变电站备用电源自投装置误动问题分析及改进

张　永， 鹿建成

(国网宣城供电公司， 安徽　宣城　242000)



变电站备用电源自投装置误动问题分析及改进

张永， 鹿建成

(国网宣城供电公司， 安徽宣城242000)

为分析变电站中备用电源自投装置(简称备自投)误动问题，做好常见误动问题的应急预案。针对宣城供电公司某220kV变电站直流系统接地引发备自投误动作情况，从备自投装置动作原理深入分析误动的全过程，并提出应对备自投误动的几项改进措施，为变电运检专业提供一种常态化备自投误动应急预案。

备用电源自投装置；直流系统接地；误动；应急预案；改进措施

0　引言

备自投装置是电力系统故障或其他人为原因导致主电源断开后，能迅速将备用电源或设备或其他正常工作的电源自动投入，使原主电源所带母线或主变能迅速恢复供电的一种安全自动控制装置。为提高电网的供电可靠性，持续降低电网安全生产风险，备自投装置一直扮演着重要的角色。

备自投装置本身的误动和拒动问题也是影响电网安全稳定的关键因素[1]，电力工作者对备自投的动作原理、故障及应对措施也做了深入的研究和分析。文献[2]详细阐述了110kV备自投装置的动作原理及两种备自投(进线备自投和分段备自投)的动作逻辑，并分析三种不正确动作风险，提出相应的解决措施。文献[3]对于110kV中性点接地系统，当线路发生接地故障时，导致中性点不接地的主变零序电压误动作导致备自投失效的情况，从继电保护保护定值整定深入分析原因，并提出应对措施。文献[4]以宁夏110kV三营变电站为例，详细地描述备自投装置动作过程及现场的应对措施。本文深入剖析以直流系统接地引发备自投装置误动作这一案例，引出导致备自投误动作又一潜在风险，为电力工作者在前期接入备自投装置和后期维护提供了应急预案和应对措施，对提高供电可靠性有着重要意义。

1　备自投装置简介

宣城供电公司某220kV变电站110kV备自投装置采用的是南瑞继保RCS9652[5]装置，装置引入1DL、2DL、3DL(内桥接线方式，1DL、2DL为进线开关，3DL为分段开关)开关位置接点(TWJ)，用于系统运行方式判别，自投准备及自投动作。引入1DL、2DL、3DL开关的合后位置(从开关操作回路引来)，作为各种运行情况下自投的闭锁。位置输出接点有跳1DL、2DL，合1DL、2DL、3DL各两付接点，三组遥控合输出。信号输出分别为：装置闭锁、装置报警[6]、保护跳闸、保护合闸各一付接点。其动作逻辑框图如图1所示。

图1　RCS-9652动作逻辑框图

#1进线运行，#2进线备用，即1DL、3DL在合位，2DL在分位。当#1进线电源因故障或其他原因被断开后，#2进线备用电源应能自动投入，且只允许动作一次。为了满足这个要求，设计了类似线路重合闸的充电过程，只有在充电完成后才允许自投[7]。

充电条件：1)Ⅰ母、Ⅱ母均三相有压，当#2线路电压检查控制字投入时，#2线路有压(UX2)。

2)1DL、3DL在合位，2DL在分位。

经15秒后充电完成。

放电条件：1)当#2线路电压检查控制字投入时，#2线路无压(UX2)。

2)2DL合上。

3)手跳1DL或3DL。

根据计算所得限额值，首先将工程投资按照专业分配到设计单位内部各专业，明确各员工对限额设计所负的责任，根据限额确定奖惩制度，最终保证在工程达到其技术指标的同时，不超过限额。

4)其他外部闭锁信号。

图2　变电站现场一次接线图

5)DL1、DL2、DL3的TWJ异常。

6)整定控制字不允许#2进线开关自投。

动作过程：当充电完成后，Ⅰ母、Ⅱ母均无压，UX2有压，I1无流，延时TB1跳开1DL，确认1DL跳开后，合2DL。

2　异常动作的发生

该220kV变电站110kV备自投装置动作前110kV I母运行状态：110kV #1主变1DL开关、线路4DL开关、线路3DL开关运行于110kV I母，线路2DL开关热备用于110kV I母。线路4是风电厂线路，为一电源点，线路3为重要负荷，线路2联络线，设置备自投装置，确保能为重要负荷持续供电，现场接线图如图2所示。

3　异常动作情况分析

经分析，该变电站前期设计110kV测控装置及110kV电压互感器并列装置屏位于同一排位置，同一排位置屏柜通过布置屏顶小母线直流屏取一馈线支路作为直流电源，各装置自屏顶小母线接取电源，所以110kV测控装置及110kV电压互感器并列装置为同一直流馈线支路供电；当日该变电站发生直流系统接地故障，在直流屏对各馈线支路直流电源进行拉路寻找接地支路，当拉开110kV测控装置电源时，110kV电压互感器并列装置同时失电，导致110kV I、II二次电压失压，110kV装置无二次电压，满足备自投动作条件之一。

