10 kV進線（聯絡）備自投邏輯設計要點分析

吳丹陽

（廣州南方電力集團中區(qū)建設有限公司，廣東廣州510000）

0 引言

電力系統(tǒng)工程上所稱的備自投全稱為“備用電源自動投入”，通常是指接于同一母線（或同一設備）的兩路（或多路）電源，同一時刻只有一路（通常稱作“主供電源”）向母線（或設備）供電，其他一路（或多路）電源（通常稱作“備供電源”）作為備用；當主供電源停止供電（除人為切除外），自動投入備供電源，以實現不間斷供電的一種運行方式。

1 10 kV備自投的典型運行方式

按GB/T 50062—2008《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范》[1]11.0.1，10 kV備自投可以配用圖1、圖2運行方式。

圖1 兩主一備進線（母聯）備自投

圖2 主變/母聯備自投

圖1 的運行方式為：#1/#2主供Ⅰ/Ⅱ母線，#3進線供Ⅲ母線通過13/23母聯備供Ⅰ/Ⅱ母線。

圖2的運行方式為：#1/#2變（主用設備）單獨帶所有負荷，另一臺變壓器作為備用設備。

2 10 kV備自投邏輯設計

GB/T 50062—2008《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范》[1]11.0.2對備自投的要求大致如下：

（1）絕對不能在備自投過程中出現電源并列（或倒供）情況。

（2）主供電源短時分合閘（或接點抖動）的情況下不應啟動備自投（即備自投在切主供電源時應帶延時）。

（3）應有人為（手動）跳開開關的識別功能（手分閉鎖）。

（4）對具有多種運行方式的備自投裝置，應閉鎖備自投成功后的運行方式再次啟動。例如圖2中的運行方式為母聯自投（除12母聯在分位外，其他開關合位），假如#1主變差動保護動作（此保護動作不應閉鎖備自投）切#1變高、變低開關，備自投動作合上12母聯；此時如果不閉鎖，備自投運行方式將自動識別為#1主變備用#2主變；當接于#2變高的線路失壓，切#2變高、變低開關，將#1變高、變低開關合上，就會造成故障變壓器重新受電。

（5）自動投入裝置動作后，如備用電源或設備投到故障上，應使保護加速動作并跳閘（在10 kV配電系統(tǒng)一般不考慮）。

（6）為防止電壓互感器一次（或二次）熔斷器熔斷而引起的二次回路失壓，應采用有流閉鎖方式。

（7）當采用一備多自投方式時，同一時刻只能投入一個（或一側），可以預先設定也可以采用邏輯自動選擇（本例）。

按以上除第（5）點外的（1）～（7）設計備自投邏輯如圖3所示。

圖3及下文的邏輯元件名稱與功能說明如表1所示。

3 各功能模塊說明（以13母聯備自投為例）

（1）備自投充電模塊：由（AND1）（RS13）（TON1）組成，輸入為（#1進線-開關合位·#1進/母線有壓·13母聯開關分位·#3進線-開關合位·13母聯備自投投入·#3進/母線有壓）；經（TON1=20 s）充電完成。

（2）備自投放電模塊：由（AND2）（RS13）組成，輸入為（#1進線-開關分位1（經TON2=200 ms延時）·#1進線-手動分閘·12母聯開關合位·#3進線-開關分位·13母聯備自投退出·#3進/母線無壓·#1進線-母線故障）。

以上（1）、（2）說明：

1）充放電形式是參考重合閘，此方式在重合閘的長期運用評價十分可靠，直觀且歸納性強，并可以輸出顯示給運行值班人員判定備自投的狀態(tài)；另外，有的輸入量在備自投動作過程中會變化（例如進線的有壓信號），而利用RS觸發(fā)器雙態(tài)穩(wěn)定特性在另一側沒有發(fā)生變位的情況下，輸出狀態(tài)不變。

2）放電模塊#1進線-開關分位經TON2=200 ms延時是因為此量（或另一對接點）同時用于合13母聯開關，保證在母聯合閘（和切負荷）后才閉鎖備自投（相當于備自投后的整組復歸）。

3）閉鎖量“手動分閘”可采用手動（電動）分閘開關/按鈕/繼電器的輔助接點。

4）13母聯備自投投入/退出輸入可采用選擇開關、壓板或裝置軟件控制字。

圖3 實例邏輯（以圖1備自投方式為例）

表1 邏輯元件名稱與功能說明

（3）跳主供#1進線模塊：由（AND3）（TON3）組成，輸入為（備自投充電模塊一直為充電狀態(tài)·#1進線無壓·#1進線無流）；經TON3延時出口跳#1進線開關。

說明：

1）本邏輯的進線失壓跳閘是在備自投投入的情況下動作，考慮到進線保護的低電壓保護同時動作的不同步，設置TON2=200 ms延時閉鎖備自投，在工程上由于一些生產繼電保護裝置的廠家編程人員對電力系統(tǒng)的低電壓保護理解不透徹，將低電壓保護歸類為故障，動作后發(fā)出故障信號而閉鎖了備自投；建議退出進線保護的低電壓功能。

2）引入進線無流的判據是為了排除電壓互感器保險絲（不論一次或二次）熔斷引起的二次回路失壓。滿足GB/T 50062—2008[1]11.0.2第6點：為防止電壓互感器一次（或二次）熔斷器熔斷而引起的二次回路失壓，應采用有流閉鎖方式。

（4）2選1模塊：由（XOR）（AND4）（AND9）（NOT1）（NOT2）（TOFF1=200 ms）（TOFF2=200 ms）組成，輸入為（跳主供#1進線⊕跳主供#2進線）。

說明：此模塊的功能是執(zhí)行GB/T 50062—2008[1]11.0.2第7點，即當采用一備多自投方式時，同一時刻只能投入一個（或一側）。異或門（XOR）的作用是當兩路進線同時失壓跳閘時，（AND4）（AND9）利用開關的動作時間差選擇最快跳閘的開關，并利用（NOT1）或（NOT2）屏蔽另一側，同時利用（TOFF1=200ms）或（TOFF2=200 ms）展寬200 ms保證足夠時間合母聯開關（和切負荷）。

（5）合13母聯模塊：由（AND5）組成，輸入為（#1進線-開關分位2·2選1模塊輸出·#3進線-無過負荷）。

（6）切負荷模塊：由（OR）（AND11）組成，輸入為（2選1模塊輸出·#3進線-過負荷）。

以上（5）、（6）說明：1）合母聯的啟動條件（#1進線-開關分位2）滿足GB/T 50062—2008[1]11.0.1第1點：絕對不能在備自投過程中出現電源并列（或倒供）情況。

2）過負荷是判斷#3進線，即在#3進線已帶另一路運行的情況下，在合母聯前如果存在過負荷即時出口切預先設計的除Ⅰ類負荷外的負荷（利用合母聯必須等備用電源跳閘的時間差（通常需要80～100 ms）），保證切除負荷先于母聯開關合閘。

4 結論

此邏輯滿足GB/T 50062—2008《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范》[1]11.0.2對備自投的要求。