變電站綜合自動化系統(tǒng)的備自投原理概述

王龍

【摘要】備用電源自動投入是變電站綜合自動化系統(tǒng)中一項重要功能。備用電源自動投入裝置（以下簡稱：備自投）是應(yīng)用于有兩路或以上進線電源供電的變電站中，當主用進線電源線路意外斷電時，能夠快速自動投入備用進線電源，提高供電可靠性的裝置。本文針對備自投裝置的功能和原理做了簡單介紹，分析了不同情況下備自投裝置的運行邏輯，列出了備自投動作前后的注意事項，希望本文的論述能對具體實踐工作有一定指導意義。

【關(guān)鍵詞】備自投;綜合自動化;原理;運行邏輯;注意事項

1. 備自投裝置的功能簡介

電能是二次能源，它的優(yōu)點是傳輸和管理方便，易于轉(zhuǎn)換為其他的能源，而且便于控制、分配和調(diào)度，隨著電力行業(yè)的發(fā)展供配電系統(tǒng)已全面實現(xiàn)自動化。備自投就是變電站綜合自動化的一項重要功能。

電能是當前人民生產(chǎn)生活中最主要的能源，人民對供電電源的穩(wěn)定性和可靠性要求也越來越高。采用兩路及以上的進線電源，通過隨時在不同兩路進線電源間自動或手動互切互投可以極大的提高供電電源的可靠性。兩路進線電源的運行方式有互為備用或路一為主電源，另一路為備用電源兩種。備自投裝置根據(jù)正常情況下兩路進線電源的工作方式，在工作電源線路因故障或其他原因而斷電時，能自動且迅速將備用電源投入運行，大大提高了電源的穩(wěn)定性和可靠性。

2. 備自投裝置的結(jié)構(gòu)與工作原理

備自投裝置的主要輸入分模擬量輸入和開關(guān)量輸入，模擬量輸入為兩路進線電源的電壓與電流，開關(guān)量輸入為兩路線路上斷路器的工作狀態(tài)。開關(guān)量輸出主要完成的任務(wù)為斷開故障線路的斷路器，合上備用線路上的斷路器，從而實現(xiàn)備用線路電源自動投入，其典型的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

備自投裝置的工作原理如圖2所示，現(xiàn)假設(shè)兩路進線電源均供電正常，且進線電源1工作，進線電源2備用，則斷路器1在合閘位置，斷路器2在分閘位置。此時互投控制器輸入的模擬量為電源1和電源2均有電壓，電源1有電流，電源2無電流。輸入的開關(guān)量為斷路器1在合閘位置，斷路器2在分閘位置。當電源1因故障或其他原因消失或低于設(shè)定值，而電源2供電正常，則互投控制器輸入的模擬量為電源1無電壓無電流，電源2有電壓無電流，輸入的開關(guān)量沒有變化。這時就滿足備自投動作的條件，互投控制器經(jīng)過一定時間的延時，輸出開關(guān)量完成斷路器1的分閘和斷路器2的合閘，同時內(nèi)部閉鎖電路將裝置閉鎖，這就完成了備用電源自動投入的任務(wù)。進線電源2為工作電源時，過程類似，發(fā)生上述現(xiàn)象時電源1也能自動投入。

3. 備自投裝置的運行邏輯

根據(jù)兩路進線電源的運行方式的不同，備自投的自投方式可分為互為備用自投方式和一主一備自投方式。自投方式可以通過不同的接線方式和設(shè)定值來實現(xiàn)。下面我們分別介紹兩種自投方式的運行邏輯。

3.1 互為備用的兩路進線電源的自投方式

正常運行時，斷路器1（斷路器2）閉合，母線由進線電源1（進線電源2）供電。當母線電壓消失或低于設(shè)定值，并且母線和兩路進線PT正常，備用進線線路電源2（進線電源1）電壓正常，且斷路器1和斷路器2都無電流的情況下，經(jīng)過設(shè)定的時間（T），備自投裝置自動斷開之前運行線路的斷路器1（斷路器2），合上之前備用線路的斷路器2，完成兩路進線電源的倒換。圖3以進線電源1為工作電源，進線電源2為備用電源為例，反應(yīng)了其動作的條件和邏輯，反方向相同。

