110kV備自投裝置風險防控原理分析

姜 臻 龍永平

（廣東電網有限責任公司珠海供電局，廣東 珠海 519000）

110kV備自投裝置風險防控原理分析

姜 臻 龍永平

（廣東電網有限責任公司珠海供電局，廣東 珠海 519000）

110kV備自投裝置適應不同的電網運行方式，廣泛應用于電網中以提高供電可靠率。本文針對TV失壓和TWJ信號不準確導致備自投裝置不正確動作的因素，結合變電站實際運行方式，剖析了110kV備自投裝置動作邏輯的缺陷。通過對110kV備自投裝置風險防控原理的分析，提出TV失壓誤動風險和TWJ信號不準確拒動風險的有效預防措施，進而提高備自投裝置的動作成功率和供電可靠率。結果表明這些防控措施在實際應用中取得了良好效果，對工程實踐具有重要指導意義。

備自投；風險防控；TV失壓；TWJ信號不準確

當工作電源因故障被斷開以后，能自動而迅速地將備用電源投入工作，保證用戶連續供電的裝置即稱為備用電源自動投入裝置（簡稱備自投裝置）[1]。然而，對于分母運行或者單母運行的變電站，在主供電源輕載的情況下，母線的電壓回路由于斷線或者 TV二次空開跳閘導致備自投裝置滿足“無流無壓”的動作判據，可能產生備自投裝置誤動風險。此外，備自投裝置使用取自保護操作箱的TWJ信號作為判別主供電源的開關位置狀態，而在主供電源故障重合閘動作過程中，該TWJ信號有可能與開關實際分合狀態不一致，進而導致備自投裝置誤判主供電源開關未能成功分閘而閉鎖返回，產生備自投裝置拒動風險。針對這兩個導致備自投裝置不正確動作的因素，本文對110kV備自投裝置風險防控原理進行了分析，提出TV失壓誤動風險和TWJ信號不準確拒動風險的有效預防措施，進而提高了備自投裝置的動作成功率和供電可靠率。結果表明這些防控措施在實際應用中取得了良好效果，對工程實踐具有重要指導意義。

1 備自投的基本原理

某220kV變電站110kV備自投裝置主接線如圖1所示。按照不同的運行方式，該110kV備自投可分解為母聯和進線兩種備用電源自投功能。其中，母聯備自投功能對應兩條母線上的電源路互為明備用的動作方式，其接線如圖2所示；進線備自投功能對應單條母線上電源互為暗備用的動作方式，其接線如圖3所示。當電源進線上發生故障或其他原因導致母線失壓、電源進線無流時，通過合備用電源進線開關或母聯開關，可保證變電站不失壓；同時，備自投裝置具備完善的自投閉鎖功能，可在手動跳閘、保護動作、備用電源低頻、低壓或安穩裝置切負荷時可靠閉鎖自投，備自投動作于永久故障時還應具有后加速調整功能；此外，多級備自投之間、備自投與保護之間還需進行相應配合[2-3]。

圖1 系統主接線

圖2 母聯備自投主接線

2 TV失壓誤動風險分析

如圖3所示，以110kV進線備自投方式為例。備自投邏輯為：110kV母線無壓（Ⅱ TV），備用進線有壓（TV4），電源進線3無流（TA3）起動備自投，經跳閘延時跳開進線3開關3QF，確認進線開關3QF跳開及母線無壓后，經合閘延時合上備用電源進線開關 4QF。進線備自投跳閘延時整定原則為該延時需大于該電源進線電源側后備保護對該進線有靈敏度保護段的動作時間與該進線重合閘時間之和，并考慮適當裕度。其中，保護 TV斷線檢測判據如下。

1）三相電壓和不為零，|Ua+Ub+Uc|＞7V（有效值），用于檢測一相或兩相斷線。

2）三相電壓均小于8V，且任一相電流＞0.04In或者斷路器在合位，用于檢測三相斷線。

以上條件滿足，即可判TV斷線。

圖4 失壓保護動作時序圖

圖5 TV失壓誤動風險邏輯圖

如圖5所示，TV失壓誤動風險邏輯過程：110kV母線失壓（TV端子箱二次空開跳開），由于此時電源進線輕載，負荷電流一次值小于備自投無流檢查定值0.04In，達到110kV進線備自投動作條件（母線無壓、進線無流、備用線路有壓），經跳閘延時跳開主供電源開關 3QF，后經合閘延時合上備供電源開關 4QF。由于合閘時母線無壓且有負荷及沖擊電流，剛合上的備供電源進線后加速阻抗保護動作跳閘，造成110kV母線失壓。

