變電站線(xiàn)路備自投的應(yīng)用與研究

朱伯通 何偉洪 唐志強(qiáng)

摘 要：備自投是一種保證對(duì)用戶(hù)可靠供電的技術(shù)措施，它能夠在主供電源發(fā)生故障時(shí)，切除故障電源，將備用電源自動(dòng)投入，避免因電網(wǎng)失壓導(dǎo)致供電間斷的問(wèn)題。本文根據(jù)備自投的工作原理，對(duì)備自投裝置的充電條件、放電閉鎖條件進(jìn)行了分析研究，設(shè)計(jì)了線(xiàn)路備自投的電壓電流回路及開(kāi)關(guān)位置回路。

關(guān)鍵詞：備自投；充電條件；放電閉鎖

引言：備自投（BZT）是備用電源自動(dòng)投入裝置的簡(jiǎn)稱(chēng)，可以實(shí)現(xiàn)主供電源發(fā)生故障，導(dǎo)致電網(wǎng)失壓時(shí)，將備用電源自動(dòng)投入，保證供電的可靠性。變電站作為輸送電能的重要環(huán)節(jié)，擔(dān)負(fù)著電力輸送樞紐站的重要作用，各個(gè)電壓等級(jí)的變電站相互連接，形成一個(gè)復(fù)雜的環(huán)網(wǎng)。為了提高供電可靠性，在各電壓等級(jí)的變電站中，大都采用了備自投作為保證可靠供電的技術(shù)措施[1-3]。

本文對(duì)備自投裝置的充電條件、放電閉鎖條件進(jìn)行了分析研究，設(shè)計(jì)了電壓電流回路、開(kāi)關(guān)位置回路等二次回路。

1 備自投工作原理

變電站中備自投功能的選擇主要根據(jù)變電站一次設(shè)備的接線(xiàn)方式進(jìn)行選擇，典型的一次接線(xiàn)方式如圖1所示：

線(xiàn)路備自投方式包括兩種，方式一是#1進(jìn)線(xiàn)運(yùn)行，#2進(jìn)線(xiàn)備用，即線(xiàn)路開(kāi)關(guān)1DL和母聯(lián)開(kāi)關(guān)3DL在合位，線(xiàn)路開(kāi)關(guān)2DL在分位，當(dāng)#1進(jìn)線(xiàn)因故障或者其他原因被斷開(kāi)后，#2進(jìn)線(xiàn)備用電源能自動(dòng)投入，保證I母和II母不失壓。方式二是#2進(jìn)線(xiàn)運(yùn)行，#1進(jìn)線(xiàn)備用，即2DL和3DL在合位，1DL在分位，當(dāng)#2進(jìn)線(xiàn)因故障或者其他原因被斷開(kāi)后，#1進(jìn)線(xiàn)備用電源能自動(dòng)投入。

2 備自投邏輯原理分析

備自投裝置的動(dòng)作前提是“無(wú)壓無(wú)流”，即母線(xiàn)及主供線(xiàn)路無(wú)電壓，主供線(xiàn)路無(wú)電流，加入無(wú)流條件是為了防止PT斷線(xiàn)而導(dǎo)致裝置誤動(dòng)，提高備自投功能的可靠性和準(zhǔn)確性。

備自投裝置的充放電條件主要依據(jù)線(xiàn)路和母線(xiàn)的電壓電流，以及開(kāi)關(guān)位置來(lái)判斷，其中母線(xiàn)電壓可以用來(lái)判斷是否有壓，線(xiàn)路電壓作為判斷的輔助判據(jù)，引入的線(xiàn)路電流可以用來(lái)判斷線(xiàn)路開(kāi)關(guān)位置[4]。

首先判斷I母和II母三相必須有壓并且其電壓值大于等于整定值，主供線(xiàn)路開(kāi)關(guān)和母聯(lián)開(kāi)關(guān)必須在合位，線(xiàn)路電壓作為自投準(zhǔn)備及動(dòng)作的輔助判據(jù)，可以根據(jù)實(shí)際需要選擇是否使用，以上條件同時(shí)滿(mǎn)足后經(jīng)延時(shí)，再進(jìn)行第二條件的判斷，若備自投功能壓板投入，備自投無(wú)放電、無(wú)閉鎖，保護(hù)裝置沒(méi)有跳開(kāi)母聯(lián)開(kāi)關(guān)，備用線(xiàn)路開(kāi)關(guān)在分位以及主供線(xiàn)路在合后位置，滿(mǎn)足這些條件后充電完成。