U2yy、I1wl、I2wl、Tdz分別為進線電源2有電壓、進線電源1無電流、進線電源2無電流、設(shè)定的備自投動作延時。母線無壓是指兩段母線的三相電壓均小于設(shè)定值。裝置復位或動作后，進入閉鎖狀態(tài)。

根據(jù)邏輯圖可見備自投裝置動作的條件有：

3.2 兩路進線電源一主一備自投方式

假設(shè)進線1為主供線路，進線2為備用線路，下面對該方式下可能出現(xiàn)的三種運行情況進行分析：

a.備用線路進線2供電：備用進線電源供電時，主供進線斷路器1斷開，備用進線斷路器2閉合。當主供進線電源1電壓恢復正常時，備自投裝置首先斷開備用線路的斷路器2，然后合上主供進線斷路器1，完成備用線路到主用線路的倒換。動作邏輯如圖4所示。

這種運行方式下，備自投裝置動作的條件為：

裝置已處于保護狀態(tài)

主供進線電源斷路器1斷開，備用進線電源斷路器2閉合

無閉鎖信號解除

主供線路有電壓、無電流

b.主供線路供電：當主攻線路失壓時，如果備用進線電源有電壓無電流，經(jīng)過設(shè)定的延時后，裝置首先跳開進線電源斷路器1，然后合上備用進線電源斷路器2，完成主用線路到備用線路的倒換。動作邏輯如圖5所示。

在這種運行方式下，備自投裝置的動作的條件為：

裝置已處于保護狀態(tài)

主供進線斷路器1閉合，備用進線斷路器2斷開

主用進線線路無電壓，備用線路有電壓無電流

無閉鎖信號

c.無線路供電：當主供進線斷路器1DL和備用進線斷路器2DL同時斷開，稱為無線路供電。

若某條進線電壓恢復正常時，裝置自動投入響應(yīng)進線斷路器，以恢復供電;

如果備用進線早于主供進線動作延時以上恢復供電，則先投入備用線路（2DL），當主供線路恢復供電時，再按備用線路供電方式切除備用線路，投入主供線路;

若主供和備用線路在設(shè)定時間（動作延時）內(nèi)同時恢復供電，則直接投入主供線路1DL。

動作邏輯框圖如圖6所示。

U2yy、I1wl、I2wl、Tdz分別為進線電源2有電壓、進線電源1無電流、進線電源2無電流、設(shè)定的備自投動作延時。

裝置初次加電或每次動作后，處于閉鎖狀態(tài)，復歸后才可能進行保護動作。復歸條件為：

備自投有投入信號

兩條進線電源和母線的PT都正常

兩路進線的斷路器一個閉合，一個斷開

閉鎖信號解除

母線電壓正常

4. 備自投裝置工作的基本要求

（1）工作電源進線失壓后，備自投才動作，備用電源才投入，手動斷開斷路器，備自投不應(yīng)動作。

（2）備自投裝置應(yīng)有閉鎖裝置，備用電源只允許投入一次，如果備用電源投入后也自動保護跳開，則說明線路有永久性故障，應(yīng)先排除故障。

（3）備用電源不滿足有壓條件，備用電源不能投入，備自投裝置不能動作。

（4）備自投裝置動作以盡可能短為原則，但動作前必須有一定延時，且應(yīng)先斷開故障電源，后投入備用電源。

5. 小結(jié)

電能作為現(xiàn)代社會的主要能源，已廣泛應(yīng)用到國民經(jīng)濟、社會生產(chǎn)和人民生活的各個方面，人們對電能供給的穩(wěn)定性和可靠性要求日趨提高。備用電源自動投入裝置能自動、迅速且準確的在多路進線電源間完成投切，保證用戶供電正常，避免用戶生產(chǎn)生活因電源故障受到影響，將電源故障帶來的損失降到最低。因此對備自投裝置的探討和研究，優(yōu)化和完善其功能對現(xiàn)實工作有一定指導意義。