其次，110kV线路4为风力发电厂，作为电源点向该站110kV I母送电，1月16日110kV备自投装置动作时刻风电厂输送负荷较大，线路4(风电厂)电流一次值68.93A(向系统送电)，线路3电流一次值66.10A，#1主变1DL一次电流值11.25A，电流曲线图见图3；此时线路4(风电厂)输送负荷基本上能供应线路3所需负荷，#1主变1DL仅需输送少量负荷(其一次电流值11.25A)，#1主变1DL流变变比为1200/5,折算电流二次值为0.046A，备自投装置#1主变1DL有流闭锁定值为0.2A，从而导致备自投装置有流闭锁条件开放，满足装置另一动作条件。

图3　#1主变1DL开关跳闸前电流

在该站110kV备自投装置同时满足上述两个条件的情况下，即装置无压、有流闭锁条件开放，110kV备自投动作逻辑达到条件，动作出口跳开#1主变1DL开关、线路4DL开关，合上线路2DL开关。

4　改进措施

从上述异常动作情况分析可知，由于前期直流系统设计上的缺陷导致备自投装置误动作事件发生，为此提出以下五点整改措施从根源上解决备自投误动作问题。

(1)线路4风电厂发电负荷存在着波动性和随机性，导致#1主变2DL开关电流值达到闭锁门槛值，才引发备自投误动作。通过调度合理地分配系统潮流，譬如将线路4DL开关倒至110kV II母运行，有效避免#1主变2DL开关有流闭锁条件开放。

(2)查找直流接地故障过程中，采取拉路方法查找时，优先至各屏柜逐一断开装置电源，同时考虑断开某一装置电源时是否会对其他运行装置产生影响，避免在直流馈线屏拉路查找导致多台装置同时失去电源，造成影响范围扩大。

(3)针对装置直流电源存在并接共用现象，检修试验专业立即开展公司所辖变电站直流系统排查，按照直流系统馈线支路电源辐射式布置，不得一条馈线支路供多台装置电源，不同类型装置严禁共用一条馈线支路的原则，认真仔细排查，对于不满足原则要求的，制定整改计划并落实到位。

(4)把好直流系统入网关，在设计、审图、调试阶段积极介入，严格按最新规程要求验收设备。

(5)针对线路4风力发电厂已接入该220kV变电站，由于风力发电负荷存在不确定性，使得该站备自投装置中#1主变1DL有流闭锁条件不能确保时刻有效，在该站110kV二次电压回路有相关工作时，须采取二次安全防范措施，必要时申请停用备自投装置。并且将风电厂作为备自投装置主供电源的变电站，务必做好风险预案和应对措施，谨防误动作事件再次发生。

5　结论

文章从现场工作经验摸索出导致备自投装置误动作又一个潜在风险，即备自投装置直流电源与其他装置并接的问题。并结合前期工程设计、施工、现场操作，制定相应的改进措施和应急预案。对提高备自投装置运行可靠性及保证电网安全稳定运行有很高的借鉴价值。

[1] 汪祺航，袁明哲，马彦伟，等.110kV内桥接线智能变电站的站域备自投装置设计[J].电力系统自动化，2013,37(24)：72-74.

[2] 王泳.110kV备自投装置不正确动作风险分析及防范措施[J].电气工程与自动化，2015，36(1)：3- 4.

[3] 刘佐华.110kV变电站备自投动作不成功原因分析及补救措施[J].电力系统保护与控制，2009，37(2)：91-92.

[4] 马培成.三营变电站110kV备自投装置动作过程分析[J].科技创新论坛，2014，22(3)：202,206.

[5] 南瑞继保电气有限公司.RCS-9000备用电源自投保护测控装置技术说明书(3.1版)[Z].2002.

[6] 刘利华.二次回路[M].北京：中国电力出版社，2010.

[7] 陈秀莲.浅谈110kV备自投合闸回路的接线方式选择[J].电力系统保护与控制，2009，37(12)：132-134.

[责任编辑：王敏]

Analysis and Improvement of Incorrect Action of Automatic Backup Power in Substation

ZHANGYong,LUJian-cheng

(StateGridXuanchengPowerSupplyCompany,Xuancheng242000,China)

In order to analyze incorrect action problems of automatic backup power, a good emergency plan of the incorrect action problem is formulated. Contrary to a DC system grounding accident in a 220kV substation of State Grid Xuancheng Power Supply Company, eventually lead to incorrect action. The operation principle of the whole process of incorrect actions is deeply analyzed, and several improvements to deal with the incorrect action of automatic backup power are proposed, a normalized emergency plan of the incorrect action problem is provided professionally.

automatic backup power; DC system ground; incorrect action; emergency plan; improvement measure

2016- 04- 01

张永(1979-)，男，安徽宣城人，高级工程师。

鹿建成(1988-)，男，安徽宣城人，助理工程师。

TM641

A

1672-9706(2016)03- 0034- 04