聯(lián)方式相接的變電站內(nèi)的開關(guān)總會(huì)出現(xiàn)斷開點(diǎn)?？紤]正常運(yùn)行接線方式，以甲站為例，能發(fā)揮遠(yuǎn)方備自投作用的有以下四種運(yùn)行方式，如圖所示。

表1是4種運(yùn)行方式下的母線失壓情況及對(duì)應(yīng)情況下的備自投動(dòng)作過程。目前隨著電網(wǎng)小電源的增加，為防止備自投裝置動(dòng)作后備用線路與小電源非同期并列，設(shè)置備自投聯(lián)切小電源邏輯，以確保系統(tǒng)安全。

3 遠(yuǎn)方備自投邏輯分析

（1）通道傳輸信息。為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方備自投的邏輯需求，通過縱聯(lián)保護(hù)通道可傳輸裝置需要的開關(guān)信息。遠(yuǎn)方備自投裝置與通信接口裝置的聯(lián)系為直流強(qiáng)電輸入，其有著抗干擾性能較好的特點(diǎn)。

（2）充放電邏輯分析。結(jié)合全合變電站和非全合變電站的運(yùn)行方式，根據(jù)裝置設(shè)計(jì)原理，二者的充放電條件如下。a. 全合變電站。充電條件：雙母均有壓，3個(gè)開關(guān)均合位且合后，遠(yuǎn)方備自投功能壓板投入，對(duì)側(cè)為非全合變電站且無放電條件。放電條件：功能壓板退出，任一開關(guān)合后消失，有對(duì)側(cè)站放電信號(hào)，收到閉鎖備自投開入信號(hào)，收到遠(yuǎn)方放電閉鎖信號(hào)。b. 非全合變電站。充電條件：遠(yuǎn)方功能壓板投入，僅一開關(guān)跳位且不檢修，其余開關(guān)合位且合后且不檢修，雙母均滿足有壓條件，進(jìn)線備用且有電壓，無放電條件。放電條件：工作進(jìn)線開關(guān)合后消失，備用開關(guān)合上，進(jìn)線備用無壓，母線失壓，收到閉鎖備自投開入信號(hào)，收到遠(yuǎn)方放電閉鎖信號(hào)。

（3）動(dòng)作邏輯分析。根據(jù)全合站和非全合站的接線方式，遠(yuǎn)方備自投裝置的啟動(dòng)方式有兩種，分別稱為無壓就地啟動(dòng)和有壓遠(yuǎn)方啟動(dòng)。a. 無壓就地啟動(dòng)方式。兩段母線均無壓且進(jìn)線無流，滿足“上級(jí)切負(fù)荷閉鎖備自投”中不閉鎖備投的條件后，裝置瞬時(shí)啟動(dòng)，經(jīng)延時(shí)跳開進(jìn)線開關(guān)。確認(rèn)進(jìn)線開關(guān)已在分位后，為確保備自投成功率，以及防止備自投動(dòng)作后導(dǎo)致備投元件過載，在備投元件合閘前應(yīng)切除相關(guān)的小電源和負(fù)荷單元。若無小電源需要聯(lián)切，裝置發(fā)出“跳110kV線路1DL開關(guān)”信號(hào)，邏輯完成。若有小電源需要聯(lián)切，經(jīng)負(fù)荷線路跳閘等待延時(shí)切除小電源，所有負(fù)荷線路切除后發(fā)出“跳110kV線路1DL開關(guān)”信號(hào)，邏輯完成，并合上備用線路開關(guān)。若發(fā)跳開關(guān)命令后在開關(guān)跳閘等待延時(shí)定值內(nèi)，開關(guān)仍在合位或負(fù)荷線路跳閘等待延時(shí)內(nèi)小電源仍未切除，則裝置放電，發(fā)備自投失敗信號(hào)。且開出“閉鎖遠(yuǎn)方自投”接點(diǎn)，以閉鎖對(duì)側(cè)的遠(yuǎn)方備自投邏輯。若在延時(shí)時(shí)間判備投成功等待延時(shí)定值內(nèi)母線仍無壓，且滿足自投于故障后加速切條件，則跳開2DL開關(guān)，裝置閉鎖放電并發(fā)備自投失敗信號(hào)。b.有壓遠(yuǎn)方啟動(dòng)方式。非全合站母線均有壓且收到全合站的遠(yuǎn)方合閘命令，此時(shí)遠(yuǎn)方合備用邏輯啟動(dòng)條件滿足。有壓遠(yuǎn)方邏輯啟動(dòng)后，本站根據(jù)自投前后電源進(jìn)線所帶負(fù)荷量大小及熱穩(wěn)定情況，聯(lián)切相應(yīng)負(fù)荷，延時(shí)發(fā)聯(lián)切負(fù)荷線路命令，用以切除小電源和電容器組等，當(dāng)小電源切除后，且收到對(duì)側(cè)遠(yuǎn)方合閘命令，合上備用斷路器，遠(yuǎn)方合備用邏輯完成。

