多模式自適應新型區域備用電源自動投入方案的探討

黃鑫

（國網南昌供電公司，江西 南昌 330069）

備用電源自動投入（簡稱備自投）是提高供電可靠性的一種有效手段，適用于具備兩路及以上電源的接線方式，因此，在供電可靠性要求較高的地區廣泛建設兩路電源供電的單母分段或內橋接線的變電站。但因線路走廊、土地資源等因素影響，早期電網建設時往往采用由1個220kV變電站送出的同桿并架或同溝敷設的雙路電源來提高所接帶110kV變電站的供電可靠性，該類供電方式雖然可以確保當一路電源失壓時通過備自投自動將失壓部分轉供至另一路正常電源供電，但受到外破導致兩路電源同停的風險巨大，且當一路電源故障時，經常由于安全距離不足導致需要另一路電源陪停才可消缺，大大降低了該變電站的供電可靠性。

將110kV變電站串接在2座220kV變電站中間，形成“手拉手”式閉環連線開環運行的網架結構，再裝設區域備自投，可以很好地兼顧電網投資與供電可靠性。對于已經采用雙路電源同桿并架或同溝敷設供電的110kV變電站，將由不同220kV變電站供電的110kV變電站進行單回聯絡形成多回進線的串接方式是實現雙電源供電的最優方式，但當前諸多文獻提出的區域備自投并不適用于此類接線方式。為此，筆者針對南昌電網實際情況，針對該類接線方式下的各類運行方式提出了多模式自適應新型區域備自投動作方案。

1 多回進線串接方式

110kV變電站1、2分別由不同220kV變電站送出的進線1、2進行供電，通過聯絡線對接形成了多回進線串接方式，如圖1所示。圖中的PT表示電壓互感器，DL表示斷路器。

圖1 多回進線串接方式

考慮不能長期電磁環網運行，聯絡線與同一段段母線的進線不同時運行。考慮實時監測聯絡線運行情況，聯絡線始終保持帶電運行。按照電網生產實際運行情況，該類主接線方式的變電站運行方式分為正常方式和檢修方式2類。

1.1 正常方式

正常方式為110kV變電站的兩回進線為主供電源，聯絡線處于送電空載狀態，分段開關處于熱備用狀態，按照聯絡線開關狀態分為2種，如圖2所示。

圖2 2種正常方式

1.2 檢修方式

檢修方式僅考慮一回進線處于檢修即N-1方式，此時，變電站全站由另一回進線供電或由另一回進線與聯絡線共同供電，不考慮兩回進線同時檢修時全站由聯絡線供電的運行方式，共有5種運行方式，如圖3所示。

圖3 5種檢修方式

2 備自投動作方案

2.1 備投通信方式

由于目前110kV線路光纖保護的廣泛投入，區域備自投之間的信息傳輸可以依靠光纖通道，光纖通信具備無誤差、傳輸速度快、傳輸容量大且不受外界電磁干擾等多方面優勢，因此，采用光釬通信是站間區域備自投的最佳通信方式。

2.2 備投運行方式

按照2種正常方式和5種檢修方式，將變電站1、2進行方式組合，共計7×7=49種組合方式，排除聯絡線停運、進線與聯絡線同時運行以及變電站未正常供電的組合方式后，符合電網實際運行的備自投適用運行方式共計有24種，遠遠多于常規“手拉手”式的6種運行方式，具體運行方式組合，如表1所示。

表1 運行方式組合圖

2.3 備投啟動模式

備自投啟動模式分為就地分段備自投模式以及區域備自投模式，根據不同運行方式下的不同跳閘情況自適應啟動相應模式。對于正常方式，一回進線跳閘，優先啟動就地分段備自投模式，若就地分段備自投動作不成功，再啟動區域備自投模式。對于各類檢修方式，自適應啟動就地分段備自投模式或區域備自投模式。

設置7種備投方式的軟壓板進行方式的投退，以便開展相關的傳動、調整和檢修等工作。引入母線PT三相電壓用于有壓、無壓判別，引入進線、聯絡線三相電流防止母線PT故障造成備投誤動作。引入各開關的跳閘位置接點作為運行方式的判別，引入各開關的合后位置信號作為各種運行方式下的手跳閉鎖。區域備自投模式的充放電條件如下：

