110kV變電站備用電源自動投入控制策略研究

趙眾元　羅恩情

摘要：文章根據(jù)110kV變電站備用電源自動投入的運(yùn)作原理，對其在實(shí)際運(yùn)用過程中可能會發(fā)生的問題及其原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，從而提高110kV備自投裝置的供電效率，提高變電站供電系統(tǒng)的供電可靠性。

關(guān)鍵詞：110kV變電站；備自投裝置；備用電源；自動投入控制；供電可靠性 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM63 文章編號：1009-2374（2016）01-0137-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.01.068

1 概述

為使供電更為高效、可靠，備用電源自動投入裝置在其中起到非常重要的作用，是電力系統(tǒng)中不可或缺的。在工作電源發(fā)生故障或者是由于突發(fā)狀況使得電源消失的時候，備用電源就能夠立即切斷工作電源，接著投入備用電源或是其他的正常工作電源繼續(xù)工作，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。隨著目前電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，電力系統(tǒng)所覆蓋的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，為了更有效地保證可靠的供電，備自投裝置在我國電力系統(tǒng)，尤其是對110kV變電站起到非常重要的作用，被廣為應(yīng)用。

2 110kV變電站備用電源自動投入裝置現(xiàn)狀分析

2.1 110kV變電站備用電源自動投入裝置的運(yùn)行原則及要求

目前110kV變電站所采用的主要是開環(huán)備用、環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)運(yùn)行方式，因此采用的大多是進(jìn)線備自投的裝置方式。即閉合母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)，同時閉合另外進(jìn)線開關(guān)，使得兩段母線同時運(yùn)行；另外一條進(jìn)線的開關(guān)處于熱備用的條件下。在兩段母線沒有電壓的時候，備自投裝置會使工作電源開關(guān)跳開，閉合備用電源開關(guān)。

圖1 進(jìn)線備自投裝置主接線圖

在實(shí)際的運(yùn)用中，110kV變電站備自投控制策略的工作流程可以以一個流程圖來表示。第一步，SCADA系統(tǒng)發(fā)出的數(shù)據(jù)會被備自投系統(tǒng)接收，這個接收是實(shí)時的，接收之后，系統(tǒng)會進(jìn)行一個邏輯診斷。當(dāng)收集到的變電站遙測、遙信以及保護(hù)動作信號等方面的條件信號時，一旦動作達(dá)到相關(guān)條件和要求，主站就會自動進(jìn)行調(diào)度，對相關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)聯(lián)切，并使用備用電源。分步驟則可以表示成：SCADA系統(tǒng)獲取最新信息→對數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯判斷是否符合動作發(fā)生的條件→符合條件，及時啟動并延時處理→根據(jù)條件來計(jì)算判據(jù)，得出動作和閉鎖的條件，執(zhí)行相關(guān)指令。

圖2 110kV變電站備用電源自動投入控制策略工作流程

110kV備用自投系統(tǒng)在使用的過程中需要注意幾個基本要求，才能保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行：第一，對電源進(jìn)行檢查，在閉合備用電源斷路器前就要做好相關(guān)檢查，檢查保證它是斷開的，通過檢查可以避免電源系統(tǒng)發(fā)生連接錯誤，從而導(dǎo)致事故的進(jìn)一步惡化，起到保護(hù)設(shè)備的作用。實(shí)際上，備自投裝置有自動保護(hù)的功能，它在進(jìn)行了動作之后，會向工作電源發(fā)出跳閘的指令，使其斷路，之后再采取相關(guān)的動作；第二，對備自投裝置是否還有工作電源進(jìn)行判斷，在檢查時發(fā)現(xiàn)工作的線路檢測不到電流，這是在母線失去電壓的時候。當(dāng)母線上的電壓互感器出現(xiàn)障礙，即二次回路發(fā)生故障，容易誤導(dǎo)測控系統(tǒng)，使系統(tǒng)錯誤地判斷為母線失壓，導(dǎo)致備自投裝置的錯誤啟動，這會擾亂電路的正常運(yùn)行。母線在短時間失壓之后得到恢復(fù)，這時候應(yīng)該先將裝置的充電時間調(diào)整為零，再重新進(jìn)行充電；三是備自投裝置只能動作一次，當(dāng)備自投裝置上的電源斷路器被閉合，如果出現(xiàn)跳閘的情況，這表示有可能有永久性故障。因此，備用電源是不能夠再次投入的，以免產(chǎn)生后續(xù)沖擊或者引發(fā)嚴(yán)重故障。

2.2 推廣應(yīng)用的價值

相對普通的備自投系統(tǒng)而言，備用電源自動投入裝置有著非常突出的四個優(yōu)勢：第一，其擴(kuò)展性非常好，它的系統(tǒng)能夠允許其他硬件甚至個性化軟件功能的擴(kuò)充和加入，能夠運(yùn)行多種類型的計(jì)算機(jī)設(shè)備，各種應(yīng)用軟件是兼容并且能夠進(jìn)行移植的；第二，投入成本不高，能夠?qū)Y源進(jìn)行充分利用，使得資源的浪費(fèi)達(dá)到最少，并且進(jìn)行這一次性投資，通過對控制方式的有效運(yùn)用，盡量減少新硬件的增加，減少內(nèi)耗，降低電網(wǎng)投資成本；第三，有很強(qiáng)的實(shí)用性。系統(tǒng)能夠依據(jù)電網(wǎng)的變化而進(jìn)行自身調(diào)整，靈活且及時；第四，其供電過程中的可靠性非常高，能夠使得故障得到有效控制，包括運(yùn)行方式受到限制而被迫退出等方面的故障，使得供電的可靠性得到有效提高。

