提高電力設備自投動作成功率關鍵技術研究

李磊　方正飛

摘要：隨著經濟的發展和社會的進步，人們對用電量的需求逐漸增大，區域性大電網發展迅速。備用電源自動投入裝置的設置能夠快速實現母線電壓的恢復，對于提升供電的可靠性和穩定性有著重要的意義。文章分析了影響10～110kV備自投動作成功率的主要因素，并提出了提升10～110kV備自投動作成功率的關鍵技術。

關鍵詞：備自投；動作成功率；關鍵技術；電力設備；自投動作 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM762 文章編號：1009-2374（2016）26-0028-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.26.014

近年來，社會用電量逐漸增大，這就對電網供電的穩定性提出了較高的要求，備自投裝置的應用能夠有效保證電網運行的安全性和可靠性，在因故障導致工作電源斷開之后，備自投裝置能夠迅速啟動備用電源，保證電網運行的可靠性。但在實際的應用過程中，由于一些技術問題、人為操作失誤問題影響了備自投動作的成功率。10～110kV備自投裝置在功能邏輯及配置方案上存在著較大的差異性，這就影響了備自投裝置的運行維護，對提高10～110kV備自投動作成功率關鍵技術問題的研究十分必要，也是十分重要的。

1 10～110kV備自投動作成功率的影響因素

1.1 分布式電源接入的影響

如果進線開關對側開關沒有重合閘功能，當電源進線出現故障的時候，進線開關對端保護動作跳閘，同時不重合，如果沒有接入分布式電源，Ⅰ母失壓，此時滿足了備自投的啟動條件，備自投會迅速地啟動，跳進線開關，合備用開關，從而實現對電荷供電的恢復。但是當接入分布式系統之后，當電源進線小時則分步實現電源與電網連接在一起，一同為負荷進行供電，這就形成了一個短時間內的單獨供電孤島，Ⅰ母和Ⅱ母電壓存在，同時電壓要比備自投檢無壓定值高，因此備自投不會啟動成功。

如果進線開關對側開關有重合閘功能，當沒有接入分布式電源的時候，進線發生瞬間故障，進線對側開關跳開在經過一段時間的延時重合閘檢無壓重合，因此會及時地恢復供電，此時備自投不會啟動成功。如果進線發生的故障為永久性故障，進線開關跳開之后不會重合，此時備自投設備檢無壓啟動，進線開關跳開，備用開關閉合。在整個動作過程中，備自投的時間整定需要避開重合閘的動作時間。當接入分布式電源的時候，無論是瞬時性故障還是永久性故障，備自投檢無壓會失去效果，備自投檢無壓啟動失效，備自投不會動作成功，而備用電源難以實現供電的可靠性。

1.2 備自投功能與安自裝置出現沖突

低頻解列裝置、低壓解列裝置、切負荷裝置、低壓減負荷裝置、失步解列裝置以及電流聯切裝置等都屬于安自裝置的范疇，如果系統頻率與電壓比電網運行的下限低，則系統會出現有功或無功不足的狀態，為了保證系統電壓和頻率能夠恢復到穩定的狀態，會將部分負荷進行可靠切除。我國許多變電站內都安裝了安自裝置，為的就是保證電網的運行穩定，但安自裝置對于10～110kV備自投裝置的投退會產生一定的影響。

1.3 裝置本身功能邏輯問題

在工作電源或電路系統出現故障的時候，由于備用電源線路低壓閉鎖延時太短或處于固定狀態，這就使得備用電源線路暫時處于抵押狀態，對備自投產生了閉鎖效果，從而導致備自投動作不成功。此外，在PT斷線的過程中，閉鎖備自投判斷依據出現異常，導致最小無流判別定值范圍較大，從而導致備自投裝置出現誤動作。最后是穩控系統的問題，在切負荷閉鎖備自投的過程中沒有完善的判據，從而導致備自投裝置拒動作。

1.4 二次回路設計不合理

二次回路設計的不合理也是導致備自投動作不成功的重要原因，具體體現在以下兩個方面：首先，備自投跳工作有著進線開關，進線開關在接入操作箱的過程中依賴于手跳回路，在跳閘開入的時候，合后繼KKJ會返回，這就導致了備自投裝置閉鎖；其次，在判斷開關跳位的過程中，備自投裝置主要采用操作箱中的TWJ，在開關機構儲存能量的過程中，TWJ處于斷開狀態，這就難以準確地反映出開關跳位情況，從而導致備自投閉鎖，不能實現動作。

2 提升10～110kV備自投動作成功率的關鍵技術

2.1 低頻低壓閉鎖備自投

低頻低壓減載對于保證電力系統運行的穩定和安全有著重要的作用，許多電力系統中都配置了低頻低壓減載裝置，其配置方式主要分為兩種：一種是與穩控系統裝置或過負載減載裝置共同設置；另一種是獨立設置。低頻低壓減載裝置主要安裝在220kV變電站或110kV變電站，分別切除110kV線路負荷和10kV線路負荷。為了能夠保證低頻低壓減載裝置能夠有效地切除線路負荷或主變低開關負荷，備自投裝置應當在切除負荷的時候閉鎖，低頻低壓減載裝置切除負荷量較大，因此其對備自投裝置要求廣泛。

