影響遠方備自投正確動作的原因分析及改進措施

孫瑞 王悅

摘要：以單母分段接線運行方式下的110 kV智能變電站為例，深入分析了影響遠方備自投正確動作的原因，包括分布式電源接入、TWJ接點變位不及時、光纖通道異常等，并結(jié)合備自投現(xiàn)場實際運行情況，提出了相應(yīng)的改進措施。

關(guān)鍵詞：遠方備自投;TWJ接點;光纖通道

0 引言

隨著我國能源需求的日益增長和新能源技術(shù)的不斷發(fā)展，以光伏、風(fēng)電為代表的分布式能源的大規(guī)模接入，對電網(wǎng)系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性提出了挑戰(zhàn)，一些特定的系統(tǒng)接線方式和運行方式，還影響了備自投裝置的正確動作。本文結(jié)合遠方備自投裝置的現(xiàn)場應(yīng)用情況，從分布式電源接入、遠方備自投功能配置和動作邏輯等方面，深入分析了影響備自投裝置正確動作的原因，并針對具體問題提出了相應(yīng)的改進措施。

1 遠方備自投裝置的功能配置和動作邏輯

1.1 ? ?遠方備自投裝置的功能配置

備自投裝置的典型動作邏輯包括分段備自投、變壓器備自投、遠方備自投和進線備自投。其中，遠方備自投是針對手拉手結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)運行特點而設(shè)計的特殊備自投裝置。備自投裝置在確認工作電源斷開后，備用電源方可投入，其動作延時應(yīng)大于外部故障的最長切除時間，以防止母線電壓的短暫下降。備自投備用電源出現(xiàn)故障、人工切除工作電源時，備自投應(yīng)可靠閉鎖。遠方備自投主接線示意圖如圖1所示，圖中每個變電站分別裝設(shè)了一個備自投裝置和實現(xiàn)站間遠方備自投功能的遠傳通信裝置。

1.2 ? ?遠方備自投裝置的動作邏輯

現(xiàn)以圖1中變電站乙遠方備自投為例，模擬其實現(xiàn)的動作邏輯，圖1中2座110 kV智能變電站高壓側(cè)均采用單母分段接線方式，變電站乙有光伏電站接入。變電站甲正常開環(huán)運行時，將允許合閘命令經(jīng)光纖通信裝置傳送至變電站乙。遠方備自投充/放電條件、動作邏輯如下：

遠方備自投充電條件：遠方備自投把手和軟壓板均投入;對側(cè)聯(lián)絡(luò)線允許合閘開入置1;I、II段母線均符合有壓條件;1DL、2DL和3DL開關(guān)均處于合位;無放電條件。

遠方備自投放電條件：遠方備自投把手或遠方備自投軟壓板退出;1DL、2DL或3DL開關(guān)合位消失;有閉鎖開入;變電站乙的1DL開關(guān)拒跳或變電站甲的2DL開關(guān)拒合。

動作邏輯：（1）以變電站乙內(nèi)I、II段母線失壓、進線2有壓、進線1電流小于電流定值Idz1作為啟動條件，1DL跳位為閉鎖條件，經(jīng)延時跳開1DL開關(guān);（2）以變電站甲通過遠傳裝置接收到“合聯(lián)絡(luò)線開關(guān)”信號、II段母線有壓、UL2無壓作為啟動條件，2DL開關(guān)在合位作為閉鎖條件，經(jīng)延時合2DL開關(guān)。

2 影響遠方備自投正確動作的原因分析和改進措施

2.1 ? ?分布式電源接入的影響

在無分布式電源接入時，變電站乙在I段母線失壓情況下滿足備自投啟動條件，啟動備自投邏輯，經(jīng)延時跳開1DL開關(guān)，并經(jīng)遠傳裝置合上變電站甲的2DL開關(guān)，恢復(fù)全站供電。但當(dāng)變電站乙的I段母線上接入光伏電站時，在電源進線UL1失壓后，光伏電站會與變電站乙形成一個短時孤島向負荷供電。此時，I、II段母線上仍有電壓且高于備自投檢無壓定值（通常整定為0.3Ue），遠方備自投無法啟動。如果變電站35 kV或者10 kV側(cè)線路存在分布式電源或小火電，在進線電源發(fā)生故障后被切除時，低壓側(cè)電源會通過主變向110 kV母線反送電，從而導(dǎo)致備自投同樣無法啟動。

