配網自動化工程中開關站分段備自投裝置的使用分析

李 濤

（大連供電公司，遼寧 大連116001）

0 引言

隨著配網自動化技術的不斷進步，大連開發區作為試點單位，首先進行了嘗試。配網自動化是一種集成的自動化系統，它能夠在線實時監控管理，通過先進的計算機通信系統和繼電保護自動化裝置提高故障處理效率，縮短停電時間，提高電網運行可靠性。由于是首次在大連地區應用，為此保護自動化部門對該工程進行了各項故障模擬分析，尤其在開關站分段備自投裝置方面作了重點分析，以便更加合理地進行保護配置。

1 目前開關站的運行方式

大連開發區10kV開關站目前的結構分為典型接線方式和非典型接線方式。其中典型接線主要是“互”字型接線，它由2座變電站分別出1條10kV配出線到2座開關站，開關站之間通過2條聯絡線進行互相代送，具體如圖1所示。

圖1 配網自動化開關站“互”字型典型網架及模擬故障點

1．1 正常運行方式

在系統正常運行時，#1開關站及#2開關站的分段開關斷開，#1開關站的Ⅰ段母線、#2開關站的Ⅰ段母線由線路Ⅰ、線路Ⅱ供電；#1開關站的Ⅱ段母線、#2開關站的Ⅱ段母線由線路Ⅲ、線路Ⅳ供電。

1．2 保護使用情況

在正常運行方式下，由于受到保護配合級數的限制，上述接線中啟用的保護全部是線路出線保護（每個開關站以2條出線為例）：線路Ⅰ的保護1、線路Ⅲ的保護3、線路Ⅴ的保護5、線路Ⅵ的保護6、線路Ⅶ的保護7、線路Ⅷ的保護8，其余線路進線保護和聯絡線保護全部停用，具體停用的保護有：線路Ⅰ的保護1′（受電側）、線路Ⅲ的保護3′（受電側）、線路Ⅱ的保護2及2′（受電側）、線路Ⅳ的保護4及4′（受電側）。分段開關不單獨配置保護。

2 分段備自投裝置設置要求

分段備自投是一種自動投入裝置，它在檢測到相應電氣量達到所設置的門檻值時，自動斷開進線開關，合分段開關。當電網發生故障而相應開關未動作時，應閉鎖分段備自投，以避免擴大停電范圍。在此基礎上我們提出了分段備自投裝置設置要求，對備自投何時應該動作、何時禁止動作加以明確（以圖1“互”字型典型接線為例）。

2．1 分段備自投應該動作的情況

2．1．1 #1開關站分段備自投

方式1：線路Ⅰ故障時，對應母線失壓、進線無流，經過延時由分段備自投動作，跳故障線路進線開關，合#1分段開關。

方式2：線路Ⅲ或線路Ⅳ故障時，對應母線失壓、進線無流，經延時由分段備自投動作，跳故障線路進線開關，合#1分段開關。

2．1．2 #2開關站分段備自投

方式1：線路Ⅲ故障時，對應母線失壓、進線無流，經過延時由分段備自投動作，跳故障線路進線開關，合#2分段開關。

方式2：線路Ⅰ或線路Ⅱ故障時，對應母線失壓、進線無流，經過延時由分段備自投動作，跳故障線路進線開關，合#2分段開關。

2．2 分段備自投不應動作的情況

2．2．1 #1開關站分段備自投

（1）線路Ⅴ發生故障，開關拒動；（2）線路Ⅶ發生故障，開關拒動；（3）線路Ⅱ發生故障；（4）#1開關站母線發生故障。

2．2．2 #2開關站分段備自投

（1）線路Ⅵ發生故障，開關拒動；（2）線路Ⅷ發生故障，開關拒動；（3）線路Ⅳ發生故障；（4）#2開關站母線發生故障。

3 分段備自投啟用的模擬分析

按照上述分段備自投方式設置要求，針對開發區的“互”字型接線方式（以圖1為例）進行故障模擬分析。

3．1 開關站聯絡線故障

當聯絡線發生故障時，以線路Ⅱ為例，應由1號開關跳閘切除故障（開關站聯絡線兩側不設保護），造成1′號開關進線無流、Ⅰ段母線無壓，分段備自投動作跳開1′號開關、合#2分段開關。在該動作邏輯執行完畢后，如果線路Ⅱ發生的是永久性故障，那么#2變電站3號開關側保護將感應故障電流，跳閘后擴大了停電范圍。

