淺析“母線有壓”判據對備自投動作的影響

黃智華 鄒學翔 侯 斌

（云南電網有限責任公司昆明供電局）

0 引言

備用電源自動投入裝置（簡稱“備自投裝置”）作為提高供電可靠性的重要措施，在電網中運用極其廣泛，而且在很多一次接線方式下，存在較多不同電壓等級備自投之間需要配合動作的情況。而備自投裝置因其動作條件的苛刻，動作邏輯的嚴謹，就要求備自投裝置所采集的交流量、開入量需要經過備自投程序的嚴格計算，從而做出動作與不動作的正確判定，同時滿足一個電源系統內不同電壓等級間備自投動作邏輯之間的相互配合。

各裝置廠商備自投裝置的交流采樣、直流開入等二次回路上均按照南方電網《電力二次裝備技術導則》《南方電網備自投裝置配置與技術功能規范》進行了統一化和規范化，但是各廠商裝置在對交流量、開入量進行邏輯判斷時，相互之間存在諸多不一致，這些不一致在一些需要不同電壓等級備自投上下級配合的系統內，多次出現了備自投動作異常的情況，對電力系統的穩定運行造成了一定的影響。其中一個較為典型的差異就是“瞬時有壓計時清零”與“瞬時有壓計時不清零”兩種計時邏輯，該邏輯備自投各個廠家已經在網內進行了統一的程序升級。

而目前各裝置廠商備自投在其他一些條件判定上仍然存在一些差異，這些差異同樣會對備自投在上下級、同級之間相互配合上出現較大差異，最終可能導致備自投動作異常，失去備自投應有的作用。本文將就目前網內出現的一起典型備自投動作異常情況進行分析，找出備自投動作異常的原因。

1 電網運行方式及備自投動作情況

云南省某地區一次接線方式及備自投保護配置情況如下：

220kV某晉變220kV接線方式為內橋接線方式，雙電源進線為220kV寶晉線261及220kV樟晉線262，備自投為南京新寧廣電X7501型數字式備自投裝置。

110kV某化變110kV接線方式為內橋接線方式，雙電源進線為110kV晉化Ⅰ回、110kV晉化Ⅱ回（上級電源均為220kV某晉變），備自投裝置為長園深瑞ISA－358G型備自投裝置。

110kV某下變110kV接線方式為內橋接線方式，雙電源進線為110kV晉下Ⅰ回、110kV晉下Ⅱ回（上級電源均為220kV某晉變），備自投裝置為南瑞科技NSR－641RF型備自投裝置。

故障前電網運行方式圖如圖1所示。

圖1 電網運行方式圖

2016年3月18日15時36分15秒，220kV寶晉線線路保護動作跳閘，重合不成功，220kV某晉變220kV備自投動作，跳開進線261斷路器，合上內橋212斷路器。110kV某化變備自投動作跳開110kV晉化Ⅰ回線141斷路器，合上母聯112斷路器。110kV某下變110kV備自投未動作。

2 原因分析

2.1 220kV某晉變備自投動作情況

故障前，220kV某晉變220kV側為分段運行，220kV寶晉線261、220kV樟晉線262斷路器為運行狀態，內橋212斷路器為熱備用狀態。220kV橋備自投功能投入。備自投裝置型號為新寧光電X7500。

期間，220kV某晉變的錄波如圖2所示。

圖2 220kV某晉變備自投動作時刻錄波圖

由錄波圖知，期間過程如下：

0時刻，某寶變220kV寶晉線跳閘，220kVⅠ母電壓339ms后，三相電壓第一次降至0；1101ms后，某寶變220kV寶晉線重合閘動作，某晉變進線1電壓升高，但線路重合于故障，某寶變側線路保護再次跳閘；1179ms，某晉變側電流、電壓再次消失，220kVⅠ母電壓第二次降至0；3187ms，某晉變220kV側備自投動作，出口跳220kV寶晉線261斷路器；3265ms，備自投動作78ms后220kV寶晉線261斷路器TWJ變位至1；3499ms，220kV寶晉線261斷路器跳開234ms后，備自投合備用開關，某晉變220kV內橋212斷路器TWJ變位至0；3642ms，某晉變220kV內橋212斷路器HWJ變位至1；4621ms，某晉變220kVⅠ母電壓恢復。

從以上動作時間邏輯可以看出：220kV寶晉線第一次跳閘后，220kVⅠ母電壓失壓，此時某晉變備自投開始第一次備自投計時。1101ms，某寶變220kV寶晉線重合閘動作，某晉變進線側電壓最大時刻如表1中數據：

表1 220kV某晉變220kV寶晉線重合閘時1號主變高壓側電壓最大時刻向量數據表

定值單整定母線電壓有壓定值為40V（相電壓）。

因220kV某晉變備自投母線有壓判據采用相電壓或門關系，即任意相電壓大于母線有壓定值，即判定母線有壓，備自投將清零計時。此時該站備自投確認220kVⅠ母電壓恢復，備自投判定母線有壓，計時清零。1179ms，某晉變220kVⅠ母電壓再次消失，備自投重新開始計時，3187ms，某晉變備自投動作，此時距離備自投第二次計時2008ms，與定值單整定“跳工作開關延時”2s相吻合。此后78ms，220kV寶晉線261斷路器跳開，234ms后，220kV內橋212合上，與定值單整定“合備用開關延時”0.2s相吻合。所以，220kV某晉變備自投動作邏輯正確。