3 運(yùn)行中可能會發(fā)生的投入失敗情況及處理方法分析

3.1 低壓側(cè)的母線發(fā)生失電

電流的閉鎖設(shè)置定值偏低、低壓的側(cè)備自投裝置沒有動作，致使低壓側(cè)的母線發(fā)生失電。某供電站高壓側(cè)的低壓側(cè)單母線、內(nèi)橋接線分段接線。故障發(fā)生在2號主變，并且10kVⅡ段有失電現(xiàn)象，由于電力閉鎖，導(dǎo)致低壓方向的備自投正確閉鎖。發(fā)生這樣的情形，是由于兩臺主變電流和低壓側(cè)已經(jīng)達(dá)到了額定數(shù)額的1.25倍。發(fā)生這樣的情況，一般采取以下措施，為了嚴(yán)重過載現(xiàn)象的發(fā)生，需要完善調(diào)度規(guī)程，更清晰、規(guī)范化。在主變的有功負(fù)荷總和超出了單臺主變?nèi)萘康?.4倍時，需要考慮備投裝置停同時將夏季的高溫情況考慮在內(nèi)，在夏季時要進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲航地?fù)荷，使鎖定值進(jìn)行下調(diào)，調(diào)整為1.4Ie。

3.2 裝置的內(nèi)部參數(shù)設(shè)置值不相匹配致使低壓側(cè)的備自投錯誤發(fā)動

110kV變電站低壓側(cè)的單母線與高壓側(cè)的內(nèi)橋接線分段接線。當(dāng)?shù)蛪簜?cè)母線出現(xiàn)了故障，后備保護(hù)裝置就會發(fā)生一系列的動作，歷時1.5s的時間對故障母線進(jìn)行切除，接下來低壓側(cè)的備自投合上分段開關(guān)，最后通過10kV分段進(jìn)行保護(hù)，歷經(jīng)1.1s時間，并將故障解除。導(dǎo)致這一故障發(fā)生，是由于裝置內(nèi)部參數(shù)的默認(rèn)值，設(shè)備內(nèi)部“遙信去抖時間”的默認(rèn)設(shè)置1號主變故障的開入值為200ms，但在剛才的情況中，實(shí)際上只有84ms。因此裝置不能夠收到閉鎖的信號，這樣就會導(dǎo)致備自投裝置進(jìn)行錯誤的動作。針對這個情況，需要通過手動調(diào)整進(jìn)行糾正，將遙信去抖的時間變?yōu)?0ms，并對設(shè)備進(jìn)行檢查和整改。

3.3 電流錯誤接入裝置致使低壓側(cè)的備自投錯誤動作

變電站系統(tǒng)低壓側(cè)的單母線與高壓側(cè)的線變組接線分段接線。由于高壓側(cè)的進(jìn)線發(fā)生故障，10kV的Ⅰ、Ⅲ段母線分段的自投裝置沒有正確調(diào)整，從而使得10kV Ⅰ段的母線失電。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因是接錯電流，對應(yīng)接入其裝置主變次總開關(guān)接錯，使得設(shè)備收集到電流、電壓值不相對應(yīng)，使得自投裝置動作錯誤。針對這一情況的整改意見是進(jìn)行檢查，尤其是對變電站的低壓側(cè)備自投裝置，并對驗(yàn)收工作進(jìn)行強(qiáng)化。

3.4 裝置的正電源發(fā)生接觸不良致使低壓側(cè)的備自投錯誤動作

110kV變電站低壓側(cè)的單母線與高壓側(cè)的線變組接線。在高壓側(cè)10kV的Ⅰ、Ⅱ段母線失電，分段開關(guān)沒有成功自投。原因是盡管對跳101開關(guān)合110開關(guān)的命令得到執(zhí)行，但是因?yàn)?01開關(guān)的跳閘接觸不良，所以開關(guān)未分閘，導(dǎo)致沒有動作。針對這一情況的整改措施是加強(qiáng)變電站自投裝置的質(zhì)量，提高工程驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 非常規(guī)性的開關(guān)操作致使高壓側(cè)的備自投錯誤動作

110kV變電站低壓側(cè)的單母線與高壓側(cè)的內(nèi)橋接線分段接線。由于主供高壓側(cè)的進(jìn)線2電源發(fā)生故障，高壓側(cè)的備投裝置沒有發(fā)生應(yīng)有動作，從而使得站發(fā)生失電。這一故障的發(fā)生原因是自投裝置的判斷開關(guān)位于手分處，不能滿足裝置的充電條件，因而沒有充電。可以使用以下的措施進(jìn)行調(diào)整：嚴(yán)禁在GIS匯控柜對開關(guān)進(jìn)行分合，并且由于變電站的無人值班，需要對備自投裝置進(jìn)行適當(dāng)改造，以適應(yīng)該情況，改造可以通過自投回路進(jìn)行，由控制回路中的4n110接點(diǎn)改至4n112接點(diǎn)，通過這樣的改造來保證裝置在發(fā)生動分合開關(guān)后，能夠自行進(jìn)行調(diào)整，不需要手工的復(fù)位。

4 結(jié)語

目前，由于電網(wǎng)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，提升其供電的效率和可靠性是迫切而必要的，為了使得供電能夠連續(xù)、穩(wěn)定、安全，在110kV變電站中，備用電源的設(shè)置變得尤為重要，對可能發(fā)生的問題的處理、備用電源自投設(shè)備投入率的提高以及變電站整體供電水平的提高具有重要的實(shí)際意義。

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（責(zé)任編輯：蔣建華）