110 kV自愈系統原理及事故處理分析

張月光 陳 磊 平勇陳

國網上海市電力公司奉賢供電公司

0 引言

隨著國民經濟的不斷發展，用戶對電能質量的要求也越來越高，如何提高供電可靠性是電網發展過程中備受關注的問題。近年來智能電網已成為電網建設和發展的重要支撐，而自愈系統是智能電網的核心［1］。自愈系統實現了信號傳輸、故障報警、在線監控等功能，其在電網發生故障時的快速響應能力顯著提高了供電的可靠性。

為進一步加強電網建設，提升電網智能化水平，近年來上海奉賢電網陸續完成了220 kV農 園-110 kV運 河-110 kV樹 浜-220 kV江 海、220 kV農 園-110 kV金 田-110 kV奉 義-110 kV匯 虹-110 kV望 園-220 kV農 園、220 kV星火-110 kV民 樂-110 kV學 士-220 kV碧 海、220 kV星火-110 kV更樓-110 kV普天涇-220 kV大葉等自愈系統，提升了電網抗干擾能力和可靠性。

本文立足于實際案例，在分析自愈系統基本原理的基礎上，結合上海奉賢電網110 kV自愈系統投運情況和一起110 kV線路故障引發的自愈系統動作，詳細分析和總結了事故處理過程、處理思路、處理步驟及注意事項，對提高電網調控、電網安全性和可靠性提供了參考。

1 自愈系統原理

1.1 自愈系統原理及自愈系統鏈式串供結構

自愈系統為鏈式串供結構，能自動識別開環點開關位置并做出相應動作。在鏈式串供結構的變電站某處故障導致后級站失電時，自愈系統將跳開緊鄰故障點失電站的原主供電源開關（若由于小電源的存在而導致失電站母線未達到無壓條件時，可以切除小電源，小電源在35 kV側或10 kV側），在確認緊鄰故障點失電站的母線無壓后，合上串供回路原開環點的開關，由另一側電源對所有失電站供電。

圖1 鏈式串供結構變電站示意圖

圖1為自愈系統鏈式串供結構串起的多個110 kV變電站。如正常運行時開環點為D2開關，由A主站給C、D子站供電，當K1點發生故障時，自愈系統跳C1開關，合D2開關，由B主站給C、D子站供電；當K2點發生故障時，自愈系統跳D1開關，合D2開關，由A主站給C子站供電，B主站給D子站供電。

1.2 自愈系統邏輯詳圖

對鏈式結構的串供回路，開環點不同，運行方式也不同。自愈系統能自動識別串供回路的開環點，并快速動作不同故障點的邏輯以迅速恢復供電［2］。自愈系統邏輯詳圖見圖2。

自愈系統按分層控制的原則來配置整個區域的保護。自愈系統主站通常設置在串供站的某一變電站中，子站設置在串供變電站及兩個電源站之間。主站完成自愈邏輯，子站向主站輸送狀態信息及主站所需信息，執行主站操作命令，并完成所在變電站的后加速保護功能。

當線路發生故障時，子站將信息上傳至主站，主站對故障點進行定位，切換運行方式，向子站發送執行命令。子站收到命令2 s后跳緊鄰故障線路開關，在確認開關分位且無流后，0．1 s合上開環點開關，如合于故障，由合閘后加速保護動作以切除故障。合閘后加速保護開放時間為3 s，之后自動退出，在此期間內若該保護啟動，則一直開放到故障切除。

線路上的光纖縱差保護和變電站的母差保護是自愈動作啟動的重要依據?？v差保護裝置節點和母差保護裝置節點接入子站，再上傳至主站，用以判斷自愈系統是否啟動或閉鎖。為防止故障合閘，設置開斷點母差保護動作閉鎖自愈，非開斷點母差保護動作不閉鎖自愈。

1.3 自愈系統框架

圖2 自愈系統邏輯詳圖

圖3 自愈系統框架

自愈系統框架見圖3，由PCS-998M主站和PCS-998S子站構成，采用多模光纖和GOOSE方式通信。

變電站信號采集送入子站PCS-998S，子站將模擬量轉化為開關量后與其他開入量一起通過多模光纖與本站內的交換機以GOOSE方式進行通信，最終傳送至主站PCS-998M，站間交換機通過專用光纖進行串聯［3］。當電網發生故障時，主站PCS-998M對所有信息進行綜合判斷，完成自愈邏輯運算、切換運行方式并將執行命令傳送到各個子站完成跳、合閘操作。

2 調度站事故處理過程

以2021年7月19日110 kV民樂站110 kV出現樂學1T077線路故障導致民樂站B串自愈系統動作為例，對調度站事故處理過程進行了分析。

2.1 事故前民樂站B串自愈系統運行方式

事故前民樂站B串自愈系統開環點為民樂站火樂1503開關，由220 kV碧海站給學士站和民樂站供電,如圖4所示。

2021年7月19日7 h16 min，監控顯示民樂站樂學1T077縱差保護動作，開關跳閘，民樂站110 kV母線及2號主變T2瞬時失電，0．01 s后民樂站110 kV二段自愈保護動作，合民樂站火樂1503開關，恢復供電，保護信號見表1。

圖4 民樂站B串自愈系統圖

表1 民樂站B串自愈保護動作信號

2.2 事故后民樂站B串自愈系統運行方式

事故后民樂站B串自愈系統運行方式見圖5。民樂站樂學1T077開關分閘，學士站樂學1T077開關分閘，原開口點火樂1503開關合閘，由星火站對民樂站2號主變T2供電。

2.3 事故處理分析

圖5 事故后民樂站B串自愈系統運行方式

事故處理一般原則和順序為［4］：迅速限制事故發展，消除事故根源，解除對人身、設備和電網安全的威脅；用一切可能的辦法保持正常設備的運行，保持重要用戶及廠用電的正常供電；電網解列后盡快恢復并列運行；盡快恢復停電地區或用戶的供電；恢復正常電網運行方式。

事故發生時，樂學1T077縱差保護出口兩側開關跳閘，隨后民樂站B串自愈保護動作，跳樂學1T077開關，合開口點火樂1503開關，保護動作準確，迅速隔離了故障點，限制了事故的進一步發展。此外，當值調度員迅速判斷出是樂學1T077線路發生故障導致主保護動作，立即通知線路運行班、電纜班檢查樂學1T077線纜，確認故障點位置及民樂站、學士站及下級變電站有無過載情況；通知變電運行人員到現場檢查一、二次設備，發現民樂站樂學1T077開關線路縱差保護動作跳閘，故障相位為C相，故障電流27．51 A，測距1．7 m，隨即通知線路巡視人員，巡視發現樂學1T077線路105號-106號桿之間吊車碰線，導致了線路保護動作。

3 結語

本文介紹了自愈系統原理及結構，并在此基礎上，結合上海奉賢電網110 kV自愈系統投運情況，和一起110 kV線路故障引發的自愈系統動作，詳細分析和總結了事故處理過程、處理思路、處理步驟及注意事項，對提高電網調控、電網安全性和可靠性提供了參考。