2.2 110kV某化變備自投動作情況

故障前，110kV某化變110kV晉化Ⅰ回141斷路器、110kV晉化Ⅱ回142斷路器運行，110kV母聯112斷路器熱備用。110kV進線備自投功能投入。備自投裝置型號為長園深瑞ISA－358G型。

上級電源故障期間，110kV某化變的錄波如圖3所示。

圖3 110kV某化變備自投動作前后110kVⅠ段母線電壓錄波圖

由錄波圖知，期間過程如下：

0時刻，某寶變220kV寶晉線跳閘，110kV某化變110kVⅠ母母線電壓在209ms后，第一次降至0；1127ms，某寶變220kV寶晉線重合閘動作，某化變進線側電壓升高，后某寶變側線路再次跳閘；1164ms，某化變110kV側電壓再次消失，110kVⅠ母母線電壓第二次降至0；2720ms，某化變110kV進線及橋備投動作，備自投出口跳110kV晉化Ⅰ回141斷路器；2782ms，某化變110kV晉化Ⅰ回141斷路器跳位由0至1；2888ms，某化變110kV母聯112斷路器合位由0至1，110kV母線電壓恢復；2921ms，某化變110kV備自投動作完成。

從以上動作時間邏輯可以看出：220kV寶晉線第一次跳閘后，某化變110kVⅠ母母線失壓，此時某化變備自投開始第一次備自投計時。1127ms，某寶變220kV寶晉線重合閘動作，某化變進線側電壓最大時刻如表2數據所示：

表2 110kV某化變備自投動作前后110kVⅠ段母線電壓最大時刻向量數據表

經計算線電壓如下：

定值單整定母線有壓定值為70V（線電壓）。

（續）

因110kV某化變備自投“母線有壓”判據采用線電壓與門關系，即必須Uab、Ubc、Uca均大于母線有壓定值，備自投才會計時清零。此時該站備自投仍確認110kVⅠ母母線失壓，備自投計時并未清零。2720ms，某化變備自投動作，此時距離110kVⅠ母母線第一次失壓2511ms，與定值單整定“橋開關備用延時”2.5s相吻合，此后備自投相繼跳開110kV晉化Ⅰ回線141斷路器，合上母聯112斷路器，完成整個橋備投邏輯。

2.3 110kV某下變備自投動作情況

故障前，110kV某下變110kV晉下Ⅰ回181斷路器、110kV晉下Ⅱ回182斷路器運行，110kV母聯112斷路器熱備用。110kV進線備自投功能投入。備自投裝置型號為南瑞科技NSR-641RF型。

110kV某下變備自投在上級電源故障重合以及上級備自投動作期間，并未動作。而該站母線電壓錄波圖如圖4所示。

圖4 110kV某下變備自投動作前后110kVⅠ段母線電壓錄波圖

從母線電壓錄波圖分析可以看出：220kV寶晉線第一次跳閘后，某下變110kVⅠ母母線失壓，此時某下變備自投開始第一次備自投計時。1127ms，某寶變220kV寶晉線重合閘動作，某下變進線側電壓最大時刻Ua＝35V、Ub＝51V、Uc＝58V，經計算線電壓：Uab＝65.5V＜70V、Ubc＝90.2V＞70V、Uca＝80V＞70V，定值單整定母線有壓定值為70V（線電壓）。即：

經計算線電壓如下：

定值單整定母線有壓定值為70V（線電壓）。110kV某下變備自投動作前后110kVⅠ段母線最大電壓時刻向量數據表如表3所示。

表3 110kV某下變備自投動作前后110kVⅠ段母線最大電壓時刻向量數據表

1160ms，110kVⅠ母第二次三相降低為0V。3210ms，此時距110kVⅠ母第二次失壓2050ms，110kVⅠ段母線電壓三相恢復正常，備自投未見動作信號。

后對該站備自投進行試驗，確認該型號備自投“母線有壓”判定采用線電壓或門邏輯，即Uab、Ubc、Uca只要某一相大于母線有壓定值，備自投即計時清零。

3 結束語

通過上述分析，發現三種不同廠家備自投在判定“母線有壓”時，采用了三種完全不一致的判定邏輯，雖然220kV某晉變以及110kV某下變在本次備自投動作過程中配合上未出現偏差，但是兩套備自投在判定方式上仍然存在差異。該動作事件也表明“母線有壓”判定邏輯在特定的運行方式下，對備自投的動作配合會造成較大的影響，造成上下級備自投之間失去相互配合，電網穩定性遭到破壞。因此，針對“母線有壓”判據，需要在備自投技術規范或是行業標準中進行統一明確，無論采取相電壓與門或門或是線電壓與門或門，都需要統一標定，保證各個廠家在出廠設備上針對這一判據保持統一，從而保證各級備自投可以相互配合，保證備自投正確可靠動作。