提高电力设备自投动作成功率关键技术研究

李磊　方正飞

摘要：随着经济的发展和社会的进步，人们对用电量的需求逐渐增大，区域性大电网发展迅速。备用电源自动投入装置的设置能够快速实现母线电压的恢复，对于提升供电的可靠性和稳定性有着重要的意义。文章分析了影响10～110kV备自投动作成功率的主要因素，并提出了提升10～110kV备自投动作成功率的关键技术。

关键词：备自投；动作成功率；关键技术；电力设备；自投动作 文献标识码：A

中图分类号：TM762 文章编号：1009-2374（2016）26-0028-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.26.014

近年来，社会用电量逐渐增大，这就对电网供电的稳定性提出了较高的要求，备自投装置的应用能够有效保证电网运行的安全性和可靠性，在因故障导致工作电源断开之后，备自投装置能够迅速启动备用电源，保证电网运行的可靠性。但在实际的应用过程中，由于一些技术问题、人为操作失误问题影响了备自投动作的成功率。10～110kV备自投装置在功能逻辑及配置方案上存在着较大的差异性，这就影响了备自投装置的运行维护，对提高10～110kV备自投动作成功率关键技术问题的研究十分必要，也是十分重要的。

1 10～110kV备自投动作成功率的影响因素

1.1 分布式电源接入的影响

如果进线开关对侧开关没有重合闸功能，当电源进线出现故障的时候，进线开关对端保护动作跳闸，同时不重合，如果没有接入分布式电源，Ⅰ母失压，此时满足了备自投的启动条件，备自投会迅速地启动，跳进线开关，合备用开关，从而实现对电荷供电的恢复。但是当接入分布式系统之后，当电源进线小时则分步实现电源与电网连接在一起，一同为负荷进行供电，这就形成了一个短时间内的单独供电孤岛，Ⅰ母和Ⅱ母电压存在，同时电压要比备自投检无压定值高，因此备自投不会启动成功。

如果进线开关对侧开关有重合闸功能，当没有接入分布式电源的时候，进线发生瞬间故障，进线对侧开关跳开在经过一段时间的延时重合闸检无压重合，因此会及时地恢复供电，此时备自投不会启动成功。如果进线发生的故障为永久性故障，进线开关跳开之后不会重合，此时备自投设备检无压启动，进线开关跳开，备用开关闭合。在整个动作过程中，备自投的时间整定需要避开重合闸的动作时间。当接入分布式电源的时候，无论是瞬时性故障还是永久性故障，备自投检无压会失去效果，备自投检无压启动失效，备自投不会动作成功，而备用电源难以实现供电的可靠性。

1.2 备自投功能与安自装置出现冲突

低频解列装置、低压解列装置、切负荷装置、低压减负荷装置、失步解列装置以及电流联切装置等都属于安自装置的范畴，如果系统频率与电压比电网运行的下限低，则系统会出现有功或无功不足的状态，为了保证系统电压和频率能够恢复到稳定的状态，会将部分负荷进行可靠切除。我国许多变电站内都安装了安自装置，为的就是保证电网的运行稳定，但安自装置对于10～110kV备自投装置的投退会产生一定的影响。

1.3 装置本身功能逻辑问题

在工作电源或电路系统出现故障的时候，由于备用电源线路低压闭锁延时太短或处于固定状态，这就使得备用电源线路暂时处于抵押状态，对备自投产生了闭锁效果，从而导致备自投动作不成功。此外，在PT断线的过程中，闭锁备自投判断依据出现异常，导致最小无流判别定值范围较大，从而导致备自投装置出现误动作。最后是稳控系统的问题，在切负荷闭锁备自投的过程中没有完善的判据，从而导致备自投装置拒动作。

1.4 二次回路设计不合理

二次回路设计的不合理也是导致备自投动作不成功的重要原因，具体体现在以下两个方面：首先，备自投跳工作有着进线开关，进线开关在接入操作箱的过程中依赖于手跳回路，在跳闸开入的时候，合后继KKJ会返回，这就导致了备自投装置闭锁；其次，在判断开关跳位的过程中，备自投装置主要采用操作箱中的TWJ，在开关机构储存能量的过程中，TWJ处于断开状态，这就难以准确地反映出开关跳位情况，从而导致备自投闭锁，不能实现动作。

2 提升10～110kV备自投动作成功率的关键技术

2.1 低频低压闭锁备自投

低频低压减载对于保证电力系统运行的稳定和安全有着重要的作用，许多电力系统中都配置了低频低压减载装置，其配置方式主要分为两种：一种是与稳控系统装置或过负载减载装置共同设置；另一种是独立设置。低频低压减载装置主要安装在220kV变电站或110kV变电站，分别切除110kV线路负荷和10kV线路负荷。为了能够保证低频低压减载装置能够有效地切除线路负荷或主变低开关负荷，备自投装置应当在切除负荷的时候闭锁，低频低压减载装置切除负荷量较大，因此其对备自投装置要求广泛。

