拓展備自投功能實現合解環操作的應用分析與探討

陳云彪，黃金鶴

（臺州電業局，浙江臨海317000）

拓展備自投功能實現合解環操作的應用分析與探討

陳云彪，黃金鶴

（臺州電業局，浙江臨海317000）

電網合解環操作中存在電磁環網危害電網安全穩定運行、潮流改變引起繼電保護失配等問題，由此提出利用備自投成熟的技術和備用軟/硬件，通過拓展其功能，在人工合環后實現自動解環以解決合解環問題的設想，并進行了可行性分析，給出了設計方案。

合解環；備自投；電磁環網；方案設計；探討

0 引言

為提高供電可靠性，在電網進行事故處理或計劃檢修時，電網調度將調整運行方式，一般是通過合解環操作來轉移負荷，保證對用戶的持續供電。但目前合解環操作中存在著諸多問題，如電磁環網危害電網安全穩定運行、潮流及運行方式改變引起繼電保護失配等。

文獻[1]分析了典型電磁合環對電網動/靜態穩定和安全自動裝置的影響，并提出相應對策。文獻[2]根據電磁環網潮流計算結果，分析了合環點處開關保護的投退及其利弊。文獻[3]指出合解環操作過程中容易發生問題的環節，并給出了相應的操作注意事項。文獻[4]設計了一種合環解列保護裝置，在人工合環后可實現自動解環，以解決合解環問題。

文獻[4]提出的合環解列保護裝置能較好地解決合解環問題，可靠性較高；但不足之處是需要增加投資和設備，涉及變電站的改造（如場地、布線等）問題。

為提高性價比，可考慮通過拓展備自投裝置的功能來取代合環解列保護，即：利用備自投的成熟技術和備用的軟/硬件，通過拓展其功能，在人工合環后實現自動解環，以解決合解環過程中存在的問題。

1 合解環操作過程及存在的問題

1.1 典型合解環操作

以臺州電網某110 kV變電站高壓側典型內橋接線為例（見圖1）。正常方式下電源A線供受電側變電站Ⅰ段、Ⅱ段母線負荷，電源B線104開關和105開關處于合位、負荷側進線101開關和103橋開關處于合位、進線102開關熱備用。而在事故處理或計劃檢修時，需要進行合解環操作來調整運行方式，以保證對用戶的持續供電。

圖1 典型的橋接線

如事故處理需要減輕電源A線負荷時，合解環操作過程可最簡化為合上102開關、拉開101開關（或103開關）。當受電側變電站Ⅰ段母線計劃檢修時，合解環操作過程可最簡化為合上102開關、拉開103開關（或101開關）。典型的合解環操作步驟可歸納為：合上進線102開關（合環），拉開進線101或103開關（解環）。

1.2 合解環過程中存在的問題

電網在合解環過程中存在以下3個突出問題：

（1）長時間電磁環網影響電網安全穩定運行。

（2）由于運行方式改變造成繼電保護失配，設備故障時使事故范圍擴大。

（3）操作時間長，影響事故處理能力和應急處置水平。

目前合解環過程需要通過電網調度和現場值班人員接發令操作，造成電磁環網運行時間較長。例如圖1中102開關處合環后，若電源A線發生永久性故障，對側保護跳開105開關，但故障并沒有被隔離，因橋接線典型設計不配置保護，101，102，103開關無法跳開，故將越級跳電源B線的出線104開關，最終會導致變電站全站失電，擴大了事故范圍。

1.3 解決上述問題的方法探討

思路之一是橋開關增設過流保護。線路合環后，當線路故障時，跳開對側開關和橋開關（或橋開關過流保護選跳線路開關），對故障進行隔離；當線路超穩定限額時，跳開橋開關（或橋開關過流保護選跳線路開關），完成解環。不足之處是需要增加投資、新增設備，每套過流保護的投資需5~ 8萬。同時也無法解決長時間電磁環網問題，成效并不顯著。

另一種思路是合環后自動解環，一旦102開關處合環后經短暫延時即自動跳開101開關或103橋開關，快速完成解環，從而解決越級跳問題，同時也縮短電磁環網持續時間。采用文獻[4]介紹的合環解列保護是一種選擇，但每套需投資6~9萬。

備自投裝置技術成熟，有備用的軟/硬件，通過功能拓展，可在人工合環后實現自動解環，以解決合解環問題。改造時只需在備自投的軟件上更新程序代碼、在硬件上新增功能壓板，投資少，性價比高。

