遠方備自投在110kV變電站中的應(yīng)用

張煥

摘 要：目前110kV變電站普遍采用開環(huán)運行、環(huán)網(wǎng)布置的接線方式，就地備自投對開環(huán)點處實現(xiàn)備用電源自動投入存在著局限性。針對該局限性，現(xiàn)采用遠方備自投方法，利用縱聯(lián)通道，在兩個串接的變電站之間交互狀態(tài)和動作信息，并可對遠方站內(nèi)開關(guān)發(fā)送遠方合閘命令。從而在出現(xiàn)因系統(tǒng)故障或是其它因素導(dǎo)致電源斷開后，能最大程度上恢復(fù)供電，具有重大應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：遠方備自投；縱聯(lián)保護通道；聯(lián)絡(luò)線；充電條件；放電條件

中圖分類號：TM762.1 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）21-0175-02

Abstract： At present， the 110kV substation generally adopts the connection mode of open-loop operation and ring network arrangement， and there are limitations to realize the automatic input of standby power supply at the open loop point of local standby automatic switching. In view of this limitation， the remote standby automatic switching method is adopted， the longitudinal channel is used to interact the state and action information between the two connected substations， and the remote closing command can be sent to the switch in the remote station. Thus， after the power supply is disconnected due to system failure or other factors， the power supply can be restored to the maximum extent， which is of great application value.

Keywords： remote standby self-switching； longitudinal protection channel； tie line； charging condition； discharge condition

引言

備自投裝置是電力系統(tǒng)中的重要安自設(shè)備，在電源因系統(tǒng)故障或其它因素斷開導(dǎo)致母線失壓后，它能迅速將備用電源自動投入，以最大程度提高供電可靠性。隨著電網(wǎng)接線逐漸復(fù)雜化，系統(tǒng)中串聯(lián)接線的方式會經(jīng)常出現(xiàn)在兩個甚至多個變電站之間。串供接線的常見方案：2座220kV變電站之間以兩條110kV線路串接2座110kV變電站。由此可見，對備自投裝置的恰當(dāng)選擇是提高串聯(lián)接線形式供電可靠性的一個重要手段。

1 問題提出

環(huán)網(wǎng)布置、開環(huán)運行是110kV及以下電網(wǎng)普遍采用的接線方式，且110kV變電站內(nèi)均裝設(shè)就地備自投裝置，對于開環(huán)運行變電站，正常時由一條電源進線向整條母線供電，另外一條進線開關(guān)作為備用電源，開關(guān)處于熱備用狀態(tài)。當(dāng)母線失壓時，備自投會使工作電源開關(guān)迅速跳開，并將備用電源的開關(guān)合上。但是，當(dāng)工作電源的供電對象是兩個串聯(lián)的變電站時，就地備自投裝置只能對處于開環(huán)點的甲變電站實現(xiàn)備用電源自動投入，乙站則無法通過備自投裝置恢復(fù)供電。

2 解決方案

遠方備用電源自動投入裝置可以實現(xiàn)串供變電站之間的信息交換，利用縱聯(lián)通道傳送邏輯信號，從而使串供接線方式下的110kV變電站間的電源互為備用。

遠方備自投功能介紹：

為了提高110kV甲站和110kV乙站的供電可靠性，分別對它們裝設(shè)一臺縱聯(lián)備自投裝置，要求備自投裝置在各種運行方式下不僅要滿足就地功能同時還要兼顧遠方功能。由于電網(wǎng)不能長期合環(huán)運行，以串聯(lián)方式相接的變電站內(nèi)的開關(guān)總會出現(xiàn)斷開點。考慮正常運行接線方式，以甲站為例，能發(fā)揮遠方備自投作用的有以下四種運行方式，如圖所示。

表1是4種運行方式下的母線失壓情況及對應(yīng)情況下的備自投動作過程。目前隨著電網(wǎng)小電源的增加，為防止備自投裝置動作后備用線路與小電源非同期并列，設(shè)置備自投聯(lián)切小電源邏輯，以確保系統(tǒng)安全。

3 遠方備自投邏輯分析

（1）通道傳輸信息。為實現(xiàn)遠方備自投的邏輯需求，通過縱聯(lián)保護通道可傳輸裝置需要的開關(guān)信息。遠方備自投裝置與通信接口裝置的聯(lián)系為直流強電輸入，其有著抗干擾性能較好的特點。

（2）充放電邏輯分析。結(jié)合全合變電站和非全合變電站的運行方式，根據(jù)裝置設(shè)計原理，二者的充放電條件如下。a. 全合變電站。充電條件：雙母均有壓，3個開關(guān)均合位且合后，遠方備自投功能壓板投入，對側(cè)為非全合變電站且無放電條件。放電條件：功能壓板退出，任一開關(guān)合后消失，有對側(cè)站放電信號，收到閉鎖備自投開入信號，收到遠方放電閉鎖信號。b. 非全合變電站。充電條件：遠方功能壓板投入，僅一開關(guān)跳位且不檢修，其余開關(guān)合位且合后且不檢修，雙母均滿足有壓條件，進線備用且有電壓，無放電條件。放電條件：工作進線開關(guān)合后消失，備用開關(guān)合上，進線備用無壓，母線失壓，收到閉鎖備自投開入信號，收到遠方放電閉鎖信號。