对于安装在110kV变电站的低频低压减载装置来说，可以通过二次回路的设计来实现备自投装置的可靠闭锁，但对于安装在220kV变电站的低频低压减载装置来说，要实现对备自投装置的可靠闭锁，不仅需要设置二次回路，还需要设置接口设备和通信通道，就目前来看，这种实现方案经济性较差，技术难度较高。

在系统频率降低到49赫兹0.2秒或电压降低到Un的83% 0.5秒之后，低频低压减载装置才会动作。系统频率有着一致性的特点，要想实现备自投装置与低频低压减载装置的有效配合，备自投装置需要设置低频低压闭锁功能逻辑。当备自投装置检测到频率或电压达到整定值和整定延时，则备自投闭锁放电。此外，备自投还能够对频率变化以及电压变化等进行检测，以此来避免出现故障备自投误闭锁，保证了备自投动作的成功率。

2.2 构成与稳控系统配合的启动判据

稳控系统对于电力系统的安全运行也有着重要的作用，当前许多电网都配置了稳控系统，由于稳控系统在一定条件下会切除负荷，因此备自投应当利用电气量来构成附加启动判据。

2.2.1 应当构成主供电源故障附加启动判据，备自投需要对母线失压的原因进行检测，如果检测是因为主供电源故障或重合闸不成功导致母线失压，而不是稳控系统切除主供电源导致的，则备自投装置启动。

2.2.2 应当构建不对应附加启动判据，备自投检测母线失压原因，如果是电源本侧断路器非正常跳闸导致，则备自投装置启动。

根据备自投与稳控系统配合整定需要来选择投入或退出备自投附加启动判据，在投入附加启动判据的时候，只有满足附加启动判据之后，备自投装置才能够在展宽时间内启动和动作，也就是说只有备自投检测到电源发生故障、重合闸不成功、断路器非正常动作导致母线失压的情况下，备自投才能够动作，其他情况导致的母线失压，备自投不会发生动作，这就实现了备自投装置与温控系统的有效配合，避免了备自投的误动作，有效提升了备自投动作的成功率。

2.3 防止设备过载功能

如果设备过载程度较大，人工难以处理，则会对设备的运行产生影响，此时需要备自投具备防止设备过载功能，以此来保证备自投能够投入运行。需要在考虑设备过载发生情况、线路及主变本身允许过载定值等基础上来制定功能策略。

2.3.1 前合流闭锁功能。将互为备用两路电源负荷电力幅值进行取和处理，之后与各个电源允许的最大负荷电流定值进行比较，如果前者大于后者，则经过固定延时之后对备自投进行闭锁。需要注意的是，前合流闭锁功能不需要对跳闸回路进行外接，这对于10kV分段备自投动作十分适用，有效避免了备自投动作导致的主变过载问题。

2.3.2 前过负荷联切功能。以失压启动前主供电源负荷电流值和备用电源最大允许负荷电流整定值为基础，对联切本站负荷所需要的电流量进行计算，将计算结果与三个阶梯电流定值进行比较，之后确定联切出口组合，跳主供电源，联切开关组，之后将备用电源闭合，分别整定备用电源最大负荷电流整定值，将10kV主变变低开关和线路开关作为联切对象。需要注意的是，此功能要进行跳闸回路的外接。

2.3.3 后过负荷联切功能。备自投装置动作，如果备用电源合上一段时间内电源设备负荷电流比定值大，则需要对部分负荷进行联切，分别整定备用电源过负荷电流定值，将10kV主变变低开关和线路开关作为联切的对象，不需要进行跳闸回路外接，但要注意联切是否消除设备过负荷。

2.3.4 后负荷均分功能。对于三台主变四段低压侧母线接线型式的变电站来说，如果三台主变都带负荷运行，在1、3主变停电的时候，备自投动作会导致2主变出现过负载的问题。这就需要两套备自投装置相互配合来均分1、3主变停电后的负荷，需要注意的是，应当保证两套备自投装置的功能逻辑相同，这样才能够实现对2主变过载的消除。

2.3.5 互为闭锁功能。对于三台主变四段低压侧母线接线型式的变电站来说，如果1、3主变带有负荷，2主变处于备用状态，当电源侧母线故障导致1、3主变同时停电的时候，1、3主变备自投装置会发生动作，这就导致了2主变要承受全站的负荷，进而引发2主变严重过载的问题。针对这个问题，可以将1、3主变备自投装置接入进行间隔镜像排列，一套备自投装置动作会输出信号闭锁另一套备自投装置，这就能够有效避免2主变的严重过载问题。

3 结语

综上所述，10～110kV备自投装置在功能逻辑及配置方案上存在着较大的差异性，这就影响了备自投装置的运行维护。本文简要分析了影响10～110kV备自投动作成功率的原因，并针对性地提出了解决对策，旨在提升10～110kV备自投动作成功率，保障电网运行的安全性。

参考文献

[1] 吴金珠.满足多种运方的10kV备自投策略研究[D].华南理工大学，2012.

[2] 杨忠礼，赵慧光，张光衡.影响备自投正确动作原因分析[J].电力系统保护与控制，2008，（21）.

作者简介：李磊（1983-），男，湖北宜昌人，国网浙江淳安县供电公司工程师，硕士，研究方向：电气工程及其自

动化。

（责任编辑：黄银芳）