110kV进线备自投装置的应用研究

110kV进线备自投装置的应用研究
【摘要】结合电网的实际情况，对110kV进线备自投装置在运用中的电压电流回路、开关量回路以及跳合闸回路的接入问题和备自投动作逻辑的问题进行分析，针对存在的问题，提出了具体的、可行的解决方案，进一步提高了110kV 备自投装置在电网中的动作成功率和可靠性，进而提高电力系统的供电可靠性。

【关键词】110kV进线备自投；电压电流回路；跳合闸回路；开关量回路；动作逻辑；
1 前言
电力系统提高供电可靠性的方法大致有几种：一是采用环网供电，这种方式大大提高了供电可靠性，但多级环网对系统的稳定不利，在中低压电网中较少采用；二是多电源供电，这种方式在提高供电可靠性的同时会带来继电保护配合等方面的困难。

因此，在中低压电网中较为广泛选择的供电方式为单路电源供电，当出现故障时自动切换至备用电源供电的方式，简称进线备自投。

为确保进线备自投装置能正确动作，其二次电压、电流回路、开关量回路、跳合闸回路必须接法正确，并且，备自投的动作逻辑必须满足系统的运行方式。

只有这样才能提高110kV备自投装置在电网中的动作准确性，进而提高电力系统的供电可靠性。

2 电压、电流回路
为了能正确反映一次设备的运行状况，应根据一次设备的接线方式引入母线电压。

在实际运行中，参与备投的两条线路都接在同一段母线上，所以，引入该母线电压即可。

但也存在单母带分段开关的接线方式，在这种情况下就需要分别引入两段母线的电压。

另外，为了判断线路的运行状态，还需要引入线路电压。

与此同时，为了防止因为PT断线引起的备自投误动，需要引入线路电流作为闭锁条件，就是说，当装置光是检测到母线无压，线路有压的情况下是不允许动作的，还需要判断线路没有电流后才能动作出口。

3 跳、合闸回路
3.1 跳闸回路
进线备自投的跳闸回路一般可通过保护跳闸、手跳和永跳三种方式实现。

（1）保护跳闸方式。

采用这种方式必须要考虑闭锁重合闸问题，因为采用保护跳开工作线路开关后，保护装置会误认为开关偷跳而启动重合闸，从而将原已被分开的线路开关又重新合上，导致无法隔离有故障的原工作线路。

由于备自投装置不能采集到运行开关跳位的开入，会终止下一个逻辑，会使得备自投装置无法正常工作。

因此，应选用另一副跳闸输出接点去闭锁该线路保护的重合闸。

在按照此方法接线时应注意：由于一些备自投装置在设计时跳闸输出接点只有一副，这就要求工程技术人员在审图时就要求厂家多配一付跳闸出口接点来实现此功能。

（2）
手跳方式。

由于手动跳闸、遥控跳闸的操作回路已经考虑闭锁重合闸了，因而不需要再考虑闭锁重合闸的问题。

但是，在这种方式下，就不能使用操作箱内的手跳接点来实现“手分闭锁备自投”的功能。

针对这个问题，有两个解决方案：a、即取消保护合后继电器接点接入备自投装置，这样备自投装置就能正确动作。

b、在实际应用中，为了防止人为手分工作线路开关时各自投误投备用线路，要在各自投的现场运行规程里要求在人工断开工作线路开关前将备自投退出。

（3）永跳方式。

采用永跳方式就不存在使用保护跳和手跳方式的重合闸以及手跳闭锁备自投装置的问题。

3.2 合闸回路
进线备自投的合闸回路可以采用手合或不经手合（如接在重合闸回路）两种方式来实现，因此备自投合闸回路的设计应该根据保护装置的具体情况进行选择。

具体的做法是：（1）在取保护装置的合后继电器来实现“手分闭锁备自投”的功能时，备自投合闸一定要接入手合回路。

因为保护装置的合后继电器是接在手合回路中的，是通过手合来启动合后继电器的，各自投在收到保护的合后继电器动作信号后才具备动作条件。

（2）在早期的微机保护装置中，厂家设计时并没考虑合后继电器的采用。

因此，当备自投装置应用于这些保护时，备自投将无法实现“手分闭锁各自投”的功能。

此时，备自投的合闸回路接在手合或不经手合回路（如接在重合闸回路）均可，但要注意用电源将备自投装置的后合继电器输入接点短接，否则，备自投装置将因为无法满足条件而闭锁装置。

