配網(wǎng)自動化工程中開關(guān)站分段備自投裝置的使用分析

李 濤

（大連供電公司，遼寧 大連116001）

0 引言

隨著配網(wǎng)自動化技術(shù)的不斷進步，大連開發(fā)區(qū)作為試點單位，首先進行了嘗試。配網(wǎng)自動化是一種集成的自動化系統(tǒng)，它能夠在線實時監(jiān)控管理，通過先進的計算機通信系統(tǒng)和繼電保護自動化裝置提高故障處理效率，縮短停電時間，提高電網(wǎng)運行可靠性。由于是首次在大連地區(qū)應(yīng)用，為此保護自動化部門對該工程進行了各項故障模擬分析，尤其在開關(guān)站分段備自投裝置方面作了重點分析，以便更加合理地進行保護配置。

1 目前開關(guān)站的運行方式

大連開發(fā)區(qū)10kV開關(guān)站目前的結(jié)構(gòu)分為典型接線方式和非典型接線方式。其中典型接線主要是“互”字型接線，它由2座變電站分別出1條10kV配出線到2座開關(guān)站，開關(guān)站之間通過2條聯(lián)絡(luò)線進行互相代送，具體如圖1所示。

圖1 配網(wǎng)自動化開關(guān)站“互”字型典型網(wǎng)架及模擬故障點

1．1 正常運行方式

在系統(tǒng)正常運行時，#1開關(guān)站及#2開關(guān)站的分段開關(guān)斷開，#1開關(guān)站的Ⅰ段母線、#2開關(guān)站的Ⅰ段母線由線路Ⅰ、線路Ⅱ供電；#1開關(guān)站的Ⅱ段母線、#2開關(guān)站的Ⅱ段母線由線路Ⅲ、線路Ⅳ供電。

1．2 保護使用情況

在正常運行方式下，由于受到保護配合級數(shù)的限制，上述接線中啟用的保護全部是線路出線保護（每個開關(guān)站以2條出線為例）：線路Ⅰ的保護1、線路Ⅲ的保護3、線路Ⅴ的保護5、線路Ⅵ的保護6、線路Ⅶ的保護7、線路Ⅷ的保護8，其余線路進線保護和聯(lián)絡(luò)線保護全部停用，具體停用的保護有：線路Ⅰ的保護1′（受電側(cè)）、線路Ⅲ的保護3′（受電側(cè)）、線路Ⅱ的保護2及2′（受電側(cè)）、線路Ⅳ的保護4及4′（受電側(cè)）。分段開關(guān)不單獨配置保護。

2 分段備自投裝置設(shè)置要求

分段備自投是一種自動投入裝置，它在檢測到相應(yīng)電氣量達到所設(shè)置的門檻值時，自動斷開進線開關(guān)，合分段開關(guān)。當電網(wǎng)發(fā)生故障而相應(yīng)開關(guān)未動作時，應(yīng)閉鎖分段備自投，以避免擴大停電范圍。在此基礎(chǔ)上我們提出了分段備自投裝置設(shè)置要求，對備自投何時應(yīng)該動作、何時禁止動作加以明確（以圖1“互”字型典型接線為例）。

2．1 分段備自投應(yīng)該動作的情況

2．1．1 #1開關(guān)站分段備自投

方式1：線路Ⅰ故障時，對應(yīng)母線失壓、進線無流，經(jīng)過延時由分段備自投動作，跳故障線路進線開關(guān)，合#1分段開關(guān)。

方式2：線路Ⅲ或線路Ⅳ故障時，對應(yīng)母線失壓、進線無流，經(jīng)延時由分段備自投動作，跳故障線路進線開關(guān)，合#1分段開關(guān)。

2．1．2 #2開關(guān)站分段備自投

方式1：線路Ⅲ故障時，對應(yīng)母線失壓、進線無流，經(jīng)過延時由分段備自投動作，跳故障線路進線開關(guān)，合#2分段開關(guān)。

方式2：線路Ⅰ或線路Ⅱ故障時，對應(yīng)母線失壓、進線無流，經(jīng)過延時由分段備自投動作，跳故障線路進線開關(guān)，合#2分段開關(guān)。

2．2 分段備自投不應(yīng)動作的情況

2．2．1 #1開關(guān)站分段備自投

（1）線路Ⅴ發(fā)生故障，開關(guān)拒動；（2）線路Ⅶ發(fā)生故障，開關(guān)拒動；（3）線路Ⅱ發(fā)生故障；（4）#1開關(guān)站母線發(fā)生故障。

2．2．2 #2開關(guān)站分段備自投

（1）線路Ⅵ發(fā)生故障，開關(guān)拒動；（2）線路Ⅷ發(fā)生故障，開關(guān)拒動；（3）線路Ⅳ發(fā)生故障；（4）#2開關(guān)站母線發(fā)生故障。

