變電站線路備自投的應用與研究

朱伯通 何偉洪 唐志強

摘 要：備自投是一種保證對用戶可靠供電的技術措施，它能夠在主供電源發生故障時，切除故障電源，將備用電源自動投入，避免因電網失壓導致供電間斷的問題。本文根據備自投的工作原理，對備自投裝置的充電條件、放電閉鎖條件進行了分析研究，設計了線路備自投的電壓電流回路及開關位置回路。

關鍵詞：備自投；充電條件；放電閉鎖

引言：備自投（BZT）是備用電源自動投入裝置的簡稱，可以實現主供電源發生故障，導致電網失壓時，將備用電源自動投入，保證供電的可靠性。變電站作為輸送電能的重要環節，擔負著電力輸送樞紐站的重要作用，各個電壓等級的變電站相互連接，形成一個復雜的環網。為了提高供電可靠性，在各電壓等級的變電站中，大都采用了備自投作為保證可靠供電的技術措施[1-3]。

本文對備自投裝置的充電條件、放電閉鎖條件進行了分析研究，設計了電壓電流回路、開關位置回路等二次回路。

1 備自投工作原理

變電站中備自投功能的選擇主要根據變電站一次設備的接線方式進行選擇，典型的一次接線方式如圖1所示：

線路備自投方式包括兩種，方式一是#1進線運行，#2進線備用，即線路開關1DL和母聯開關3DL在合位，線路開關2DL在分位，當#1進線因故障或者其他原因被斷開后，#2進線備用電源能自動投入，保證I母和II母不失壓。方式二是#2進線運行，#1進線備用，即2DL和3DL在合位，1DL在分位，當#2進線因故障或者其他原因被斷開后，#1進線備用電源能自動投入。

2 備自投邏輯原理分析

備自投裝置的動作前提是“無壓無流”，即母線及主供線路無電壓，主供線路無電流，加入無流條件是為了防止PT斷線而導致裝置誤動，提高備自投功能的可靠性和準確性。

備自投裝置的充放電條件主要依據線路和母線的電壓電流，以及開關位置來判斷，其中母線電壓可以用來判斷是否有壓，線路電壓作為判斷的輔助判據，引入的線路電流可以用來判斷線路開關位置[4]。

首先判斷I母和II母三相必須有壓并且其電壓值大于等于整定值，主供線路開關和母聯開關必須在合位，線路電壓作為自投準備及動作的輔助判據，可以根據實際需要選擇是否使用，以上條件同時滿足后經延時，再進行第二條件的判斷，若備自投功能壓板投入，備自投無放電、無閉鎖，保護裝置沒有跳開母聯開關，備用線路開關在分位以及主供線路在合后位置，滿足這些條件后充電完成。

備自投裝置放電時，若滿足以下任何一個條件都會導致裝置放電閉鎖：（1）I母和II母均三相無壓，主供線路無流；（2）備用線路無電壓；（3）手跳主供線路開關或母聯開關；（4）備用線路開關在合位或檢修；（5）裝置閉鎖信號輸入；（6）任一開關的合閘位置繼電器位置不對應。

3 備自投回路設計

3.1 電壓電流回路設計

外部電壓電流通過二次回路的隔離互感器變換后輸入裝置，經低通濾波器輸入到模數變換器，CPU對這些變換后的數字信號進行處理，構成各種保護信號和測量信號。設計的電壓電流回路如圖2所示。

外部電壓Ua、Ub、Uc為I母或者II母的三相電壓，經交流空氣開關ZZK輸入備自投裝置中，轉換為電壓Uab、Ubc和Uca，用于有壓、無壓判斷。Ux1和Ux2分別為#1進線和#2進線的線路電壓，在不同備自投方式下，作為備自投準備及動作的輔助判據，可通過控制字選擇使用，例如在方式一下，I母和II母同時失壓，此時若Ux1電壓值為零或者小于整定值，則可以進一步確認主供線路發生故障，而通過判斷Ux2電壓值可以確認備用線路是否做好備自投準備。在某些情況下，由于二次回路故障，可能導致母線PT斷線，輸入電壓為零，導致備自投裝置誤動。為了避免這種事故的出現，在二次回路的設計中，引入了進線開關的一相電流Ix1和Ix2，當PT斷線無法檢測到電壓時，若主供線路仍有電流，則備自投裝置不動作。

3.2 開關位置回路設計

與斷路器的分合位置相對應，每個開關都有輔助觸點來確定斷路器的分合位置，這些輔助觸點在二次回路中可以作為開入量，判斷當前的系統運行方式。

在運行方式的判斷上，通過引入主供線路開關、備用線路開關和母聯開關的跳閘位置繼電器（TWJ）來判斷當前系統的運行方式，以及備自投準備和自投方式的選擇，而引入開關的合后位置作為不同運行方式下自投的閉鎖信號，如圖3所示：

若1DL、 3DL的跳閘位置繼電器（TWJ）輸出信號為0，2DL的跳閘位置繼電器（TWJ）輸出信號為1，則表示#1進線開關和母聯開關在合位，#2進線開關在分位，系統為運行方式一。同理，若2DL、1DL的跳閘位置繼電器輸出0，1DL輸出1，則表示為系統運行方式二。在不同的運行方式下，可以根據合后位置繼電器的輸出信號閉鎖另一種備自投方式，例如在運行方式一下，#1進線開關的合后位置輸出信號為1，而#2進線開關的合后位置輸出信號為0，根據合后位置信號，備自投裝置確認運行方式為一，同時閉鎖運行方式二的自投動作。

4 結束語

本文就備自投在電網中的應用展開了研究，對線路備自投的充電條件、放電閉鎖條件以及裝置的動作邏輯和動作時間進行了詳細的分析，設計了電壓電流回路、開關位置回路等二次回路，實現了變電站中備自投裝置的功能。

參考文獻

[1]鄭曲直，程穎.備用電源自投裝置設計、應用的若干問題[J].繼電器，2003，31（8）：18-21.

[2]任社宜，薛艷霞.變電站備自投裝置應用中相關問題的分析與探討[J].山東電力技術，2007，2（154）：26-29.

[3]王潤，高仕斌，錢清泉.一種基于現場總線的新型電源備自投實現方法的研究[J].繼電器，2005，33（4）：78-80.

[4]范壽忠.備用電源自動投入裝置手跳閉鎖功能的實現[J].華電技術，2009，31（5）：9-10.