220kV備自投裝置遠(yuǎn)方精準(zhǔn)切小電源的研究與應(yīng)用

劉國民

摘? 要：為提高供電可靠性，地區(qū)電網(wǎng)往往裝設(shè)備用電源自動投入裝置。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障而導(dǎo)致母線停電時(shí)，滿足投入條件的備自投就會動作，合上備用電源給停電母線供電。該文主要以某項(xiàng)目220 kV備自投裝置的改造方案做為案例，對220 kV備自投裝置遠(yuǎn)方精準(zhǔn)切小電源功能及回路的應(yīng)用進(jìn)行研究探討。

關(guān)鍵詞：備自投;精準(zhǔn)切;小電源;回路

中圖分類號： TM762? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 研究背景

備自投的種類繁多，而且隨著電網(wǎng)的發(fā)展，電網(wǎng)運(yùn)行中新問題的出現(xiàn)，使得影響備自投投退的因素十分復(fù)雜[1]。例如220 kV B變電站的220 kV備自投裝置為標(biāo)準(zhǔn)化備自投裝置，當(dāng)220 kV L1甲乙線雙回失壓時(shí)，將先切除小電源線路220 kV L3甲乙線，再合上220 kV L2甲乙線。此時(shí)真正的小電源線路220 kV L4甲乙線將連接220 kV D變電站和發(fā)電廠形成孤島供電，最終會因電源支撐不足，逐步解列，造成220 kV D變電站和發(fā)電廠失壓。如果220 kV B變電站的220 kV備自投裝置能夠在L1甲乙線雙回失壓時(shí)，直接切除真正的小電源線路220 kV L4甲乙線，而不切除220 kV L3甲乙線，則可以避免220 kV D變電站失壓，在一定程度上提高了供電的可靠性[2]。

2 項(xiàng)目改造方案研究分析

2.1 初步改造思路

項(xiàng)目實(shí)施后，220 kV B變電站備自投裝置的小電源跳閘元件由原來的220 kV B變電站220 kV L3甲乙線轉(zhuǎn)變?yōu)?20 kV D變電站220 kV L4甲乙線，實(shí)現(xiàn)了備自投裝置的“跨地域”連切功能。這種跨站間的連切，主要是為了達(dá)到備自投裝置精準(zhǔn)化切除小電源線路的要求，具體說明如下。

220 kV B變電站220 kV L3甲乙線分別與各自的主供電源線路以及備投線路掛于同一段母線上，其對側(cè)220 kV D變電站220 kV L3甲乙線與220 kV L4甲乙線也分別掛于同一段母線上，另外220 kV D變電站與發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組相連，如圖1所示。由于220 kV B變電站220 kV L3甲乙線通過220 kV D變電站220 kV母線與小電源相連，因此在220kV B變電站內(nèi)也被定義為小電源線路。

改造之前的切換方式是當(dāng)220 kV B變電站220 kV備自投裝置切除220 kV L3甲乙線時(shí)，220 kV D變電站兩段220 kV母線都將失去主供電源，如果220 kV B變電站備投成功后，母線恢復(fù)電壓，220 kV D變電站將失去了恢復(fù)主供電源供電的機(jī)會。若備自投裝置動作前，220 kV D變電站220 kV L4甲乙線處于冷備用狀態(tài)，備自投的正確動作還會導(dǎo)致220kV D變電站全站失壓。

2.2 方案的實(shí)施及改進(jìn)

在項(xiàng)目現(xiàn)場實(shí)施的初期，改造方案采用的是江蘇華瑞泰HOP-200型穩(wěn)控跳信裝置，此裝置的主要功能見表1。

根據(jù)配置原理，220 kV B變電站側(cè)穩(wěn)控跳信裝置工作于發(fā)送模式，當(dāng)裝置接收到220 kV B變電站220 kV備自投裝置跳對側(cè)220 kV D變電站220 kV L4甲乙線開關(guān)開入后，裝置提供弱電開出（24 V）至裝置背板接線端子，再通過同軸電纜將弱電信號送給通信設(shè)備，由通信設(shè)備負(fù)責(zé)光信號轉(zhuǎn)換，最后完成開出信號的始端發(fā)送。