3 分段備自投啟用的模擬分析

按照上述分段備自投方式設(shè)置要求，針對開發(fā)區(qū)的“互”字型接線方式（以圖1為例）進行故障模擬分析。

3．1 開關(guān)站聯(lián)絡(luò)線故障

當聯(lián)絡(luò)線發(fā)生故障時，以線路Ⅱ為例，應(yīng)由1號開關(guān)跳閘切除故障（開關(guān)站聯(lián)絡(luò)線兩側(cè)不設(shè)保護），造成1′號開關(guān)進線無流、Ⅰ段母線無壓，分段備自投動作跳開1′號開關(guān)、合#2分段開關(guān)。在該動作邏輯執(zhí)行完畢后，如果線路Ⅱ發(fā)生的是永久性故障，那么#2變電站3號開關(guān)側(cè)保護將感應(yīng)故障電流，跳閘后擴大了停電范圍。

3．2 開關(guān)站出線故障

當出線發(fā)生故障時，以線路Ⅴ為例，如果本線路開關(guān)拒動，將導致上級線路3號開關(guān)跳閘，此時#1開關(guān)站Ⅱ段母線無壓，4′號開關(guān)進線無流，分段備自投動作，合#1分段開關(guān)，1號開關(guān)保護感應(yīng)到故障電流，跳閘后擴大了停電范圍。

3．3 開關(guān)站母線故障

當母線發(fā)生故障時，以#2開關(guān)站Ⅱ段母線為例，3號開關(guān)動作，#2開關(guān)站Ⅱ段母線無壓，3′號開關(guān)進線無流，分段備自投動作，合#2分段開關(guān)，1號開關(guān)保護感應(yīng)到故障電流，跳閘后擴大了停電范圍。

3．4 變電站出線故障

當變電站出線發(fā)生故障時，以線路Ⅰ為例，設(shè)定2臺分段備自投跳閘延時相同（具體時間根據(jù)現(xiàn)場實際整定），合閘延時為0s。此時#1及#2開關(guān)站Ⅰ段母線無壓、進線無流，2個分段備自投同時滿足動作要求，由于一次開關(guān)設(shè)備跳合閘機構(gòu)動作時間不同，會發(fā)生以下情況：

（1）#1開關(guān)站分段備自投動作邏輯先完成，此時#2開關(guān)站失壓母線由#1開關(guān)站通過聯(lián)絡(luò)線反供，#2開關(guān)站分段備自投動作邏輯中止。

（2）#2開關(guān)站分段備自投動作邏輯先完成，此時#1開關(guān)站分段備自投仍然滿足動作要求（因為#2開關(guān)站分段備自投動作需先跳開2′斷路器），動作邏輯繼續(xù)完成。

（3）2個開關(guān)站分段備自投動作邏輯同時完成。

以上3種情況在運行時都有可能發(fā)生，但是都不會造成負荷損失及停電范圍擴大，滿足可靠性要求。

4 解決措施

通過上述分析，為了避免擴大停電范圍，有針對性地提出了增加進線開關(guān)閉鎖分段備自投功能（以圖1電網(wǎng)構(gòu)架為例）。

（1）為了實現(xiàn)閉鎖分段備自投的功能，涉及啟用的進線保護有：#1開關(guān)站1′號、4′號進線開關(guān)保護，#2開關(guān)站2′號、3′號進線開關(guān)保護。進線保護感應(yīng)到下級母線、出線、聯(lián)絡(luò)線的故障電流，瞬時動作開出接點。

（2）涉及改造的回路：在二次回路改造方面，由上述進線保護分別向各自的分段備自投開出一對閉鎖接點，2對接點在備自投屏作并聯(lián)開入，用于實現(xiàn)閉鎖功能。

（3）只用于閉鎖備自投的進線保護整定原則：對開關(guān)站聯(lián)絡(luò)線、出線、母線發(fā)生故障時有靈敏度，盡可能躲過負荷突變，動作時間為0s，保護的跳閘出口壓板停用。

（4）該項措施的不足之處：在開關(guān)站聯(lián)絡(luò)線、母線、出線發(fā)生故障的時候，分段備自投不會啟動，損失對應(yīng)母線負荷；閉鎖接點屬于0s啟動，當供電負荷包含自啟動系數(shù)較大的電動機時（自啟動電流過大），進線保護可能會頻繁向分段備自投開出閉鎖接點；在由于非故障原因造成閉鎖接點動作（如負荷突變等）、備自投裝置再充電期間（15s）發(fā)生2．1所述的幾種故障時，備自投將不能可靠動作；當閉鎖接點開出失效時，如果開關(guān)站聯(lián)絡(luò)線、母線、出線發(fā)生故障，會造成停電范圍的擴大；增加了開關(guān)站進線開關(guān)保護的整定、調(diào)試工作量。

5 結(jié)語

在配網(wǎng)自動化改造中，如何進一步提高供電可靠性，如何避免擴大停電范圍，這2個問題怎樣解決會貫穿整個工程始終。我們將繼續(xù)分析探討解決的方法與手段，真誠希望各位專家提出寶貴意見。目前，該項改進已經(jīng)在海東等4個開關(guān)站得到應(yīng)用，運行狀況良好。

［1］南京南瑞繼電保護有限公司．RCS－9000變電站綜合自動化系統(tǒng)技術(shù)使用說明書［Z］

［2］國家電力調(diào)度通信中心．電力系統(tǒng)繼電保護實用技術(shù)問答［M］．第2版．中國電力出版社，1997