淺談區(qū)域備自投裝置在博州電網(wǎng)的應(yīng)用分析

王黎黎

（國(guó)網(wǎng)博爾塔拉供電公司，新疆 博樂 833400）

當(dāng)下新疆電網(wǎng)規(guī)模龐大，電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，供電半徑較長(zhǎng)，部分地區(qū)仍然存在嚴(yán)重的串供方式，供電可靠性較差，面臨的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高。為降低電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，2018 年博爾塔拉供電公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了兩站三線二電源的遠(yuǎn)方備自投功能，為了進(jìn)一步解決串供運(yùn)行方式下供電可靠性差的問題，2022年博爾塔拉供電公司試點(diǎn)開展多個(gè)變電站兩個(gè)電源互為備用的區(qū)域性備自投功能，切實(shí)提高供電可靠性。本文就以三站四線兩電源為例進(jìn)行詳細(xì)說明。

1 常規(guī)遠(yuǎn)方備自投

1.1 適用范圍

常規(guī)遠(yuǎn)方備自投適用于二站三線二電源的模式，斷開點(diǎn)可以選擇到兩個(gè)變電站6 個(gè)斷路器的任一斷路器，動(dòng)作邏輯、判別依據(jù)較為簡(jiǎn)單，通道傳輸信息流較少，整體功能的實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單、可靠，目前新疆地區(qū)正在大面積使用。2018 年博爾塔拉供電公司在110 kVXF、HQ 變電站安裝了遠(yuǎn)方備自投裝置，實(shí)現(xiàn)任一變電站分段、進(jìn)線自適應(yīng)的遠(yuǎn)方備自投功能[1]。

1.2 動(dòng)作邏輯

二站三線二電源的遠(yuǎn)方備自投模式如圖1 所示，共有6 種斷開點(diǎn)方式，分別為XF 變1150 分段斷路器為斷開點(diǎn)（方式1）、HQ 變1150 分段處斷開（方式2）、110 kV XF 變FQ 線處斷開（方式3）、110 kV HQ 變FQ 線處斷開（方式4）、110 kV XF變HF 線處斷開（方式5）、110 kV HQ 變LDQ 線處斷開（方式6），均為自適應(yīng)方式。以XF 變1150 分段斷路器為斷開點(diǎn)舉例說明，其他方式動(dòng)作邏輯與方式1 完全一致。

圖1 二站三線二電源的遠(yuǎn)方備自投模式接線圖

1.3 設(shè)置XF 變1150 分段斷路器為斷開點(diǎn)（方式1）

當(dāng)LDQ 線跳閘，HQ 變I 母、II 母均失壓，XF變II 母失壓。

XF 變側(cè)備自投跳“XF 變風(fēng)杞線”斷路器，合“XF 變1150 分段斷路器”，110 kVXF 變II 母恢復(fù)送電（本站備自投功能）。

然后，發(fā)遠(yuǎn)跳“HQ 變LDQ 線”斷路器命令，接到“HQ 變LDQ 線”斷路器確已跳開后，再合“XF 變FQ 線”斷 路器，HQ 變I 母、II 母帶電（遠(yuǎn)方備自投功能）。

110 kV XF 變HF 線跳閘I 母失壓（XF I 母差動(dòng)作時(shí)閉鎖備自投）。

XF 變側(cè)備自投跳“XF 變HF 線”斷路器，合“XF 變1150 分段斷路器”，110 kV XF 變I 母恢復(fù)送電（本站備自投功能）。

110 kV XF 變FQ 線跳閘II 母失壓（XF II 母差動(dòng)作時(shí)閉鎖備自投）。

XF 變側(cè)備自投跳“XF 變FQ 線”斷路器，合“XF 變1150 分段斷路器”，110 kV XF 變II 母恢復(fù)送電（本站備自投功能）。

2 區(qū)域備自投

2.1 需求背景

目前，博爾塔拉供電公司有5 條如圖2 所示的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)串供方式，亟須提高供電可靠性，但常規(guī)備自投裝置僅能實(shí)現(xiàn)開環(huán)點(diǎn)變電站在主供失電時(shí)的備用電源自投功能；處于非開環(huán)點(diǎn)的變電站無法由本站常規(guī)備自投裝置實(shí)現(xiàn)恢復(fù)供電。常規(guī)遠(yuǎn)方備自投只能實(shí)現(xiàn)二站三線二電源的遠(yuǎn)方備用功能，對(duì)于多站兩電源的無法實(shí)現(xiàn)。