（3）動作邏輯分析。根據(jù)全合站和非全合站的接線方式，遠方備自投裝置的啟動方式有兩種，分別稱為無壓就地啟動和有壓遠方啟動。a. 無壓就地啟動方式。兩段母線均無壓且進線無流，滿足“上級切負荷閉鎖備自投”中不閉鎖備投的條件后，裝置瞬時啟動，經(jīng)延時跳開進線開關(guān)。確認進線開關(guān)已在分位后，為確保備自投成功率，以及防止備自投動作后導(dǎo)致備投元件過載，在備投元件合閘前應(yīng)切除相關(guān)的小電源和負荷單元。若無小電源需要聯(lián)切，裝置發(fā)出“跳110kV線路1DL開關(guān)”信號，邏輯完成。若有小電源需要聯(lián)切，經(jīng)負荷線路跳閘等待延時切除小電源，所有負荷線路切除后發(fā)出“跳110kV線路1DL開關(guān)”信號，邏輯完成，并合上備用線路開關(guān)。若發(fā)跳開關(guān)命令后在開關(guān)跳閘等待延時定值內(nèi)，開關(guān)仍在合位或負荷線路跳閘等待延時內(nèi)小電源仍未切除，則裝置放電，發(fā)備自投失敗信號。且開出“閉鎖遠方自投”接點，以閉鎖對側(cè)的遠方備自投邏輯。若在延時時間判備投成功等待延時定值內(nèi)母線仍無壓，且滿足自投于故障后加速切條件，則跳開2DL開關(guān)，裝置閉鎖放電并發(fā)備自投失敗信號。b.有壓遠方啟動方式。非全合站母線均有壓且收到全合站的遠方合閘命令，此時遠方合備用邏輯啟動條件滿足。有壓遠方邏輯啟動后，本站根據(jù)自投前后電源進線所帶負荷量大小及熱穩(wěn)定情況，聯(lián)切相應(yīng)負荷，延時發(fā)聯(lián)切負荷線路命令，用以切除小電源和電容器組等，當(dāng)小電源切除后，且收到對側(cè)遠方合閘命令，合上備用斷路器，遠方合備用邏輯完成。

4 案例應(yīng)用

這里僅以運行方式一的乙站母線失壓為例，進行驗證。如果僅采用常規(guī)備自投，正常運行時乙站備自投裝置放電，因為乙站兩條進線開關(guān)均在合位，當(dāng)進線電源因故障或其他原因被斷開后，無進線備用電源能自動投入，因此備自投裝置放電。當(dāng)乙站母線失壓時，乙站備自投不啟動，甲站進線備自投啟動，跳開12DL，合上11DL，只能使甲站恢復(fù)供電，而乙站因進線備自投無法動作而全站失壓。而使用遠方備自投邏輯如下。

（1）無壓跳閘邏輯分析。變電站乙站的1M、2M無壓，且進線21無流，延時跳開21DL，同時發(fā)出“遠方合閘”命令。確認21DL跳開后，收回21DL跳閘命令。若無負荷需要聯(lián)切，邏輯完成；若有小電源需要聯(lián)切，延時切小電源后，邏輯完成。若21DL開關(guān)拒跳，則備自投放電。變電站甲站的1M、2M無壓，且進線12無流，備用線11有壓，經(jīng)延時跳開12DL，并合上11DL，恢復(fù)甲站電壓，甲站1M、2M均有壓。（2）遠方合備用邏輯分析。甲站1M、2M均有壓，且收到乙站發(fā)來的遠方合閘命令，本站根據(jù)自投前后電源進線所帶負荷量大小聯(lián)切相應(yīng)負荷。當(dāng)小電源切除后，且收到對側(cè)遠方合閘命令，合上備用開關(guān)12DL，遠方合備用邏輯完成。（3）與就地備自投之間的配合。若就地備自投和遠方備自投壓板同時投入，針對運行方式一，母線失壓后，變電站乙站的無壓跳閘邏輯啟動，同時變電站甲站的就地備自投和遠方備自投均可啟動。但根據(jù)實際情況，遠方備自投啟動更為合理，具備了遠方備自投瞬時閉鎖就地備自投功能，以確保遠方備自投邏輯可優(yōu)先動作。

5 結(jié)束語

當(dāng)電源出現(xiàn)因系統(tǒng)故障或是其它因素導(dǎo)致斷開后，將工作線路作為對象，使離故障點最近的開關(guān)跳開，合上供電串中的備用開關(guān)，最大程度上恢復(fù)供電。適用于各種備用線路、備用變壓器、備用母聯(lián)/分斷開關(guān)等自動投入系統(tǒng)的就地和遠方備自投?？梢造`活適應(yīng)不同一次接線，避免大電源與小系統(tǒng)解列后對備自投正確動作的影響，可靠性高，具有重大的實用意義。

參考文獻：

[1]楊合民，路小俊，王軍，等.一種適用于串聯(lián)電網(wǎng)接線的遠方備自投裝置[J].電力系統(tǒng)自動化，2011，20：94-97.

[2]湯大海，楊合民，劉春江，等.一種自適應(yīng)的擴大內(nèi)橋備自投裝置[J].電力系統(tǒng)自動化，2009，15：107-111.

[3]卜明新，武晉文，吳孔松.基于光纖通信交互式遠方自投裝置的研發(fā)與應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009，22：126-128.