ARP-851A數字式備自投裝置簡介

高 瓊

景洪供電有限公司，云南景洪 666100

1 概述

ARP-851A備自投裝置，適用于10kV、6kV、0.4kV電壓等級，當工作電源跳開后，為有效減少停電時間或者縮小停電范圍，能自動經延時迅速地將備用電源投入工作，同時兼有保護測控功能。可組屏安裝，也可就地安裝到開關柜。

2 特點

1）背插式全密閉機箱，IP61防護等級，可工作于惡劣環境；2）保護、測控一體化，漢字液晶顯示有關信息及操作提示，面板LED指示燈，清晰表明裝置正常、異常及動作時的各種狀態；3）裝置提供高精度的負荷錄波，便于分析負荷；4）適用溫度范圍寬：-25℃～+55℃；5）跳合閘電流自適應；6）靈活方便的通信接口配置，強大的通信規約，可滿足電力系統的要求。

3 功能

1）備自投功能：一般根據系統特點，應用于單母線接線方式的現場，并且根據工況不同，分為進線不分段、變壓器不分段、進線分段、變壓器分段四種運行方式，在這幾種運行方式下，還能夠靈活實現多達十四種明備投、暗備投、以及備投動作后自動復位的功能組合；

2）保護功能：分段（橋）斷路器兩段過流、一段零序過流、相電流和零序電流充電保護、過負荷聯切；合環保護；

3）測控功能：一個斷路器就地操作及遠方操作，及斷路器拒動檢查；控制回路斷線告警、母線PT斷線告警、線路PT斷線告警；測量Iac、Icc、Uab1、Ubc1、Uab2、Ubc2、P、Q、Cosφ、F1。

4 備自投運行方式及原理

備自投裝置需要判斷母線或線路有壓或無壓，線路有流或無流，作為是否可以正常投入的判據，以下為各種判據的解釋：

母線有壓：指接入到裝置的母線線電壓值，大于母線有壓定值。

母線無壓：指接入到裝置的母線線電壓值，小于母線無壓定值。

線路有壓：指接入到裝置的進線任一線電壓值，大于線路有壓定值。

線路無壓：指接入的裝置的進線任一線電壓值，小于線路無壓定值。

進線無流：指接入到裝置的進線電流的任一相電流值，小于進線無流定值。

4.1 單母線雙電源進線分段（或橋）斷路器備自投方式

雖然現場使用的ARP-851A備自投裝置具有四種運行方式及十六種備自投方式的靈活組合，但根據我公司所屬變電站系統主接線運行方式，屬于單母線雙電源進線帶分段運行方式，最適合采用進線分段（或橋）斷路器備自投方式。（以下內容均已介紹此種運行方式為主，其他運行方式不再贅述）

圖1 進線帶分段（橋）備自投主接線

4.2 原理簡介

1）裝置分別接入每段母線的母線電壓（Uab1、Ubc1、Uab2、Ubc2），作為母線有壓、母線無壓的判據；2）裝置分別接入每條電源進線的線電壓（UL1、UL2），作為備自投裝置充電條件、放電條件及動作條件的判據，可經控制字或者軟壓板選擇投退；3）裝置分別接入每條電源進線的一相電流（IL1、IL2），其目的是用來判斷電源進線斷路器是否已經跳開，并且可以精確預防PT斷線造成分段（橋）斷路器誤動作；4）裝置分別接入每條電源進線和分段（橋）斷路器的位置（接線圖中斷路器1DL、2DL、3DL的位置），用于系統運行方式、充放電條件以及備自投動作條件的判據。

4.3 進線分段備投明備投方式1

1#電源進線投入運行，2#電源進線冷備用，分段（橋）投入運行，即斷路器1DL、3DL在合閘位置，斷路器2DL在分閘位置。在系統正常運行工況下，當1#電源進線因故障導致失電后，備自投裝置在滿足充電條件的情況下，跳開1#電源進線斷路器，自動投入2#電源進線斷路器。（方式2與方式1同理）

4.3.1 充電條件

1）I段母線、II段母線均三相有壓，2#電源進線有壓（UL2）；2）斷路器1DL、3DL在合閘位置，斷路器2DL在分閘位置；3）軟件固定經15 秒延時后滿足充電條件，充電完成。

4.3.2 放電條件

1）2#電源進線斷路器2DL在合閘位置；2）裝置開入點有外部引入的閉鎖備自投、手動投切備自投、斷路器拒動等信號高電平進入；3）當備自投裝置整定控制字“2#電源進行進線電壓檢查”設置為投入時，2#電源進線無壓（UL2）；4）備自投整定控制字“明備投方式1”設置為退出。

4.3.3 動作過程

當充電完成后， 1#電源進線失電，導致I段母線、II段母線均三相無壓，當2#電源進線整定控制字“電壓檢查”控制字選擇投入時，2#電源進線有壓（UL2），1#電源進線IL1無流，則保護裝置啟動，經“明備投方式1延時”跳開1#電源進線斷路器1DL，并在確認1#電源進線斷路器1DL跳開后，合2#電源進線斷路器2DL。