圖2 鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)串供接線示意圖

區(qū)域性備自投可以實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)串供的多個(gè)變電站，在任意一個(gè)斷路器開環(huán)、其他斷路器在合位運(yùn)行方式下，當(dāng)某處發(fā)生故障時(shí)，須要實(shí)現(xiàn)對(duì)失電變電站恢復(fù)供電。

2.2 系統(tǒng)配置

每個(gè)串供的變電站均配置1 臺(tái)備自投裝置，當(dāng)發(fā)生故障導(dǎo)致串供變電站失電時(shí)，每個(gè)失電站均跳開各自的主供進(jìn)線斷路器，然后開環(huán)點(diǎn)變電站首先合熱備用的線路或母聯(lián)（分段）斷路器，接著從開環(huán)點(diǎn)往故障點(diǎn)方向，逐級(jí)合之前被跳開的各站原主供進(jìn)線斷路器。各變電站的備自投裝置之間可以采用專用光纖通信或者采用 SDH 復(fù)用 2 Mbit/s 通道通信。若采用 SDH 復(fù)用 2 Mbit/s 通道通信時(shí)，須增配MUX-2MD 繼電保護(hù)信號(hào)數(shù)字復(fù)接接口裝置。

2.3 實(shí)現(xiàn)邏輯

2.3.1 站C 的C2 斷路器作為開環(huán)點(diǎn)

如圖3 所示，當(dāng)k1 發(fā)生故障時(shí)，站 A 備自投跳 A1，站 B 備自投跳 B1，站 C 備自投跳 C1，之后合 C2，再合 C1，再合 B1。

圖3 鏈?zhǔn)酱┙泳€示意圖

當(dāng)K2 發(fā)生故障時(shí)，站 B 備自投跳 B1，站 C 備自投跳 C1，之后合 C2，再合 C1。

當(dāng) K3 發(fā)生故障時(shí)，站 C 備自投跳 C1，之后合C2。

當(dāng) K4 發(fā)生 故障時(shí)，無須動(dòng)作。

2.3.2 站C 的C3 斷路器作為開環(huán)點(diǎn)

當(dāng) K1 發(fā)生故障時(shí)，站 A 備自投跳 A1，站 B備自投跳 B1，站 C 備自投跳 C1，之后合 C3，再合C1，再合 B1。

當(dāng) K2 發(fā)生故障時(shí)，站 B 備自投跳 B1，站 C 備自投跳 C1，之后合 C3，再合 C1。

當(dāng) K3 發(fā)生故障時(shí)，站 C 備自投跳 C1，之后合 C3。

當(dāng) K4 發(fā)生故障時(shí)，站 C 備自投跳 C2，之后合 C3。

2.4 區(qū)域備自投動(dòng)作邏輯注意事項(xiàng)

與常規(guī)遠(yuǎn)方備自投相比，區(qū)域備自投涉及變電站較多，至少3 個(gè)變電站以上，例如：3 個(gè)站的區(qū)域備自投與2 個(gè)站的遠(yuǎn)方備自投僅增加1 個(gè)場(chǎng)站，但是信息流傳輸由原來的2 個(gè)站2 種傳輸方式增加到3 個(gè)站6 種傳輸方式，因此須要考慮的因素也較多。

為了防止合在故障設(shè)備上擴(kuò)大停電范圍，在發(fā)生故障后，失壓變電站就地備自投功能依據(jù)“無壓無流”判據(jù)將本變電站進(jìn)線電源線斷路器跳開，然后按照送電流程從電源側(cè)依次進(jìn)行送電，如果合于故障，備自投后加速功能將跳開合于故障的電源線路的斷路器，區(qū)域備自投放電，終止執(zhí)行。

為了保證在母線故障時(shí)，有效減少停電范圍，本變電站母線保護(hù)動(dòng)作時(shí)僅閉鎖本站就地備自投功能，延時(shí)15 s 發(fā)送閉鎖信號(hào)閉鎖其他變電站的備自投，在這15 s 內(nèi)，其他變電站仍然可以繼續(xù)執(zhí)行區(qū)域備自投動(dòng)作邏輯，不影響其他變電站的動(dòng)作情況，確保減少停電范圍，降低事故等級(jí)。

與常規(guī)備自投相比，區(qū)域備自投涉及變電站較多，必須在某種情況下，考慮一條線路接待所有變電站負(fù)荷的情況 ，因此要考慮線路的熱穩(wěn)定問題，通過備自投過載聯(lián)切功能實(shí)現(xiàn)。

區(qū)域備自投動(dòng)作前，須要判別失壓變電站是否為穩(wěn)控裝置動(dòng)作切除，如果是，區(qū)域備自投功能放電，終止執(zhí)行。 如果相關(guān)變電站配置穩(wěn)控裝置即不考慮此判據(jù)，可以有效簡(jiǎn)化動(dòng)作邏輯。