2 備自投工作原理

如圖1所示，若電源A線故障，對側保護跳開105開關，故障被105開關和102開關隔離。若為瞬時性故障，則105開關重合成功即可恢復正常運行；若為永久性故障，105開關重合后加速跳開。備自投在躲過重合閘時間后啟動，并檢測電源A線受電側母線失壓、備用線路有壓、101開關無電流3個判據同時成立，即可動作于補跳101開關，合上102開關，實現備用電源（電源B線）的自動投入，恢復對受電側變電站的供電，提高了供電可靠性。

合解環操作與備自投的相同之處是：都僅涉及101，102，103這3個開關的操作以及開關位置、電壓、電流量等。而不同之處是：合解環操作“先合后拉”，備自投“先拉后合”。兩者僅在軟件動作邏輯上有細微差別，硬件方面則完全一致，可見利用備自投拓展合解環功能是完全可行的。

3 方案可行性分析

3.1 技術層面

目前主流的備自投裝置普遍采用微機實現。通過采樣，可得到線路電壓和電流、母線電壓和電流、開關位置等輸入量；通過編程與定值整定，可設置相應期望的動作邏輯，完成預定功能。多年運行經驗表明，備自投性能穩定、誤動率低，軟/硬件備用充裕。

拓展備自投功能以實現上文所述的合解環操作，對于備自投廠家來說，硬件系統基本無需改動，軟件系統也只需通過編程來實現以下邏輯功能：在操作人員合上102開關后，檢測101，102，103開關均在合位，各開關動作前后電流發生變化（驗證合環成功，潮流確已轉移），經過短暫延時以后，自動跳開101開關或103開關完成解環（電網調度根據運行方式預置解環點為101開關或103開關）。

3.2 管理層面

近年來，用戶對連續供電的要求越來越高。為保證持續可靠供電，電網調度需要通過合解環操作來轉移負荷。合解環雖存在諸多問題，但很少出現因合解環操作而引發的電網安全事故，因此合解環問題受到的重視程度稍嫌不足。

隨著電網的發展，電網結構越來越復雜，智能化水平越來越高，合解環問題將日益突出且無可避免。從管理角度考慮，不論是為建設堅強、智能電網的發展目標，還是為貫徹“安全第一、預防為主、綜合治理”的安全方針，或是為踐行風險管控前移的管理理念，都應積極應對。

4 設計方案

以圖1為例，利用備自投合解環操作的方案設計如下：

（1）由調度指令啟用自動解環功能。

（2）采集101，102，103開關位置信息，并驗證其均處于合位。

（3）為防止在合環不到位的情況下直接解環導致負荷丟失的情況出現，可采用各開關的電流信號作為閉鎖條件，只有在101，102，103開關已處合位且電流突變量大于整定值后，才能經過短暫延時后跳開電網調度預置的解環開關，完成解環。

合解環過程的動作邏輯流程如圖2所示。

5 結語

圖2 動作邏輯流程

本文提出的利用備自投來實現合解環操作的設想，不管是在技術層面還是在管理層面，都不失為一種值得考慮的方案。

[1]金長軍，張海濤，李煉，等.220 kV－110 kV電磁合環典型分析[J].電氣技術，2011（10）∶84－89.

[2]王翠霞.關于110 kV電磁環網合環開關保護的應用及定值整定原則[J]．電氣傳動自動化，2008，30（5）∶56－58．

[3]周慧忠.配電網合解環操作問題分析及對策[J].浙江電力，2008（5）∶72－74.

[4]陳云彪，于杰，丁宇海.一種合解環裝置的設計與應用[J].浙江電力，2012（12）∶35－37.

（本文編輯：龔皓）

Analysis and Discussion on Expanding the Function of BZT to Complete the Operation of Loop Closing and Breaking

CHEN Yun-biao，HUANG Jin-he
（Taizhou Electric Power Bureau，Linhai Zhejiang 317000，China）

The electromagnetic looped networks do harm to safe and stable operation of power grid,and the change of power flow causes mismatch of relay protection during loop closing and breaking in power grid. Therefore，the paper proposes to implement automatic loop breaking after manual loop closing by adoption of mature technology and backup hardware and software and function expansion；furthermore，it analyzes the feasibility and presents the design scheme.

loop closing and breaking；BZT；electromagnetic looped network；design scheme；discussion

TM732

：B

：1007-1881（2013）08-0019-03

2013-02-19

陳云彪（1970-），男，浙江臨海人，助理工程師，從事電網調度工作。