基于110 kV扩大内桥接线的备自投控制策略

张建军，姚越兰

(1.宁夏中卫供电局，宁夏 中卫 755000;2.四川龙泉驿供电局，四川 成都 610100)

0 引言

近年来，由于经济的飞速发展，电力负荷日益增加，本地区原有容量无法满足高速增长的负荷需求，因此必须对变电站进行扩容。为了既节省投资又能最大化地提高供电可靠性，将110 kV变电站改造成扩大内桥接线的情况越来越多，为了提高供电可靠性，对已具备两回线及以上的多回供电线路，安装备自投装置来提高供电可靠性。

目前，备自投装置通常用于主接线为内桥接线、单母分段接线和单母线接线的变电站［1］。当变电站采用扩大内桥接线时，传统的备自投逻辑就不能满足扩大内桥接线方式的实际运行需要，下面通过对110 kV扩大内桥接线的分析，给出在不同运行方式及异常情况下备自投的解决方案。

1 内桥接线备自投逻辑［2］

内桥接线如图1所示。

图1 内桥接线

该接线方式下备自投主要有两种方式:①桥备投;②进线备投。

1.1 桥备投

如图1所示，根据Ⅰ母失压或是Ⅱ母失压的不同，桥备投有两种动作方式。

方式1:进线断路器111和进线短路器112处于合位，且为合后，桥断路器100处于跳位，Ⅱ母满足无压条件，Ⅰ母满足有压条件，进线L2无流，跳断路器112，合断路器100，构成方式1。

方式2:进线断路器111和进线短路器112处于合位，且为合后，桥断路器100处于跳位，Ⅰ母满足无压条件，Ⅱ母满足有压条件，进线L1无流，跳断路器111，合断路器100，构成方式2。

方式1和方式2是相互对称的，现以方式1进行说明。

(1)充电条件:①断路器111和断路器112处于合位，且为合后;②断路器100为跳位;③桥备自投的软、硬压板处于投入位置;④无闭锁备自投条件;⑤Ⅰ母、Ⅱ母均满足有压条件。

(2)放电条件:①断路器111或断路器112经人工断开;②备用电源断路器100合上;③在备自投过程中有短路器拒跳或拒合;④有闭锁备自投条件;⑤Ⅰ母和Ⅱ母满足无压条件，且持续时间大于放电时间。

(3)动作逻辑:当备自投充电完成后，Ⅱ母无压、Ⅰ母有压、进线L2无流条件皆满足时，桥备投方式1启动，跳断路器112，在确认112开关跳开后，合断路器100。

1.2 进线备投

根据自投的断路器不同，进线自投有两种方式。

方式1:进线112处于合位且合后，100断路器合位，进线111断路器分位，Ⅰ母和Ⅱ母满足无压，进线L2无流，进线L1满足有压条件，跳112断路器，合111断路器。

方式2:进线111处于合位且合后，100断路器合位，进线112断路器分位，Ⅰ母和Ⅱ母满足无压，进线L1无流，进线L2满足有压条件，跳111断路器，合112断路器。

方式1和方式2是相互对称的，现以方式1进行说明。

(1)充电条件:①断路器112处于合位，且为合后;②断路器100为合位;③断路器111为合位;④进线备自投的软、硬压板处于投入位置;⑤无闭锁备自投条件;⑥Ⅰ母、Ⅱ母均满足有压条件。

(2)放电条件:①Ⅰ母、Ⅱ母有一线电压低于母线有压定值，且持续时间大于放电时间;②断路器112经人工断开;③在备自投过程中有短路器拒跳或拒合;④有闭锁备自投条件;⑤备用电源断路器111合上;⑥分段断路器保护跳100。

(3)动作逻辑:当备自投充电完成后，Ⅰ母、Ⅱ母无压，进线L2无流，进线L1有压条件皆满足时，备投方式一启动，跳断路器112，在确认112开关跳开后，合断路器111。

1.3 闭锁条件

一般应考虑:①手动断开工作电源，备自投不应动作;②备自投停用;③主变压器保护闭锁;④为防止自投在故障上，内部故障时应闭锁备自投，应考虑备用电源进线开关的相邻原件保护出口闭锁备自投。

2 扩大内桥接线

2.1 运行方式分析

以某110 kV变电站的特殊扩大内桥主接线进行分析，如图2所示，各主变压器间通过内桥开关连接，以减小多台主变压器跳闸的概率。为防止形成电磁环网，一般要求2个电源不能长时间并列运行，任意2台变压器的低压侧不允许并列运行，因此111、112、100、100A 4个开关不能同时运行，至少有一个处于备用状态。