對于安裝在110kV變電站的低頻低壓減載裝置來說，可以通過二次回路的設計來實現備自投裝置的可靠閉鎖，但對于安裝在220kV變電站的低頻低壓減載裝置來說，要實現對備自投裝置的可靠閉鎖，不僅需要設置二次回路，還需要設置接口設備和通信通道，就目前來看，這種實現方案經濟性較差，技術難度較高。

在系統頻率降低到49赫茲0.2秒或電壓降低到Un的83% 0.5秒之后，低頻低壓減載裝置才會動作。系統頻率有著一致性的特點，要想實現備自投裝置與低頻低壓減載裝置的有效配合，備自投裝置需要設置低頻低壓閉鎖功能邏輯。當備自投裝置檢測到頻率或電壓達到整定值和整定延時，則備自投閉鎖放電。此外，備自投還能夠對頻率變化以及電壓變化等進行檢測，以此來避免出現故障備自投誤閉鎖，保證了備自投動作的成功率。

2.2 構成與穩控系統配合的啟動判據

穩控系統對于電力系統的安全運行也有著重要的作用，當前許多電網都配置了穩控系統，由于穩控系統在一定條件下會切除負荷，因此備自投應當利用電氣量來構成附加啟動判據。

2.2.1 應當構成主供電源故障附加啟動判據，備自投需要對母線失壓的原因進行檢測，如果檢測是因為主供電源故障或重合閘不成功導致母線失壓，而不是穩控系統切除主供電源導致的，則備自投裝置啟動。

2.2.2 應當構建不對應附加啟動判據，備自投檢測母線失壓原因，如果是電源本側斷路器非正常跳閘導致，則備自投裝置啟動。

根據備自投與穩控系統配合整定需要來選擇投入或退出備自投附加啟動判據，在投入附加啟動判據的時候，只有滿足附加啟動判據之后，備自投裝置才能夠在展寬時間內啟動和動作，也就是說只有備自投檢測到電源發生故障、重合閘不成功、斷路器非正常動作導致母線失壓的情況下，備自投才能夠動作，其他情況導致的母線失壓，備自投不會發生動作，這就實現了備自投裝置與溫控系統的有效配合，避免了備自投的誤動作，有效提升了備自投動作的成功率。

2.3 防止設備過載功能

如果設備過載程度較大，人工難以處理，則會對設備的運行產生影響，此時需要備自投具備防止設備過載功能，以此來保證備自投能夠投入運行。需要在考慮設備過載發生情況、線路及主變本身允許過載定值等基礎上來制定功能策略。

2.3.1 前合流閉鎖功能。將互為備用兩路電源負荷電力幅值進行取和處理，之后與各個電源允許的最大負荷電流定值進行比較，如果前者大于后者，則經過固定延時之后對備自投進行閉鎖。需要注意的是，前合流閉鎖功能不需要對跳閘回路進行外接，這對于10kV分段備自投動作十分適用，有效避免了備自投動作導致的主變過載問題。

2.3.2 前過負荷聯切功能。以失壓啟動前主供電源負荷電流值和備用電源最大允許負荷電流整定值為基礎，對聯切本站負荷所需要的電流量進行計算，將計算結果與三個階梯電流定值進行比較，之后確定聯切出口組合，跳主供電源，聯切開關組，之后將備用電源閉合，分別整定備用電源最大負荷電流整定值，將10kV主變變低開關和線路開關作為聯切對象。需要注意的是，此功能要進行跳閘回路的外接。

2.3.3 后過負荷聯切功能。備自投裝置動作，如果備用電源合上一段時間內電源設備負荷電流比定值大，則需要對部分負荷進行聯切，分別整定備用電源過負荷電流定值，將10kV主變變低開關和線路開關作為聯切的對象，不需要進行跳閘回路外接，但要注意聯切是否消除設備過負荷。

2.3.4 后負荷均分功能。對于三臺主變四段低壓側母線接線型式的變電站來說，如果三臺主變都帶負荷運行，在1、3主變停電的時候，備自投動作會導致2主變出現過負載的問題。這就需要兩套備自投裝置相互配合來均分1、3主變停電后的負荷，需要注意的是，應當保證兩套備自投裝置的功能邏輯相同，這樣才能夠實現對2主變過載的消除。

2.3.5 互為閉鎖功能。對于三臺主變四段低壓側母線接線型式的變電站來說，如果1、3主變帶有負荷，2主變處于備用狀態，當電源側母線故障導致1、3主變同時停電的時候，1、3主變備自投裝置會發生動作，這就導致了2主變要承受全站的負荷，進而引發2主變嚴重過載的問題。針對這個問題，可以將1、3主變備自投裝置接入進行間隔鏡像排列，一套備自投裝置動作會輸出信號閉鎖另一套備自投裝置，這就能夠有效避免2主變的嚴重過載問題。

3 結語

綜上所述，10～110kV備自投裝置在功能邏輯及配置方案上存在著較大的差異性，這就影響了備自投裝置的運行維護。本文簡要分析了影響10～110kV備自投動作成功率的原因，并針對性地提出了解決對策，旨在提升10～110kV備自投動作成功率，保障電網運行的安全性。

參考文獻

[1] 吳金珠.滿足多種運方的10kV備自投策略研究[D].華南理工大學，2012.

[2] 楊忠禮，趙慧光，張光衡.影響備自投正確動作原因分析[J].電力系統保護與控制，2008，（21）.

作者簡介：李磊（1983-），男，湖北宜昌人，國網浙江淳安縣供電公司工程師，碩士，研究方向：電氣工程及其自

動化。

（責任編輯：黃銀芳）