浅谈备用电源自动投切装置应用中的优与劣

张洪军，李 靖，王诚杰

(1.沧州供电公司，河北 沧州 061000；2.河北工程技术高等专科学校，河北 沧州 061001)

随着电网构架的日益壮大，对电网运行可靠性的要求也逐渐提高，作为提高电网安全运行稳定性的主要策略之一，备用电源自动投切(简称备自投)装置的应用也越来越广泛。所谓备用电源自动投切，顾名思义就是指当工作电源因故停运时，作为备用的电源要自动的投入运行，用以确保主要负荷的运行，从而提高运行可靠性。

1 装置功能及要求

当工作电源电压小于无压定值，而备用电源电压大于等于有压定值，且无其他闭锁条件时，备自投装置应能起动；当人工切除工作电源电压时，备自投装置不应动作；备自投装置应确保工作电源断路器断开后方可使备用电源投人；备用电源断路器的合闸脉冲命令只允许动作一次，下一次动作需在相应充电条件满足后才能允许。

当电压互感器二次回路断线时，装置不应动作，并发出断线信号；备自投装置应有防止过负荷和电动机自起动所引起误动作的闭锁措施；备自投装置宜有电源自动投于故障母线或故障设备的保护措施；200MW及以上容量的发电机厂用电源的快速备自投装置，应具有同期检定功能；备自投装置动作后，应有相应动作信号发出，直流电源消失后信号不应丢失。

备自投装置若含有其他保护功能(如母联充电保护、母联过流保护、自动联切等)，应遵循相关继电保护标准的规定[1]。

2 典型应用

图1 桥型接线方式

电力系统提高供电可靠性的方法大致有以下几种：一是采用环网供电，此种方式使得供电可靠性大大提高，但多级环网对系统稳定不利，在中低压电网中较少采用；另一种提高供电可靠性的方式是采用双电源供电，此举将带来继电保护配合困难等问题。故此，在中低压电网中较为广泛地选择单路供电，当电源出现故障不能正常供电时自动切换至另一路备用电源供电的方式[2]。

备用电源的一次接线形式种类较多，备投逻辑有较大的差别。而针对一次接线方式的不同运行方式，对备自投的要求也各不相同。如图1所示，为典型设计中的标准桥型接线方式。而根据其运行状态就要求备自投装置能够满足线路L1备投、线路L2备投和桥联开关备投等多种备自投方式。新型备投装置采用基于图形化界面的逻辑可编程的方式，在动作逻辑上实现自适应备投功能。即装置根据不同的一次接线方式所传输的不同运行数据来自动判别运行方式，并采用相应的自投逻辑[3]。

2.1 进线开关备自投

在线路L1或线路L2运行，桥联开关处于合位的方式下，要求在线路L1或线路L2电源消失的情况下，作为备用的那条线路自动投入运行。即实现进线开关的备自投功能。

备自投充电逻辑为：(1)备自投功能压板投入；(2)I，II段母线电压UI，UII和工作进线线路侧 TV 有压；(3)1QF，3QF合闸位置，2Q F分闸位置(当进线 L1备自投时检测2Q F，3Q F合闸位置，3Q F分闸位置)，上述条件均满足后(如图2)，经一段延时(15s左右)，充电完成，为备自投动作逻辑做好准备。

图2 进线 L2备自投充电逻辑图

备自投动作逻辑为：装置充电完成后，线路L1失电，两段母线电压UI，UII降低，进线电流IL1消失，线路 L2有压UL2满足条件，经延时跳开1Q F，当跳开 1Q F后，发合闸命令合 2Q F(如图3)；反之线路L2失电，两段母线电压UI，UII降低，进线电流IL2消失，线路 L1电压UL1满足条件，经延时跳开2QF，当跳开2QF后，发合闸命令合1Q F；当开关偷跳时，合备用开关保证正常供电。为防止1TV，2TV 断线时备自投误动，取线路电流I 1，I2 作为母线 TV 失压的闭锁判据[3]。