改進措施：（1）對于由分布式電源或小火電形成的短時孤島供電網(wǎng)絡(luò)，其電壓頻率會降低，建議此類變電站安裝低頻、低壓解列裝置，通過與遠方備自投保護裝置的時限配合，完成分布式電源點的切除和備自投裝置的正常啟動。（2）對于未安裝低頻、低壓解列等裝置的變電站，在遠方備自投邏輯中配置聯(lián)切功能，跳開主供電源的同時聯(lián)切DG，在確定DG跳開后啟動動作邏輯2。

2.2 ? ?TWJ變位不及時的影響

斷路器的完整控制回路由保護裝置、測控裝置、操作箱、斷路器機構(gòu)4個部分組成，主要包括：電源監(jiān)視回路，防跳回路，跳、合閘保持回路，壓力閉鎖回路。其中，跳閘位置監(jiān)視通過合閘保持繼電器負端與跳閘位置繼電器（TWJ）負端短接后接入斷路器合閘回路實現(xiàn)。斷路器合閘回路中串有遠方/就地把手常開接點、彈簧未儲能接點、斷路器輔助接點和合閘線圈。斷路器跳位監(jiān)視及合閘回路如圖2所示。

斷路器跳位監(jiān)視回路中串有彈簧未儲能接點BM，該常開接點需要一個較長延時（斷路器儲能時間一般為8～16 s）方能閉合，所以TWJ繼電器的接點變位受彈簧未儲能接點BM制約。假設(shè)變電站乙電源線路2發(fā)生永久性故障，則線路保護將按照跳閘—重合閘—加速跳閘的動作邏輯執(zhí)行。在重合閘動作后，斷路器在儲能結(jié)束后才會接通跳位監(jiān)視回路?？紤]到備自投動作時限（躲過重合閘動作時間）整定值遠小于斷路器儲能時間，當(dāng)備自投裝置接入的開關(guān)位置取自TWJ輔助觸點時，無法與斷路器實際位置相對應(yīng)，造成備自投保護裝置不能正確動作。此外，TWJ繼電器發(fā)生故障或損壞、儲能回路發(fā)生故障均會造成TWJ繼電器無法向備自投裝置提供正確的位置信號。

改進措施：備自投所接入斷路器的位置均采用斷路器機構(gòu)輔助開關(guān)的常閉接點。為提高可靠性，可采用雙接點并聯(lián)接入方式，從而避免斷路器變位情況受彈簧儲能過程的制約，有效降低了備自投裝置的拒動風(fēng)險。

2.3 ? ?光纖通道異常的影響

遠方備自投在變電站甲、乙兩側(cè)均配有遠傳通信裝置，借助光纖通道實現(xiàn)兩側(cè)變電站合閘命令和斷路器信號的傳遞。因此，光纖通道的特性和傳輸速率對于備自投功能的實現(xiàn)至關(guān)重要，一旦通道發(fā)生異常，兩側(cè)備自投均無法正確動作。光纖通道在傳輸信號過程中會因為噪聲、交流電干擾等因素造成傳輸信號產(chǎn)生誤碼，因此，遠傳裝置應(yīng)具有實時檢測光纖通道的功能。

改進措施：遠方備自投保護定期檢驗時，除了完成保護裝置功能檢查和遠傳裝置收發(fā)電平校驗，還應(yīng)用光功率計測試光纖通道的衰耗，及時發(fā)現(xiàn)光纖通道中存在的隱患。遠傳裝置統(tǒng)一設(shè)置內(nèi)部時鐘，數(shù)據(jù)發(fā)送均采用裝置的內(nèi)部時鐘，接收時鐘從已接收數(shù)據(jù)碼流中提取。

3 結(jié)語

遠方備自投接線原理簡單、通用性強，有效解決了“手拉手”電網(wǎng)結(jié)構(gòu)在開環(huán)運行方式下無法保證持續(xù)供電的問題。本文針對遠方備自投在應(yīng)用過程中存在的問題，分析了分布式電源接入、TWJ變位不及時、遠傳裝置光纖通道異常等對遠方備自投正確動作造成的影響，結(jié)合備自投現(xiàn)場實際運行情況，提出了相應(yīng)的技術(shù)改進措施，從而進一步保障了含備自投保護裝置區(qū)域電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行和供電可靠性。

收稿日期：2020-09-01

作者簡介：孫瑞（1989—），男，寧夏銀川人，碩士研究生，工程師，研究方向：繼電保護控制、風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)控制。