“兩站三線”供電方式的備自投研究

宋強(qiáng)，陳偉，劉書良，崔天依

（1.國(guó)網(wǎng)河南省電力公司焦作供電公司，河南　焦作　454000；2.西安交通大學(xué)，陜西　西安　710000）

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“兩站三線”供電方式的備自投研究

宋強(qiáng)1，陳偉1，劉書良1，崔天依2

（1.國(guó)網(wǎng)河南省電力公司焦作供電公司，河南焦作454000；2.西安交通大學(xué)，陜西西安710000）

〔摘 要〕介紹了當(dāng)前110kV變電站備自投的動(dòng)作方式，指出在“兩站三線”方式供電的電源故障時(shí)，原備自投動(dòng)作方式將導(dǎo)致其中1個(gè)變電站失壓。針對(duì)上述情況，提出通過(guò)增加自投動(dòng)作邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)2條電源進(jìn)線雙向自投的解決方案。該方案提高了備自投的靈活性和可靠性，保障了供電可靠性，對(duì)于“兩站三線”供電方式的變電站具有借鑒意義。

〔關(guān)鍵詞〕變電站；兩站三線；備自投；動(dòng)作邏輯；雙向自投

0　引言

備用電源自動(dòng)投入裝置是指當(dāng)工作電源因故障被斷開后，能自動(dòng)且迅速地將備用電源自動(dòng)投入的一種裝置，簡(jiǎn)稱備自投。長(zhǎng)期以來(lái)備自投為保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。傳統(tǒng)的備自投是針對(duì)單個(gè)變電站進(jìn)行配置的，雖然有利于備自投本身動(dòng)作的可靠性，但不利于系統(tǒng)整體控制行為的實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)和優(yōu)化。下文針對(duì)“兩站三線” 供電方式，提出了一種全新的雙向自投方案，通過(guò)利用2個(gè)相鄰單電源、饋線聯(lián)絡(luò)供電方式的終端變電站電源進(jìn)線與雙端備自投裝置進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制，對(duì)整體進(jìn)行優(yōu)化，在事故發(fā)生時(shí)可靠快速響應(yīng)，從而消除事故帶來(lái)的不良影響。

1　系統(tǒng)接線及故障經(jīng)過(guò)

1.1系統(tǒng)接線

某地區(qū)焦南和月季變電站一次系統(tǒng)接線如圖1所示。

（1）110kV焦南變電站正常供電負(fù)荷為48MW，東、西母單母分段、并列運(yùn)行，110kV自投裝置正常投入，110kV電源進(jìn)線為覃南2，110kV聯(lián)絡(luò)線為南月1，1號(hào)和2號(hào)主變分別帶10kV I段和II段母線運(yùn)行。該變電站自投方式定義為：覃南線為進(jìn)線1、南月線為進(jìn)線2，當(dāng)檢查到覃南線無(wú)電流，110kV母線失壓時(shí)，南月1自投動(dòng)作合閘供電。

（2）110kV月季變電站正常供電負(fù)荷為60MW，東、西母單母分段、并列運(yùn)行，110kV自投裝置正常投入，110kV電源進(jìn)線為修月2，110kV聯(lián)絡(luò)線為南月2，1號(hào)和2號(hào)主變分別帶10kV I，II段母線運(yùn)行。該變電站自投方式定義為：南月1開關(guān)充電運(yùn)行，南月2開關(guān)備用，修月2為進(jìn)線1、南月2為進(jìn)線2，檢查到修月線無(wú)電流，當(dāng)南月線有壓?jiǎn)?dòng)自投時(shí)，南月2自投動(dòng)作合閘供電。