備自投裝置放電時(shí)，若滿(mǎn)足以下任何一個(gè)條件都會(huì)導(dǎo)致裝置放電閉鎖：（1）I母和II母均三相無(wú)壓，主供線(xiàn)路無(wú)流；（2）備用線(xiàn)路無(wú)電壓；（3）手跳主供線(xiàn)路開(kāi)關(guān)或母聯(lián)開(kāi)關(guān)；（4）備用線(xiàn)路開(kāi)關(guān)在合位或檢修；（5）裝置閉鎖信號(hào)輸入；（6）任一開(kāi)關(guān)的合閘位置繼電器位置不對(duì)應(yīng)。

3 備自投回路設(shè)計(jì)

3.1 電壓電流回路設(shè)計(jì)

外部電壓電流通過(guò)二次回路的隔離互感器變換后輸入裝置，經(jīng)低通濾波器輸入到模數(shù)變換器，CPU對(duì)這些變換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，構(gòu)成各種保護(hù)信號(hào)和測(cè)量信號(hào)。設(shè)計(jì)的電壓電流回路如圖2所示。

外部電壓Ua、Ub、Uc為I母或者II母的三相電壓，經(jīng)交流空氣開(kāi)關(guān)ZZK輸入備自投裝置中，轉(zhuǎn)換為電壓Uab、Ubc和Uca，用于有壓、無(wú)壓判斷。Ux1和Ux2分別為#1進(jìn)線(xiàn)和#2進(jìn)線(xiàn)的線(xiàn)路電壓，在不同備自投方式下，作為備自投準(zhǔn)備及動(dòng)作的輔助判據(jù)，可通過(guò)控制字選擇使用，例如在方式一下，I母和II母同時(shí)失壓，此時(shí)若Ux1電壓值為零或者小于整定值，則可以進(jìn)一步確認(rèn)主供線(xiàn)路發(fā)生故障，而通過(guò)判斷Ux2電壓值可以確認(rèn)備用線(xiàn)路是否做好備自投準(zhǔn)備。在某些情況下，由于二次回路故障，可能導(dǎo)致母線(xiàn)PT斷線(xiàn)，輸入電壓為零，導(dǎo)致備自投裝置誤動(dòng)。為了避免這種事故的出現(xiàn)，在二次回路的設(shè)計(jì)中，引入了進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)的一相電流Ix1和Ix2，當(dāng)PT斷線(xiàn)無(wú)法檢測(cè)到電壓時(shí)，若主供線(xiàn)路仍有電流，則備自投裝置不動(dòng)作。

3.2 開(kāi)關(guān)位置回路設(shè)計(jì)

與斷路器的分合位置相對(duì)應(yīng)，每個(gè)開(kāi)關(guān)都有輔助觸點(diǎn)來(lái)確定斷路器的分合位置，這些輔助觸點(diǎn)在二次回路中可以作為開(kāi)入量，判斷當(dāng)前的系統(tǒng)運(yùn)行方式。

在運(yùn)行方式的判斷上，通過(guò)引入主供線(xiàn)路開(kāi)關(guān)、備用線(xiàn)路開(kāi)關(guān)和母聯(lián)開(kāi)關(guān)的跳閘位置繼電器（TWJ）來(lái)判斷當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行方式，以及備自投準(zhǔn)備和自投方式的選擇，而引入開(kāi)關(guān)的合后位置作為不同運(yùn)行方式下自投的閉鎖信號(hào)，如圖3所示：

若1DL、 3DL的跳閘位置繼電器（TWJ）輸出信號(hào)為0，2DL的跳閘位置繼電器（TWJ）輸出信號(hào)為1，則表示#1進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)和母聯(lián)開(kāi)關(guān)在合位，#2進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)在分位，系統(tǒng)為運(yùn)行方式一。同理，若2DL、1DL的跳閘位置繼電器輸出0，1DL輸出1，則表示為系統(tǒng)運(yùn)行方式二。在不同的運(yùn)行方式下，可以根據(jù)合后位置繼電器的輸出信號(hào)閉鎖另一種備自投方式，例如在運(yùn)行方式一下，#1進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)的合后位置輸出信號(hào)為1，而#2進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)的合后位置輸出信號(hào)為0，根據(jù)合后位置信號(hào)，備自投裝置確認(rèn)運(yùn)行方式為一，同時(shí)閉鎖運(yùn)行方式二的自投動(dòng)作。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文就備自投在電網(wǎng)中的應(yīng)用展開(kāi)了研究，對(duì)線(xiàn)路備自投的充電條件、放電閉鎖條件以及裝置的動(dòng)作邏輯和動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行了詳細(xì)的分析，設(shè)計(jì)了電壓電流回路、開(kāi)關(guān)位置回路等二次回路，實(shí)現(xiàn)了變電站中備自投裝置的功能。

參考文獻(xiàn)

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