主變保護(hù)動(dòng)作信號(hào)只對(duì)就地母聯(lián)自投方式放電。如果就地線路自投方式充電或本站為非開環(huán)點(diǎn)的遠(yuǎn)方自投充電時(shí)，發(fā)生主變保護(hù)動(dòng)作，會(huì)報(bào)“主變保護(hù)動(dòng)作告警”， 建議在檢查時(shí)人工手動(dòng)退出備自投功能并手動(dòng)復(fù)歸該報(bào)警。為簡(jiǎn)化區(qū)域備自投動(dòng)作邏輯判別條件，母線保護(hù)閉鎖接地備自投不區(qū)分I 段母線故障還是II 段母故障，主變保護(hù)動(dòng)作不閉鎖備自投（不考慮主變拒動(dòng)后全站失壓）[2]。

2.5 區(qū)域備自投調(diào)試要點(diǎn)

2.5.1 備自投聯(lián)調(diào)前應(yīng)具備的工作條件（以H-Y-DJ-B 為例）

110 kV YJH、DLT、XJ 變3 站遠(yuǎn)方備自投裝置已安裝，三側(cè)變電站復(fù)用通道全部開通，完成測(cè)試。

110 kV XJ、YJH 變電站遠(yuǎn)方備自投配置文件已下裝，用智能儀器模擬合并單元、智能終端相關(guān)鏈路斷鏈復(fù)歸，無告警；110 kV DLT 變常規(guī)站遠(yuǎn)方備自投接線完成。

110 kV YJH、DLT、XJ 變站內(nèi)就地備自投功能驗(yàn)證無誤、閉鎖條件驗(yàn)證無誤，常規(guī)站驗(yàn)證出口至壓板，智能站抓包有開出變位。

2.5.2 配合調(diào)試，停電情況

110 kV BJ 線兩側(cè)斷路器，110 kV XJ 變110 kV 1150 分段，110 kV JD 線兩側(cè)斷路器同時(shí)停電配合區(qū)域備自投邏輯驗(yàn)證。

110 kV HY 線兩側(cè)斷路器，110 kV YJH 變110 kV 1150 分段，110 kV YD 線兩側(cè)斷路器，110 kV DLT 變110 kV 1150 分段同時(shí)停電配合區(qū)域備自投邏輯驗(yàn)證。

2.6 區(qū)域備自投應(yīng)用存在的風(fēng)險(xiǎn)分析

區(qū)域備自投雖然能解決部分因電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱造成的供電可靠性低的問題，但是區(qū)域備自投涉及變電站較多，須要通過通道傳輸?shù)男畔⒘饕草^多，對(duì)通道的依賴性較高，同時(shí)判據(jù)和動(dòng)作邏輯較為復(fù)雜，主要存在的風(fēng)險(xiǎn)如下：

區(qū)域備自投在整個(gè)動(dòng)作過程中，如遇任一斷路器無法正確斷/合的情況，區(qū)域備自投將放電，終止執(zhí)行區(qū)域備自投動(dòng)作邏輯。開環(huán)點(diǎn)的裝置滿足由遠(yuǎn)方備自投方式轉(zhuǎn)換為就地備自投方式的，一旦切換不成功，開環(huán)點(diǎn)如果在某種運(yùn)行方式下，將可能造成3 座變電站均失壓，造成五級(jí)電網(wǎng)事件。

區(qū)域備自投設(shè)計(jì)程序相對(duì)簡(jiǎn)單，但是實(shí)現(xiàn)的邏輯煩瑣，影響備自投動(dòng)作的邏輯因素較多。與常規(guī)備自投相比判別的依據(jù)越多，影響備自投動(dòng)作邏輯的因素越多，備自投誤動(dòng)和拒動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)急劇上升。

與常規(guī)遠(yuǎn)方備自投二站三線二電源相比，三站四線二電源雖然僅增加了一個(gè)變電站，但是增加的動(dòng)作邏輯和判據(jù)較多，涉及的變電站有常規(guī)變電站和智能變電站，如果要實(shí)現(xiàn)3 個(gè)變電站9 種開環(huán)方式并能夠自適應(yīng)切換備自投方式，區(qū)域備自投在調(diào)試前須要花費(fèi)大量的時(shí)間去做調(diào)試方案和裝置的聯(lián)調(diào)方案，還需要多臺(tái)調(diào)試設(shè)備和多個(gè)技術(shù)人員同時(shí)去做聯(lián)調(diào)工作，同時(shí)涉及的變電站須要停電開展就地和遠(yuǎn)方備自投動(dòng)作邏輯的驗(yàn)證和斷路器傳動(dòng)等，對(duì)調(diào)試人員的技術(shù)水平和協(xié)調(diào)配合是巨大的考驗(yàn)。