上述2個(gè)變電站均將南月線作為各自的備用電源，但是南月線只能通過(guò)運(yùn)行方式調(diào)整為焦南變的備用電源或月季變的備用電源，無(wú)法同時(shí)作為2個(gè)變電站的備用電源。從負(fù)荷性質(zhì)分析，焦南變帶有2所醫(yī)院、1個(gè)部隊(duì)、1個(gè)鐵路配電所等負(fù)荷，月季變帶有3所醫(yī)院、3座大型商場(chǎng)等負(fù)荷，這些都是重要負(fù)荷，都需要保電?！秶?guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)重大反事故措施》第15.5.11條指出：“針對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行工況，加強(qiáng)備自投的管理，任何情況下不得中斷對(duì)用戶的供電。”

圖1　焦南和月季變電站一次系統(tǒng)接線

1.2故障經(jīng)過(guò)

2014-05-13T09：10，距月季變修月線出口1.85km處發(fā)生導(dǎo)線對(duì)水泥車放電事件，導(dǎo)線燒斷，修月1保護(hù)動(dòng)作于跳閘。110kV備自投動(dòng)作跳修月2，0.1s后因?yàn)槟显?線路無(wú)壓（月季變作為焦南變的備用電源，南月2開關(guān)處于備用狀態(tài)），備自投未合閘，造成月季變失壓，供電中斷37 min后恢復(fù)。

2　變電站備自投技術(shù)要求

《城市電網(wǎng)安全性評(píng)價(jià)查評(píng)依據(jù)》第5.3條指出：“工作電源或設(shè)備上的電壓，不論因何種原因消失，除有閉鎖信號(hào)外，備自投均應(yīng)動(dòng)作，且備自投應(yīng)保證只動(dòng)作1次”。

備自投分為內(nèi)橋斷路器備自投、進(jìn)線備自投、變壓器備自投、三主變壓器四分段（均衡負(fù)荷）備自投4種。微機(jī)型備自投通過(guò)邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)只動(dòng)作1次要求的自投，備自投動(dòng)作邏輯的控制條件分為3類：充電條件、閉鎖條件、啟動(dòng)條件。即在所有充電條件均滿足，且無(wú)閉鎖條件時(shí)，經(jīng)一固定延時(shí)完成充電，一旦出現(xiàn)啟動(dòng)條件即動(dòng)作出口。

經(jīng)一定的充電時(shí)間主要是考慮到如下2點(diǎn)：

（1）等待故障造成的系統(tǒng)擾動(dòng)充分平息，認(rèn)為系統(tǒng)已經(jīng)恢復(fù)到故障后新的穩(wěn)定狀態(tài)；

（2）躲過(guò)對(duì)側(cè)相鄰保護(hù)最后一段的延時(shí)和重合閘最長(zhǎng)動(dòng)作周期，以免合閘在故障上造成開關(guān)跳躍和擴(kuò)大事故。

上述4種備自投均為變電站內(nèi)的備用電源自動(dòng)投入，帶有一定的局限性。在“兩站三線”供電方式下，電源進(jìn)線跳閘后、通過(guò)聯(lián)絡(luò)線供電可能造成單座變電站供電中斷。通過(guò)采用2個(gè)110kV變電站電源進(jìn)線相互配合來(lái)實(shí)現(xiàn)雙向自投，可避免“兩站三線”供電方式下的供電中斷，跳出傳統(tǒng)備自投的局限。

3 “兩站三線”備自投方式改進(jìn)

3.1改進(jìn)思路

為解決單個(gè)變電站備自投運(yùn)行方式的局限，使用2個(gè)110kV電源進(jìn)線來(lái)實(shí)現(xiàn)雙向自投，即將覃南1、修月1同時(shí)作為焦南變及月季變的主電源及備用電源，相當(dāng)于將2個(gè)變電站看成1個(gè)變電站，將聯(lián)絡(luò)線南月1、南月2看成1個(gè)母聯(lián)開關(guān)。其中，南月1處于合閘位置，焦南變失壓，備自投僅跳閘不合閘，通過(guò)月季變備自投動(dòng)作對(duì)南月2合閘供電；月季變失壓，月季變自投動(dòng)作對(duì)南月2合閘，通過(guò)焦南變供電。

