110kV变电站应用备自投装置的分析

110kV变电站应用备自投装置的分析

饶建林

单位：深圳供电局有限公司

省市邮编：广东 深圳 518000

摘要：社会用电需求的不断增大，电力工程建设数量也逐渐增多。近年来我国110kV变电站失压事故频发，很大程度上影响了用户的用电质量。如何对110kV变电站装置进行调整，形成高效、稳定的输配电体系已经成为新时期人们关注的焦点。远方备自投装置能够增强变电站架构，借助冗余模式减轻110kV变电站运行负荷，降低变电站发生故障断电的可能性，为110kV变电站稳定运行提供了良好保障。本文就110kV变电站应用备自投装置展开探讨。

关键词：备用电源；自动投入装置；应用

引言

备用电源自动投入是变电站综合自动化系统中一项重要功能。备用电源自动投入装置（以下简称：备自投）是应用于有两路或以上进线电源供电的变电站中，当主用进线电源线路意外断电时，能够快速自动投入备用进线电源，提高供电可靠性的装置。

1、备自投装置概述

1.1基本原理

当电力系统出现故障或者出现其它因素，造成供电电源消失的情况下，备自投装置就会进行动作，切断工作电源，并将备用电源接入到系统中，使电网继续运行，保障供电的稳定性。当前备自投装置在电力系统中的应用是比较广泛的，其在电网中的应用方案包括变压器备自投、桥断路器备自投、进线备自投等，能够在不同场合满足不同的要求，进而提高电力系统供电的可靠性。

1.2备自投装置的作用

备自投装置的作用是当工作电源因故断开后，能自动、迅速地将备用电源投人工作或将用户切换到备用电源上，使负荷不至于停电。

1.3备自投装置的使用原则

1. 备自投装置只能够动作一次。当出现故障之后，备自投装置会第一次启动，将备用电源接入到电力系统之中，将故障位置切除出去，从而保证备用电源的安全。而如果再次投入备用电源或者设施，不仅不能够解决电力系统的问题，还可能会造成备用电源、以及系统受到破坏。（2）备用电源要在工作电源被断开之后再启动。当系统电源出现故障之后，备用电源在接入之前会先确定工作电源的进线电路器是否断开，在其断开之后备用电源才会开始工作。

2、110kV变电站失压事故分析

某110kV变电站全站由110kVB线供电，110kVA线本侧开关在合闸位置，充电至110kVB站。2018年9月某日，110kVB线线路C相出故障跳闸，重合闸不成功，110kVB线开关跳闸，110kV变电站失压。发生故障时110kVA线开关在合闸位置，不满足110kV备自投充电条件，备自投未动作，造成110kV变电站失压。由此可见，在110kV变电站运行过程中必须增加远方备自投装置，通过远方备投实现“多级串供、解环运行”保护。这种备自投系统一般由多套装置互相配合，能够在故障发生后借助光纤通信快速实现交互式备投，大大缩短了备自投恢复供电的时间，在当前110kV变电站建设中具有非常重要的作用。

3、110kV变电站远方备自投装置的应用

3.1备自投装置工作的基本要求

（1）工作电源进线失压后，备自投才动作，备用电源才投入，手动断开断路器，备自投不应动作。（2）备自投装置应有闭锁装置，备用电源只允许投入一次，如果备用电源投入后也自动保护跳开，则说明线路有永久性故障，应先排除故障。（3）备用电源不满足有压条件，备用电源不能投入，备自投装置不能动作。（4）备自投装置动作以尽可能短为原则，但动作前必须有一定延时，且应先断开故障电源，后投入备用电源。

3.2备自投就绪条件判别方法

备自投就绪条件的判定需要具有可靠性，但是如果其方法编辑太过繁琐的话，会对备自投装置动作的分析和研究造成不利的影响。在在进行传统的备自投装置的运行逻辑制定过程中，必须要依据母线的运行模式来编制针对性的运行逻辑，同时要求当备自投装置开始启动时，母线断路器应处在分闸位，这样才能够判定备自投装置就绪，这一判断逻辑的方法编辑十分繁琐，因此本文对备自投就绪判别条件进行了优化。在设计过程中，考虑到上述判别方法中，备自投动作的前提条件是：母线上的所有开关需要处于分闸位，基于此进行研究，认为可以将备自投的启动条件设置为：母线开关分位以及工作位情况。通过应用这一判断条件，备自投就绪时间的判断就不需要在考虑各种运行方式下断路器的位置了，能够极大的简化备自投逻辑程序，不仅能够有效的备自投装置的运行效率，而且还能够更好的对备自投动作行为进行后续的研究和分析，有助于进一步对备自投进行优化。

3.3信息传输

调查过程中可以发现，B线出现断电后，系统理论上能够快速恢复供电，但由于各站间备自投装置没有信息交流，无法做到相互协调和配合，这是传统备自投装置的缺陷，也是本次远程备自投改造中需要解决的主要问题。为此，必须对远程备自投的信息流进行调整，保证动作过程符合环网中的备自投要求，最大限度提升系统的稳定性。备自投中的信息流主要包括六大部分，即有无开环点、远方备投充电成功、无流无压、远方备投动作允许、备自投已动作、远方切换负荷。要依照110kV变电站安全输配电要求掌握远方备自投信息流中的具体动作，保证各部分能够在故障发生后第一时间备投成功。有无开环点信息流交互是保证远方备自投功能顺利实现的关键。在运行中备自投装置满足条件后即向相邻装置连续发送“有开环点”信息，当不运行时则向相邻装置发送“无开环点”信息，其信息流传输如图1所示。远方备自投装置能够根据上述信息流确定有无开环点，分析开环点的方向、位置、是否唯一，判断110kV变电站中的跳闸故障情况。远方备自投运行时通过各装置向环网中的站点充电，开环点站完成就地充电后，若在远方充电延时Tcy内连续收到相邻装置的无开环点信息流，则本站判为“远方备投充电成功”并向相邻装置发送10s远方充电完成的远方备投充电成功信息流，其信息流传输如图2所示。该信息流主要显示远方备投系统各站点的充电状态，充电成功后非开环点向两端主供线路发送信息流，显示站点充电状态正常，对110kV变电站安全运行具有非常重要的意义。无流无压主信息流要是在充电完成后非开环点持续无流无压后发出，此时，充电已完全完成，向相邻装置发送无流无压信息，远方备自投装置处于“准备”状态。在系统接收到无流无压信息流后，确认满足KRU条件，则开始执行远方备投动作，并向相邻装置发送远方备投动作允许信息流。远方备自投装置运行过程非常复杂，在信息流生成时需保证各部分装置均处于正常状态且达到预期备自投动作效果后，方可向相邻装置发送备自投已动作信息流。通过该信息流能够实现远方备投动作合备供前已确认跳开主供元件，尽量避免自投于故障。另外，还能够触发不失压的站点启动过载判别，快速实现110kV变电站失压故障处理。远方切换负荷信息流能够实现远方备投动作后判出元件过载的装置，协同所供电的后续装置实现按轮次的切负荷措施，远方备自投“远方切换负荷信息”信息流传输如图3所示。

图1远方备自投“有无开环点”信息流传输

图2远方备自投“远方备投充电成功”信息流传输

图3远方备自投“远方切换负荷信息”信息流传输

结语

随着电网的发展，负荷种类和数量的增加，应考虑备自投装置投入后可能引起过负荷及与小电源系统非同期并列的问题，所以随着负荷的变化提前做好相应工作，启用装置的过负荷联切功能，保证装置更好的发挥作用。

参考文献

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