备自投闭锁逻辑为：(1)手跳(遥跳)工作进线开关或桥联开关；(2)变压器 T1，T2保护动作；(3)备用进线无电压；(4)备用进线开关在合闸位置，上述条件任何一个满足都会闭锁备自投装置。此外，备自投动作后，会有一个在保持逻辑来闭锁备投，确保备自投仅动作一次。

图3 进线 L2备自投动作逻辑图

2.2 桥开关或母联开关备自投

图4 桥联开关备自投充电逻辑图

在线路 L1和线路L2均运行，桥联开关断开的方式下，要求在线路L1或线路L2电源消失的情况下，桥联开关可以自动投入运行。即实现桥联开关的备自投。

图5 桥联开关备自投动作逻辑图

备自投充电逻辑为：(1)备自投功能压板投入；(2)I，II段母线电压UI，UII和进线线路侧 TV均有电压；

(3)1QF，2Q F合闸位置、3QF分闸位置，上述条件均满足后(如图 4)，经一段延时(15s 左右)，充电完成，为备自投动作逻辑做好准备。

备投动作逻辑为：装置充电完成后，线路L1失电，I段母线电压UI降低，进线电流IL1消失，线路 L2电压UL2满足条件，经延时跳开1Q F，当跳开 1QF后，发合闸命令合 3QF；(如图5)反之线路 L2失电，II端母线电压UII降低，进线电流IL2消失，线路L1电压UL1满足条件，经延时跳开2Q F，当跳开2Q F后，发合闸命令合3QF；当开关偷跳时，合备用开关保证正常供电。为防止1TV，2TV 断线时备自投误动，取线路电流I1，I2 作为母线TV失压的闭锁判据[3]。

备自投闭锁逻辑为：(1)手跳(遥跳)工作进线开关；(2)变压器 T1，T2保护动作；(3)两段母线同时失去电压；(4)桥联开关在合闸位置，上述条件任何一个满足都会闭锁备自投装置。此外，备自投动作后，会有一个在保持逻辑来闭锁备投，确保备自投仅动作一次。当变压器T1，T2保护动作，则闭锁备投。

3 几点不足及注意事项

总结多年的运行情况，由于设计问题、软件功能以及一次接线特点的制约，备自投装置在运行中也存在着一些不足，应提起注意。

(1)是备自投跳闸回路的接入，一般来说备自投的跳闸可以接入保护跳闸回路，但应考虑其与重合闸之间的关系，即备自投跳闸一定要接入闭锁重合闸的跳闸端子。在早期的备自投装置中没有手跳闭锁备自投开入，一般设计备自投跳闸就接入手跳回路，因为手跳、遥跳的操作回路是闭锁重合闸的。但是，为了防止人为手分工作线路断路器时，备用自投误投备用线路，应在备用自投的现场运行操作规程中，要求在人工断开工作线路断路器前，将备用自投退出。

(2)在低压系统中备自投所带电容器负荷时，应强调电容器的低压保护功能，因为，备自投动作前提是低压降低，如所带电容器负荷自身没有低压保护功能，备自投的动作将会造成电容器短期内的再次冲击。

(3)对于存在系统过负荷情况的变电站，在备自投动作合闸之前，应采取相应的减负荷措施。

(4)装置用以判别开关位置的接点，建议使用开关机构本身的辅助触点。尽量避免使用开关操作箱内位置继电器的接点，因为操作箱内位置继电器的接点受直流、绝缘等影响较大，可靠性偏低。

此外，对于没有母线TV 的变电站，备自投装置利用线路电压经进线刀闸和进线开关的辅助触点接入装置的母线电压判别[4]。此种接线方式二次接线繁复，运行维护量大，运行中发TV 断线的几率大大增加，不利于装置的支持运行。

[1]DL 526-2002T，静态备用电源自动投入装置技术条件[S].

[2]李晓明.现代高压电网继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，2005.

[3]PSR642备用电源自动投切装置技术说明书[Z].南京：国电南京自动化股份有限公司，2006.

[4]Q/GDW 161-2007，线路保护及辅助装置标准化设计规范[S].