3.3 开关量回路
TWJ受到弹簧未储能接点的影响，使得备自投装置可能在固定时间内监测不到工作电源的跳位信号。

从而中断备自投过程。

为防止这种情况的发生，使备自投装置能有效地实现其功能，可将110kV线路备自投所取断路器位置由TWJ 接点改为由断路器辅助接点反映，这样才能在第一时间正确反映断路器的分合位置，从而保证备自投正确动作。

4 动作逻辑
备自投装置的原理简单，但在实际应用中由于涉及的元件和系统因素较多，各自投装置动作的成功率和可靠性都会受影响。

因此，完善备自投的动作逻辑有助于提高成功率和可靠性。

现将一些情况讨论如下：
（1）主供电源和备用电源取自同一母线时，主供线路故障引起备供线路电压降低，当低于备用线路无压闭锁整定值时，备自投被瞬时放电，造成备自投拒动。

可以采用2种办法解决：a.整定备用线路无压闭锁定值时充分考虑系统情况；
b.修改逻辑，备用线路无压闭锁不采取放电方式，采取备用线路无压时闭锁，电压恢复后立即解除的闭锁方式。

（2）近年来，为了提高电力系统安全稳定性、防范电网稳定事故、防止发生大面积停电事故，广东省电网中安装了安全稳定装置。

在该安全稳定系统中，
220kV切负荷执行站的其中一个功能是接收上级控制子站发来的切负荷命令，按照一定的策略，切除110kV负荷。

安全稳定装置切除110kV线路导致由其送电的变电站工作电源失电，此对备自投装置是不允许动作投上备用电源的，而因其他故障使工作电源失电，则要投上备用电源。

为了满足上述条件，一种方法可以考虑对备自投装置配置远方控制的闭锁功能，安全稳定装置将动作的闭锁信号远传至工作电源的对端，闭锁备自投，但这种方法需要加装通信通道。

但是，目前110kV变电站没有和安全稳定装置建立通信通道，而且110 kV变电站数量大、分布广，建立和维护通信通道需要投入大量的入力、财力和时间。

因此，可以采用另一种方法，即对安全稳定系统可切线路对侧的110 kV备自投装置进行升级，使其能智能的区别工作电源是因故障失电还是因安全稳定系统远切失电。

若是前者，备自投不应动作，若是后者，备自投应动作。

备自投装置应增加了经不平衡电压启动或经重合闸过程启动进线自投，以及备用电源低频低压闭锁进线自投的动作逻辑，备自投装置应满足以下逻辑中的一个才能启动：a、装置检测到主供单元的开关位置与KKJ合后位置信号不对应；b、任一非检修母线电压满足重合闸波形。

波形判别条件如下：母线电压应满足“有压→无压→有压”的过程，即母线三相电压均低于无压值超过20ms后，在装置启动延时Tq内，满足任一母线的任一相电压高于0.5Un超过40ms；c、至少40ms内满足任一非检修母线的负序电压大于“故障下母线负序电压门槛值U2（TV断线的母线不得参与判别）；d、至少40ms内满足任一非检修母线的零序电压大于“故障下母线零序电压门槛值3U0（TV断线的母线不得参与判别）。

（3）110kV母线一般不配置母差保护，当110kV母线发生故障时，为避免备投线路自投于故障点，造成事故扩大，110kV侧备自投须配备“自投于故障后加速切”功能。

该功能要求如下：当发出合备投元件命令后，若在判备投成功等待延时时间内同时满足以下条件，则装置应启动自投于故障后加速切功能，一直满足条件达到自投于故障后加速切延时时间后发出备投元件的跳闸开出信号，并报备自投失败：a、“自投于故障后加速切”功能投入；b、任一备投元件任一相电流≥加速电流；注：对于母联备自投方式，取备投侧线路（主变）的电流进行判别。

③满足以下任一母线复合电压开放条件：a. 非发生TV断线异常的任一非检修母线任一相电压低于元件判有压定值；b. 非发生TV断线异常的任一非检修母线零序电压大于固化定值3U0；c. 非发生TV断线异常的任一非检修母线负序电压大于固化定值U2。

5 总结
由以上分析我们可以看出，备自投装置的电压电流回路、开关量回路以及跳合闸回路的正确接入以及备自投动作逻辑的不断完善，是提高110kV备自投装置在电网中的动作成功率和可靠性的基石，希望通过此文能让更多继电保护从业者对备自投装置有更深入的认识，对今后的备自投装置的设计、安装、调试和运行提供一些参考。

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