如果220 kV D變電站通信設(shè)備接收到由220 kV B變電站發(fā)來的信號后，將會把光信號轉(zhuǎn)換成弱電信號后作為開入接入220 kV D變電站穩(wěn)控跳信裝置。220 kV D變電站側(cè)裝置工作于接收模式，當(dāng)接收到通信設(shè)備指令開入后，將閉合裝置內(nèi)部無源接點(diǎn)，作為輸出接入220 kV L4甲乙線手跳回路。

兩側(cè)變電站采用同一型號裝置，在項(xiàng)目的現(xiàn)場實(shí)施過程中，實(shí)施人員發(fā)現(xiàn)了如下現(xiàn)象。穩(wěn)控跳信裝置雖然兼具“發(fā)送”和“接收”功能，裝置能通過切換工作模式分別提供24 V電源輸出及無源接點(diǎn)輸出，但是在裝置背板上這對輸出接點(diǎn)卻合并成了一個(gè)輸出端子，這樣的回路隱藏著一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)正常工作于接收模式下的穩(wěn)控跳信裝置因誤觸碰等原因?qū)⒐ぷ髂Ｊ角袚Q成發(fā)送模式時(shí)，裝置會將輸出接點(diǎn)改變?yōu)?4V電源輸出，演化圖為如圖2所示。由于接收模式下裝置接點(diǎn)串入220 kV線路開關(guān)操作箱手跳回路，此時(shí)可能會因接點(diǎn)容量不足誤閉合手跳回路，導(dǎo)致線路誤跳閘。

為了解決上述問題，可將方案按以下原則進(jìn)行調(diào)整。1）必須將24 V電源輸出接點(diǎn)與無源輸出接點(diǎn)分開，采用相互獨(dú)立的回路。2）由于備自投跳小電源線路為單方向命令，與可切換工作模式的方式相比，固定工作模式的裝置顯得更為可靠。

因此，按照以上思路，我們開發(fā)出能可靠單獨(dú)工作于發(fā)送模式及可靠單獨(dú)工作于接受模式的穩(wěn)控跳信裝置HOP-200T和HOP210。兩款裝置與更新前裝置的特點(diǎn)，見表2。

從表2對比可見，改版后的穩(wěn)控跳信裝置只能固定工作于發(fā)送或接收其中一種模式，裝置背板輸出接點(diǎn)不再可能因誤投退裝置開關(guān)而改變輸出類型。而由于接收模式下裝置僅提供了1個(gè)可觸發(fā)無源輸出接點(diǎn)，不可能出現(xiàn)影響外部跳閘回路的情況。

3 結(jié)語

220 kV備自投裝置遠(yuǎn)方精準(zhǔn)切小電源的應(yīng)用將大大降低備自投裝置非精準(zhǔn)切除負(fù)荷動作給系統(tǒng)帶來的失壓風(fēng)險(xiǎn)，其技術(shù)先進(jìn)性如下。1）首次為備自投裝置配置了遠(yuǎn)方命令傳輸通道，實(shí)現(xiàn)了備自投裝置的遠(yuǎn)方精準(zhǔn)切負(fù)荷功能。2）發(fā)現(xiàn)了新型設(shè)備（穩(wěn)控跳信裝置）的回路缺陷，并從開發(fā)源頭上改進(jìn)了設(shè)計(jì)原理，督促技術(shù)供應(yīng)商升級了設(shè)備硬件。3）有源輸出和無源輸出共用一對接點(diǎn)的情況可能也會出現(xiàn)在別的新型保護(hù)或自動裝置上，此次發(fā)現(xiàn)除了能為以后類似裝置提供驗(yàn)收經(jīng)驗(yàn)之外，還具有警醒意義。

通過該項(xiàng)目的實(shí)施探索，我們成功地將未投運(yùn)的220 kV B變電站及220 kV D變電站穩(wěn)控跳信裝置進(jìn)行了硬件升級，并迎來最終的安全投運(yùn)。到目前為止，該新型設(shè)備運(yùn)行狀況良好。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭超. 地區(qū)電網(wǎng)廣域備自投與故障恢復(fù)策略評價(jià)研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2015.

[2]李曼嶺， 黃芳. 備用電源自動投入裝置在電網(wǎng)中的多元化應(yīng)用[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制， 2009， 37（18）：147-150.