區(qū)域備自投正確動(dòng)作后、動(dòng)作執(zhí)行失敗終止后、收到母差、失靈動(dòng)作信號(hào)時(shí)，經(jīng)防抖時(shí)間后立刻放電。均需要運(yùn)行人員到變電站備自投裝置上去手動(dòng)復(fù)歸，無法遠(yuǎn)程復(fù)歸。須要將備自投放電信號(hào)、未充電信號(hào)正確、可靠上傳到調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，能夠讓監(jiān)控人員及時(shí)監(jiān)視到，現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)人員對(duì)運(yùn)行人員做好技術(shù)交底，將相應(yīng)的注意事項(xiàng)編制到運(yùn)行規(guī)程。否則將可能存在備自投放電后自動(dòng)退出不能及時(shí)投入的風(fēng)險(xiǎn)。

2.7 區(qū)域備自投實(shí)際應(yīng)用須采取的措施

區(qū)域備自投在實(shí)際應(yīng)用過程中，應(yīng)充分考慮實(shí)際情況，應(yīng)按照簡(jiǎn)單、可靠的原則出發(fā)，能夠確保備自投正確、有效動(dòng)作為主要目的，減少不必要的判據(jù)。現(xiàn)場(chǎng)將從以下幾方面措施來保障備自投的可靠動(dòng)作。

由于區(qū)域備自投涉及多個(gè)變電站的備自投裝置，需要多個(gè)設(shè)備協(xié)同配合出口完成整個(gè)動(dòng)作過程才能確保可靠供電，因此建議駐場(chǎng)監(jiān)造，在駐場(chǎng)期間完成各個(gè)備自投裝置之間的功能連調(diào)；或者是在有條件的情況下，在實(shí)訓(xùn)基地完成備自投的單體調(diào)試、動(dòng)作邏輯驗(yàn)證及聯(lián)合調(diào)試，時(shí)間充裕，可以多次驗(yàn)證，不僅能夠確保區(qū)域備自投動(dòng)作邏輯的正確性和整體協(xié)同、配合功能的正確性，也能快速提升技能人員的水平，大大減少在現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試時(shí)間，有效縮短停電時(shí)間，提高了備自投動(dòng)作的可靠性，降低電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

為優(yōu)化、完善備自投動(dòng)作邏輯，減少動(dòng)作判據(jù)，如果不存在穩(wěn)控裝置切負(fù)荷的情況或者不存在線路過載的問題，可以將以上邏輯刪除，減少判據(jù)。為優(yōu)化動(dòng)作邏輯，防止備自投拒動(dòng)，減少閉鎖信號(hào)，母線保護(hù)動(dòng)作閉鎖備自投僅考慮母線保護(hù)出口或失靈保護(hù)出口，不區(qū)分I 段母線故障還是II 段母線故障，不考慮主變保護(hù)出口閉鎖備自投裝置，不考慮主變拒動(dòng)全站失壓的小概率事件。

區(qū)域備自投現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試任務(wù)繁重，需要多人多臺(tái)設(shè)備協(xié)同配合進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，鑒于以上原因，通過多次論證和評(píng)估，最終確定常用的1~3 種開環(huán)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)試，放棄其他開環(huán)點(diǎn)方式，雖然舍棄了部分運(yùn)行方式調(diào)整的靈活性，但已經(jīng)滿足了供電可靠性。

為防止區(qū)域備自投在動(dòng)作執(zhí)行過程中因不滿足備自投動(dòng)作邏輯而終止執(zhí)行動(dòng)作邏輯，造成擴(kuò)大停電范圍。因此在實(shí)際應(yīng)用過程中建議將區(qū)域備自投的開環(huán)點(diǎn)盡量設(shè)置到中間變電站，有效防范事故等級(jí)升級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)束語

通過本單位安裝的區(qū)域備自投情況，發(fā)現(xiàn)區(qū)域備自投雖然能夠提高二電源多變電站的供電可靠性，但是由于涉及多個(gè)變電站，需要多個(gè)變電站進(jìn)行信號(hào)傳輸和信號(hào)交換，使得備自投動(dòng)作邏輯變得復(fù)雜，動(dòng)作可靠性下降。因此區(qū)域備自投并不能作為常規(guī)辦法去解決電網(wǎng)結(jié)構(gòu)本身存在的問題，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)本身存在的問題要依靠規(guī)劃部門去強(qiáng)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來切實(shí)解決問題。