4.3.4 明備投自復方式

當備自投裝置動作，投入備用電源進線以后，只要失電電源進線電壓恢復正常， 裝置將以自復方式動作，使系統恢復到原來的工作狀態。

4.4 進線分段備投暗備投方式1

當兩段母線分列運行時，分段（橋）斷路器斷開，兩段母線處于相互暗備用狀態，即兩條電源進線的斷路器1DL、2DL均在合閘位置，分段（橋）斷路器3DL在分閘位置。當2＃電源進線因故障導致失電后，備自投裝置在滿足充電條件的情況下，跳開2#電源進線斷路器，同時將分段（橋）斷路器自動投入。（方式2與方式1同理）

4.4.1 充電條件

1）I段母線、II段母線均三相有壓；2）斷路器1DL、2DL在合閘位置，斷路器3DL在分閘位置；3）軟件固定經15 s延時后滿足充電條件，充電完成。

4.4.2 放電條件

1）I段母線、II段母線均三相無壓；2）分段（橋）斷路器3DL在合位；3）裝置開入點有外部引入的閉鎖備自投、手動投切備自投、斷路器拒動等信號高電平進入；4）當備自投裝置整定控制字“暗備投方式1”設置為退出。

4.4.3 動作過程

當充電完成后， I段母線三相有壓，II段母線三相無壓，2#電源進線IL2無流，則保護裝置啟動，經“暗備投方式1延時”跳開2#電源進線斷路器2DL，并在確認2#電源進線斷路器2DL 跳開后，合分段（橋）斷路器3DL。

4.4.4 暗備投自復方式

當備自投裝置動作，投入分段（橋）斷路器以后，只要失電的工作電源恢復正常，裝置將以自復方式動作，先跳開分段（橋）斷路器，并在確認分段斷路器跳開后，自動恢復工作電源。

5 保護測控功能介紹

5.1 控制回路斷線告警

“控制回路斷線告警”整定控制字選擇投入，當裝置采用本身操作回路時，從內部采集斷路器合閘位置和分閘位置，當判斷到兩個位置狀態相同時，經延時發控制回路斷線告警，該功能可通過控制字選擇投入或者退出。

5.2 線路PT斷線告警

“檢查線路電壓”整定控制字選擇投入，判斷線路電壓UL1（UL2）小于0.3Un，并且線路電流IL1（IL2）大于0.02In，經9 秒報1#（2#）PT 斷線告警，該功能可通過控制字選擇投入或者退出。

5.2 母線PT斷線告警

“母線PT斷線告警”整定控制字選擇投入，當下面條件之中任一條件滿足時，經9秒報母線PT斷線告警，該功能可通過控制字選擇投入或者退出。

1）最大相間電壓UФфmax＜30V，且相應母線進線電流大于無流定值；2）或者最大相間電壓UФфmax＜30V，當備投方式選擇為變壓器分段、進線分段備投時，如果母聯斷路器合位且相鄰母線進線電流大于無流定值；3）UФфmax＞30V，且UФфmax＞1.25* UФфmin(最小相間電壓)。

5.4 過負荷聯切

暗備自投動作以后，在投入的整定時間內，監視備用電源一相電流，當電流超過定值以后，過負荷聯切啟動，其后再不受投入的整定時間的控制，直到啟動返回或所有各輪聯切動作后，過負荷聯切自動退出。

5.5 分段（或橋）斷路器電流保護

裝置具備相電流充電保護、零序電流充電保護、兩段過電流保護和零序過流保護功能，這些保護均獨立于備自投邏輯，可通過軟壓板選擇投入或退出。

5.6 合環保護

裝置設有合環保護功能，在系統處于合環運行時，如果合環電流大于定值則延時動作于出口，該功能可通過控制字選擇投入或者退出。。

5.7 斷路器拒動檢查

備自投動作邏輯需要判斷相應的斷路器位置，為防止因斷路器拒動，而導致裝置一直等待斷路器變位而無法終止備自投邏輯，本裝置設有斷路器拒動檢查功能。裝置發出斷路器跳合閘命令10s后，若判斷出斷路器未能變位，則立即終止相應的備自投過程，并收回跳合閘命令，同時發斷路器拒動信息。

5.8 遙測功能

裝置正常情況下實時測量接入裝置的兩相電流（Iac，Icc），兩段母線電壓（Uab1、Ubc1、Uab2、Ubc2），有功功率（P）、無功功率（Q）、功率因數（COSΦ）和母線頻率（F1）。

結論：在變電站的多次實際應用中，均體現出ARP-851A數字式備用電源自投保護測控裝置原理先進、設計合理、動作可靠、采樣精度高的特點，完全滿足電力系統的要求。

[1]Q/AJ 6233-2008.ARP-850A系列數字式備用電源自投保護測控裝置.

[2]GB50059-92.35-110kV變電所設計規程.