3.2運(yùn)行方式及備自投時(shí)間設(shè)定

將覃南2、修月2作為2個(gè)電源，正常投入運(yùn)行，南月1開關(guān)充電運(yùn)行，南月2開關(guān)同時(shí)作為2個(gè)變電站的備用電源投入合閘開關(guān)。

焦南變備自投型號(hào)為WBT-821B/G/R1/F，備自投動(dòng)作時(shí)間設(shè)定為6.5s（備自投動(dòng)作跳閘時(shí)間）；月季變備自投型號(hào)為CSC-246，備自投動(dòng)作時(shí)間設(shè)定為8s（與焦南變備自投配合時(shí)間及自身失壓合閘時(shí)間）。

3.3備自投動(dòng)作方式

（1）焦南變備自投動(dòng)作方式為：當(dāng)覃南線失壓，檢查到覃南線無(wú)電流、母線失壓時(shí)，備自投動(dòng)作且僅動(dòng)作1次，經(jīng)6.5s延時(shí)后跳開覃南2，隔離故障點(diǎn)。

（2）月季變對(duì)焦南變失壓備自投動(dòng)作方式為：月季變CSC-246備自投保護(hù)需要新增失壓合閘邏輯，該邏輯檢查到南月線失壓時(shí)，備自投經(jīng)8 s延時(shí)后動(dòng)作合南月2開關(guān)，該備自投與焦南變備自投配合使用，動(dòng)作時(shí)間較焦南變延長(zhǎng)1.5s。通過(guò)修月1，月季變實(shí)現(xiàn)對(duì)焦南變（修月1對(duì)覃南1）的備自投。

（3）月季變本身失壓備自投動(dòng)作方式為：當(dāng)修月線失壓，月季變備自投跳開修月2開關(guān)，檢查到南月線有壓時(shí)，合上南月2開關(guān)，即可對(duì)月季變供電。為防止PT斷線使備自投誤動(dòng)，取修月線電流作為線路失壓的閉鎖判據(jù)。當(dāng)修月線失電，CSC-246備自投方式2（進(jìn)線備自投）動(dòng)作邏輯1經(jīng)8 s延時(shí)后跳修月2，自投裝置檢查修月2開關(guān)跳開后，CSC-246備自投方式2（進(jìn)線備自投）動(dòng)作邏輯2 經(jīng)0.1s延時(shí)后對(duì)南月2開關(guān)自投動(dòng)作合閘。通過(guò)覃南1，焦南變實(shí)現(xiàn)對(duì)月季變（覃南1對(duì)修月1）的備自投。

4　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)總結(jié)備自投動(dòng)作的條件、依據(jù)，并深入分析目前廣泛應(yīng)用的變電站備自投動(dòng)作方式，指出當(dāng)“兩站三線”供電方式的電源故障時(shí)，該備自投動(dòng)作方式將導(dǎo)致其中1個(gè)變電站失壓。針對(duì)上述情況，跳出單個(gè)變電站，著眼于電網(wǎng)全局，提出了通過(guò)2 個(gè)110kV變電站的電源進(jìn)線實(shí)現(xiàn)雙向自投的解決方案。該方案針對(duì)性強(qiáng)，在該地區(qū)執(zhí)行后，運(yùn)行狀況良好，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，對(duì)于提高電網(wǎng)供電可靠性，提升備自投功能具有重要意義。

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收稿日期：2015-08-03；修回日期：2016-02-23。

作者簡(jiǎn)介：

宋強(qiáng)（1977-），男，工程師，主要從事電力系統(tǒng)分析與控制、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的動(dòng)作分析等研究工作，email：wwdhthk@ sina.com。

陳偉（1977-），男，助理工程師，主要從事電力系統(tǒng)分析與控制、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的動(dòng)作分析等研究工作。

劉書良（1982-），男，工程師，主要從事電力系統(tǒng)分析與控制、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的動(dòng)作分析等研究工作。

崔天依（1996-），女，本科，主要從事電力系統(tǒng)分析、自動(dòng)化控制的原理和方法、自動(dòng)化技術(shù)和集成技術(shù)以及其在各類控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究工作。