充電條件：（1）母線1、2均三相有壓；（2）聯絡線、對側母線2有壓；（3）開關狀態滿足相應備投方式。

放電條件：（1）聯絡線、對側母線2不滿足有壓條件；（2）斷路器拒跳或位置異常；（3）開關狀態不滿足相應備投方式；（4）沒有跳閘出口時，開關合后位置繼電器為0；（5）備自投方式的控制字或壓板退出；（6）備自投動作；（7）閉鎖備自投；（8）通道正常時，收到對側閉鎖區域備自投信號。

就地分段備自投模式充電條件不考第2點，放電條件不考慮第1、8點，其他與區域備自投模式相同。當所有充電條件均滿足且所有放電條件均不滿足備自投經延時充電，任一放電條件滿足備自投經延時放電。

2.4 備投動作策略

以變電站1為例，對其在2種正常方式和5種檢修方式下的動作過程進行詳細說明。

2.4.1 正常方式1

（1）當進線1跳閘，檢測進線1無流、母線1無壓、進線2有流、母線2有壓，啟動就地分段備自投模式，跳開DL1開關，延時合上分段DL3開關。（2）當進線2跳閘，檢測進線2無流、母線2無壓、進線1有流、母線1有壓，啟動就地分段備自投模式，跳開DL2開關，延時合上分段DL3開關。當備自投發出合閘命令后，檢測DL3開關在分位、母線2無壓、對側母線2有壓、對側DL4開關在合位，啟動區域備自投動作模式，延時合上DL4開關。（3）當進線1、2同跳，檢測進線1無流、母線1無壓、進線2無流、母線2無壓、對側母線2有壓、對側DL4開關在合位，啟動區域備自投模式，跳開DL1、DL2，延時合上DL4開關。

2.4.2 正常方式2

（1）當進線1跳閘，檢測進線1無流、母線1無壓、進線2有流、母線2有壓，啟動就地分段備自投模式，跳開DL1開關，延時合上分段DL3開關。（2）當進線2跳閘，檢測進線2無流、母線2無壓、進線1有流、母線1有壓，啟動就地分段備自投模式，跳開DL2開關，延時合上分段DL3開關。當備自投發出合閘命令后，檢測DL3開關在分位、母線2無壓、對側母線2有壓、DL4開關在合位，啟動區域備自投動作模式，延時合上對側DL4開關。（3）當進線1、2同跳，檢測進線1無流、母線1無壓、進線2無流、母線2無壓、對側母線2有壓、DL4開關在合位，啟動區域備自投模式，跳開DL1、DL2，延時合上對側DL4開關。

2.4.3 檢修方式1

當進線2跳閘，檢測進線2無流、母線1無壓、母線2無壓、對側母線2有壓、對側DL4開關合位，啟動區域備自投模式，跳開DL2開關，延時合上DL4開關。

2.4.4 檢修方式2

當進線2跳閘，檢測進線2無流、母線1無壓、母線2無壓、對側母線2有壓、對側DL4開關分位，啟動區域備自投模式，跳開DL2開關，延時合上對側DL4開關。

2.4.5 檢修方式3

當進線1跳閘，檢測進線1無流、母線1無壓、母線2無壓、對側母線2有壓、對側DL4開關合位，啟動區域備自投模式，跳開DL1開關，延時合上DL4開關。

2.4.6 檢修方式4

當進線1跳閘，檢測進線1無流、母線1無壓、母線2無壓、對側母線2有壓、對側DL4開關分位，啟動區域備自投模式，跳開DL1開關，延時合上對側DL4開關。

2.4.7 檢修方式5

（1）當進線1跳閘，檢測進線1無流、母線1無壓、聯絡線有流、母線2有壓，啟動就地分段備自投模式，跳開DL1開關，延時合上分段DL3開關。

（2）聯絡線跳閘，檢測聯絡線無流、母線2無壓、進線1有流、母線1有壓，啟動就地分段備自投模式，跳開DL1開關，延時合上分段DL3開關。

（3）當進線1、聯絡線同跳，檢測進線1無流、聯絡2無流、母線1無壓、母線2無壓，備自投不啟動。

3 結語

本文針對當前提出的區域備自投無法適用的多回進線串接的接線方式，全面列舉了該類接線方式下符合電網生產實際的運行方式，提出了不同運行方式下備自投不同優先級的啟動模式，針對各類運行方式逐一探討了備自投的動作策略，極大地提高了正常運行方式的供電可靠性，有效地保障了各類檢修方式的供電可靠性，較當前提出的區域備自投適用性更廣泛，具有較好的工程應用價值和推廣價值。