4 案例應(yīng)用

這里僅以運(yùn)行方式一的乙站母線失壓為例，進(jìn)行驗(yàn)證。如果僅采用常規(guī)備自投，正常運(yùn)行時(shí)乙站備自投裝置放電，因?yàn)橐艺緝蓷l進(jìn)線開關(guān)均在合位，當(dāng)進(jìn)線電源因故障或其他原因被斷開后，無進(jìn)線備用電源能自動(dòng)投入，因此備自投裝置放電。當(dāng)乙站母線失壓時(shí)，乙站備自投不啟動(dòng)，甲站進(jìn)線備自投啟動(dòng)，跳開12DL，合上11DL，只能使甲站恢復(fù)供電，而乙站因進(jìn)線備自投無法動(dòng)作而全站失壓。而使用遠(yuǎn)方備自投邏輯如下。

（1）無壓跳閘邏輯分析。變電站乙站的1M、2M無壓，且進(jìn)線21無流，延時(shí)跳開21DL，同時(shí)發(fā)出“遠(yuǎn)方合閘”命令。確認(rèn)21DL跳開后，收回21DL跳閘命令。若無負(fù)荷需要聯(lián)切，邏輯完成；若有小電源需要聯(lián)切，延時(shí)切小電源后，邏輯完成。若21DL開關(guān)拒跳，則備自投放電。變電站甲站的1M、2M無壓，且進(jìn)線12無流，備用線11有壓，經(jīng)延時(shí)跳開12DL，并合上11DL，恢復(fù)甲站電壓，甲站1M、2M均有壓。（2）遠(yuǎn)方合備用邏輯分析。甲站1M、2M均有壓，且收到乙站發(fā)來的遠(yuǎn)方合閘命令，本站根據(jù)自投前后電源進(jìn)線所帶負(fù)荷量大小聯(lián)切相應(yīng)負(fù)荷。當(dāng)小電源切除后，且收到對(duì)側(cè)遠(yuǎn)方合閘命令，合上備用開關(guān)12DL，遠(yuǎn)方合備用邏輯完成。（3）與就地備自投之間的配合。若就地備自投和遠(yuǎn)方備自投壓板同時(shí)投入，針對(duì)運(yùn)行方式一，母線失壓后，變電站乙站的無壓跳閘邏輯啟動(dòng)，同時(shí)變電站甲站的就地備自投和遠(yuǎn)方備自投均可啟動(dòng)。但根據(jù)實(shí)際情況，遠(yuǎn)方備自投啟動(dòng)更為合理，具備了遠(yuǎn)方備自投瞬時(shí)閉鎖就地備自投功能，以確保遠(yuǎn)方備自投邏輯可優(yōu)先動(dòng)作。

5 結(jié)束語

當(dāng)電源出現(xiàn)因系統(tǒng)故障或是其它因素導(dǎo)致斷開后，將工作線路作為對(duì)象，使離故障點(diǎn)最近的開關(guān)跳開，合上供電串中的備用開關(guān)，最大程度上恢復(fù)供電。適用于各種備用線路、備用變壓器、備用母聯(lián)/分?jǐn)嚅_關(guān)等自動(dòng)投入系統(tǒng)的就地和遠(yuǎn)方備自投。可以靈活適應(yīng)不同一次接線，避免大電源與小系統(tǒng)解列后對(duì)備自投正確動(dòng)作的影響，可靠性高，具有重大的實(shí)用意義。

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