图2 扩大内桥主接线

通过分析可知这种特殊扩大内桥接线备自投可能的运行方式有10种，如表1所示。

2.2 扩大内桥备自投配置策略

通过对表1的分析，对扩大内桥接线的备自投控制策略进行研究。

2.2.1 双备自投配置

有与扩大内桥接线的110 kV母线具有两个桥开关，因此最简单的办法就是对每一个桥开关配置一个备自投装置。

(1)自然数法

利用一次接线对上述10种备投逻辑进行控制，该方法能够全面地完成10种运行方式。但缺点是运行方式多，逻辑复杂，无法记忆，接线繁杂，设计的环节较多。

(2)广义内桥法［3］

表1 扩大内桥接线的10种可能运行方式

通过对表1的分析，不难看出，可以将扩大内桥接线看成由两广义的内桥接线构成，即111、100、112构成一个广义内桥，由备投1完成相关控制策略，111、100A、112构成另一个广义内桥，由备投2完成相关控制策略(运行方式1和2、3和4、6和7、8和9对称，因此这里只介绍运行方式1、3、5、6、8)，如表 2所示。

通过以上分析可以看出，组合法在两台备自投装置中配置简单而相似的备投逻辑，可以完全实现扩大内桥接线的10种不同运行方式。缺点2台备自投装置逻辑间有相互联系，2台装置控制4台断路器，二次接线比较繁杂，相互间的连线也比较复杂。

2.2.2 单备自投配置

(1)组合法［4］:该方法利用110 kVⅡ母电压 U3失压为备自投动作逻辑，U3可通过扩大内桥接线的电压切换及并列回路实现。将111和100看成一组开关，将112和100A看成一组开关，这样认为内桥就没有分段开关。只要U3失压备自投就动作，定义备自投动作是跳闸跳一组开关的线路开关，合闸合一组开关的全部开关。控制策略如表3所示(运行方式1和2、3和4、6和7、8和9对称，因此这里只介绍运行方式 1、3、5、6、8)。

表2 广义内桥法控制策略

通过以上分析可以看出，组合法不能满足扩大内桥接线的所有运行方式。

(2)综合回路法:通过对以上各种方法的深入分析，提出一种综合的回路分析法。以国电南瑞的NSR641RF进线/桥备自投保护测控装置为例进行充分介绍。

现利用进线备投和桥备投的逻辑原理，将表1所示的10种运行方式归类到进线备投逻辑或桥备投逻辑，运行方式5、8、9属于桥备投，称为广义桥备投，运行方式 1、2、3、4、6、7 属于进线备投，称为广义进线备投，利用装置的备自投动作出口接点实现只要备投动作就去合100和100A开关的功能，因此装置的桥开关合闸出口回路可以不接。下面结合逻辑对装置的输入进行相关的改造。

表3 组合法控制策略

利用3个南京澳德斯电气有限公司提供的UEG/A-4H2D型继电器的接点实现装置的输入电压UⅠ和UⅡ，如图3所示，630和640分别为U1和U2经电压切换装置切换后从电压小母线取的电压。

当运行方式为广义进线备投时，投入1LP压板，3YQJ动作，装置两路电压并列，通过UEG/A-4HD21和UEG/A-4HD22继电器实现了电压在装置侧根据需求并列，在母线侧反应电压一次真实情况的要求，断开2LP压板，则装置的桥开关TW开入量开路，满足进线备投充电条件。

当运行方式为广义桥备投时，断开1LP压板，装置两路电压取相应的母线电压U1和U2，投入2LP压板，则装置的桥开关TW开入量取两个桥开关的常闭节点(两个桥开关都在合位时TW开入量开路)，满足桥备投充电条件。如图3所示。

综合回路法控制策略如表4所示(运行方式1和2、3和4、6和7、8和9对称，因此这里只介绍运行方式 1、3、5、6、8):

可以看出，综合回路法完全可以满足扩大内桥接线的全部运行方式，节省了一台备自投装置，二次接线比较简单，具有很好的实用性。

2.3 备自投闭锁回路

图3 电压及开入回路示意图

表4 综合回路法控制策略

备自投闭锁条件仅考虑主变压器保护。通过分析，可以在备自投100合闸回路中串入1号主变压器差动及高后备保护动作接点，只要1号变压器相应保护动作，备自投100合闸回路断开。同样在备自投100A合闸回路中串入3号主变压器差动及高后备保护动作接点，只要3号变压器相应保护动作，备自投100A合闸回路断开。2号主变压器差动及高后备动作，跳100、100A断路器，备自投不满足动作条件不动作。这样在不需要对备自投进行闭锁情况下，正确地断开故障主变压器保留非故障主变压器，最大限度地保留负荷。

3 结论

通过运行人员调整综合回路法所述的相关硬压板和装置的软压板，利用备自投装置的广义进线自投逻辑和广义桥备投逻辑，实现对所有运行方式备自投控制策略。该方法对运行方式没有限制，并可以节省一台备自投装置及其相关回路的投资。实验证明，这是一种有效、简单、经济、实用的方法，对备自投的分析研究及电网安全、稳定、可靠、经济的运行具有重要的现实意义。

［1］崔风亮，周家春.远方备用电源自动投入装置［J］.电力自动化设备，2002，22(9):61-62.

［2］国电南瑞科技股份有限公司，NSR600RF系列保护测控装置技术说明书［Z］.南京，2008.

［3］汤大海.基于双电源扩大内桥的备自投解耦控制策略［J］.电力系统自动化，2009，33(23):103-106.

［4］郁家麟.扩大内桥接线的备用电源自动投入的探讨［J］.电力建设，2007，28(1):34-38.