3．2 開關站出線故障

當出線發生故障時，以線路Ⅴ為例，如果本線路開關拒動，將導致上級線路3號開關跳閘，此時#1開關站Ⅱ段母線無壓，4′號開關進線無流，分段備自投動作，合#1分段開關，1號開關保護感應到故障電流，跳閘后擴大了停電范圍。

3．3 開關站母線故障

當母線發生故障時，以#2開關站Ⅱ段母線為例，3號開關動作，#2開關站Ⅱ段母線無壓，3′號開關進線無流，分段備自投動作，合#2分段開關，1號開關保護感應到故障電流，跳閘后擴大了停電范圍。

3．4 變電站出線故障

當變電站出線發生故障時，以線路Ⅰ為例，設定2臺分段備自投跳閘延時相同（具體時間根據現場實際整定），合閘延時為0s。此時#1及#2開關站Ⅰ段母線無壓、進線無流，2個分段備自投同時滿足動作要求，由于一次開關設備跳合閘機構動作時間不同，會發生以下情況：

（1）#1開關站分段備自投動作邏輯先完成，此時#2開關站失壓母線由#1開關站通過聯絡線反供，#2開關站分段備自投動作邏輯中止。

（2）#2開關站分段備自投動作邏輯先完成，此時#1開關站分段備自投仍然滿足動作要求（因為#2開關站分段備自投動作需先跳開2′斷路器），動作邏輯繼續完成。

（3）2個開關站分段備自投動作邏輯同時完成。

以上3種情況在運行時都有可能發生，但是都不會造成負荷損失及停電范圍擴大，滿足可靠性要求。

4 解決措施

通過上述分析，為了避免擴大停電范圍，有針對性地提出了增加進線開關閉鎖分段備自投功能（以圖1電網構架為例）。

（1）為了實現閉鎖分段備自投的功能，涉及啟用的進線保護有：#1開關站1′號、4′號進線開關保護，#2開關站2′號、3′號進線開關保護。進線保護感應到下級母線、出線、聯絡線的故障電流，瞬時動作開出接點。

（2）涉及改造的回路：在二次回路改造方面，由上述進線保護分別向各自的分段備自投開出一對閉鎖接點，2對接點在備自投屏作并聯開入，用于實現閉鎖功能。

（3）只用于閉鎖備自投的進線保護整定原則：對開關站聯絡線、出線、母線發生故障時有靈敏度，盡可能躲過負荷突變，動作時間為0s，保護的跳閘出口壓板停用。

（4）該項措施的不足之處：在開關站聯絡線、母線、出線發生故障的時候，分段備自投不會啟動，損失對應母線負荷；閉鎖接點屬于0s啟動，當供電負荷包含自啟動系數較大的電動機時（自啟動電流過大），進線保護可能會頻繁向分段備自投開出閉鎖接點；在由于非故障原因造成閉鎖接點動作（如負荷突變等）、備自投裝置再充電期間（15s）發生2．1所述的幾種故障時，備自投將不能可靠動作；當閉鎖接點開出失效時，如果開關站聯絡線、母線、出線發生故障，會造成停電范圍的擴大；增加了開關站進線開關保護的整定、調試工作量。

5 結語

在配網自動化改造中，如何進一步提高供電可靠性，如何避免擴大停電范圍，這2個問題怎樣解決會貫穿整個工程始終。我們將繼續分析探討解決的方法與手段，真誠希望各位專家提出寶貴意見。目前，該項改進已經在海東等4個開關站得到應用，運行狀況良好。

［1］南京南瑞繼電保護有限公司．RCS－9000變電站綜合自動化系統技術使用說明書［Z］

［2］國家電力調度通信中心．電力系統繼電保護實用技術問答［M］．第2版．中國電力出版社，1997