1）風險原因。在主供電源輕載的情況下，母線的電壓回路由于斷線或者 TV二次空開三相同時跳閘，導致備自投裝置滿足“無流、無壓”的動作判據，從而產生誤動風險。

2）防控措施。當主供電源長時間運行在輕載并可視為無流的情況下，即線路電流長期低于無流定值時，則建議將母線 TV端子箱的三相電壓空開更換為三個單相電壓空開（分相式），從而規避TV二次空開三相同時跳閘的概率（包含偷跳）。

3 TWJ信號不準確拒動風險分析

如圖2所示，以110kV母聯備自投方式為例。備自投邏輯為：Ⅱ母線失壓，跳開電源進線3開關3QF，在確定Ⅰ母線有壓、Ⅱ母無壓、電源進行 3無流、1QF合位以及3QF分位的條件下，合母聯斷路器5QF[4]。

1）TWJ信號不準確拒動風險邏輯。電源線路3保護動作于永久故障時，重合閘動作不成功，電源線路開關3QF跳開，110kV備自投正確起動。如圖6所示，在開關跳閘—合閘—跳閘的過程中，開關儲存的能量已經釋放，需要重新儲能，相應接點BM斷開，致使備自投裝置采集的 TWJ信息不能變位（斷路器儲能過程中，斷路器跳閘位置繼電器無勵磁電源，斷路器分位不能正確動作）。由于 110kV備自投裝置因整組動作時間和斷路器彈簧儲能機構動作特性不一致，備自投裝置無法確認電源線路 3開關3QF已經跳開，裝置延時后放電返回，Ⅱ母失壓。

2）風險原因。備自投裝置使用保護操作箱的TWJ來判別電源線路3的開關位置狀態。彈簧未儲能常開接點需要一個較長的時間才能閉合，該時間為開關儲能時間，一般為8～12s左右。因TWJ接點變位受彈簧儲能BW接點影響，故在電源線路3故障重合后彈簧儲能的過程中，開關合閘監視回路斷開，TWJ接點不能及時變位。而備自投發跳令后僅在一個較短的時間內（幾百毫秒至幾秒）即判別開關是否處于分位，由于該整定時間無法與儲能時間配合，致使備自投裝置誤判電源線路3開關3QF位置，造成備自投裝置放電返回而產生拒動風險[5]。

圖6 開關合閘監視回路

3）防控措施?？蓪嗦菲鬏o助節點接入備自投裝置，以替代操作箱分位位置信號節點TWJ。

4 結論

本文針對TV失壓和TWJ信號不準確這兩個導致備自投裝置不正確動作的因素，結合變電站實際運行方式，剖析了110kV備自投裝置動作邏輯的缺陷。通過對110kV備自投裝置風險防控原理的分析，提出TV失壓誤動風險和TWJ信號不準確拒動風險的有效預防措施，進而提高備自投裝置的動作成功率和供電可靠率。結果表明這些防控措施在實際應用中取得了良好效果，對工程實踐具有重要指導意義。

[1]GB/T 14285—2006.繼電保護和安全自動裝置技術規程[S].

[2]高貴云.110kV內橋接線備自投裝置改進[J].中國電力, 2011, 44(12): 89-92.

[3]付文竹.備用電源自投裝置的應用研究[J].電氣應用, 2006, 25(2): 28-30.

[4]魏煌, 洪旸錦, 黃海坤.一起110kV備自投裝置拒動行為的分析及改進[J].電氣技術, 2011(7): 63-65.

[5]蔣蘇靜, 蔣國順.110kV單母分段接線中備自投裝置相關問題分析及解決措施[J].電工技術, 2014(9): 67-69.

Analysis of Risk Control Principle on the 110kV Backup Power Automatic Switch

Jiang Zhen Long Yongping
(Zhuhai Power Supply Bureau, Guangdong Power Grid Limited Liability Corporation, Zhuhai, Guangzhou 519000)

110kV backup Power Automatic Switch device had been widely used in the power grid to improve power supply reliability, which could adapt to different power grid operation mode.In this paper, no voltage of TV and inaccurate of TWJ Signal, combined with the actual operation mode substation, which lead to incorrect operation of the devices were analyzed.Incorrect operation risk control methods were proposed, which can improve the success rate and power supply reliability of the operation through the analysis of 110kV backup Power Automatic Switch device considering risk control principle.The results indicate that these control measures achieved good results in practical applications, and has important guiding significance for engineering practice.

backup power automatic switch; risk control; no voltage of TV; Inaccurate of TWJ signal

姜 臻（1986-），男，江西上饒人，博士，主要從事故障分析、繼電保護及自動化工作。