浅析“母线有压”判据对备自投动作的影响

黄智华 邹学翔 侯 斌

（云南电网有限责任公司昆明供电局）

0 引言

备用电源自动投入装置（简称“备自投装置”）作为提高供电可靠性的重要措施，在电网中运用极其广泛，而且在很多一次接线方式下，存在较多不同电压等级备自投之间需要配合动作的情况。而备自投装置因其动作条件的苛刻，动作逻辑的严谨，就要求备自投装置所采集的交流量、开入量需要经过备自投程序的严格计算，从而做出动作与不动作的正确判定，同时满足一个电源系统内不同电压等级间备自投动作逻辑之间的相互配合。

各装置厂商备自投装置的交流采样、直流开入等二次回路上均按照南方电网《电力二次装备技术导则》《南方电网备自投装置配置与技术功能规范》进行了统一化和规范化，但是各厂商装置在对交流量、开入量进行逻辑判断时，相互之间存在诸多不一致，这些不一致在一些需要不同电压等级备自投上下级配合的系统内，多次出现了备自投动作异常的情况，对电力系统的稳定运行造成了一定的影响。其中一个较为典型的差异就是“瞬时有压计时清零”与“瞬时有压计时不清零”两种计时逻辑，该逻辑备自投各个厂家已经在网内进行了统一的程序升级。

而目前各装置厂商备自投在其他一些条件判定上仍然存在一些差异，这些差异同样会对备自投在上下级、同级之间相互配合上出现较大差异，最终可能导致备自投动作异常，失去备自投应有的作用。本文将就目前网内出现的一起典型备自投动作异常情况进行分析，找出备自投动作异常的原因。

1 电网运行方式及备自投动作情况

云南省某地区一次接线方式及备自投保护配置情况如下：

220kV某晋变220kV接线方式为内桥接线方式，双电源进线为220kV宝晋线261及220kV樟晋线262，备自投为南京新宁广电X7501型数字式备自投装置。

110kV某化变110kV接线方式为内桥接线方式，双电源进线为110kV晋化Ⅰ回、110kV晋化Ⅱ回（上级电源均为220kV某晋变），备自投装置为长园深瑞ISA－358G型备自投装置。

110kV某下变110kV接线方式为内桥接线方式，双电源进线为110kV晋下Ⅰ回、110kV晋下Ⅱ回（上级电源均为220kV某晋变），备自投装置为南瑞科技NSR－641RF型备自投装置。

故障前电网运行方式图如图1所示。

图1 电网运行方式图

2016年3月18日15时36分15秒，220kV宝晋线线路保护动作跳闸，重合不成功，220kV某晋变220kV备自投动作，跳开进线261断路器，合上内桥212断路器。110kV某化变备自投动作跳开110kV晋化Ⅰ回线141断路器，合上母联112断路器。110kV某下变110kV备自投未动作。

2 原因分析

2.1 220kV某晋变备自投动作情况

故障前，220kV某晋变220kV侧为分段运行，220kV宝晋线261、220kV樟晋线262断路器为运行状态，内桥212断路器为热备用状态。220kV桥备自投功能投入。备自投装置型号为新宁光电X7500。

期间，220kV某晋变的录波如图2所示。

图2 220kV某晋变备自投动作时刻录波图

由录波图知，期间过程如下：

0时刻，某宝变220kV宝晋线跳闸，220kVⅠ母电压339ms后，三相电压第一次降至0；1101ms后，某宝变220kV宝晋线重合闸动作，某晋变进线1电压升高，但线路重合于故障，某宝变侧线路保护再次跳闸；1179ms，某晋变侧电流、电压再次消失，220kVⅠ母电压第二次降至0；3187ms，某晋变220kV侧备自投动作，出口跳220kV宝晋线261断路器；3265ms，备自投动作78ms后220kV宝晋线261断路器TWJ变位至1；3499ms，220kV宝晋线261断路器跳开234ms后，备自投合备用开关，某晋变220kV内桥212断路器TWJ变位至0；3642ms，某晋变220kV内桥212断路器HWJ变位至1；4621ms，某晋变220kVⅠ母电压恢复。

从以上动作时间逻辑可以看出：220kV宝晋线第一次跳闸后，220kVⅠ母电压失压，此时某晋变备自投开始第一次备自投计时。1101ms，某宝变220kV宝晋线重合闸动作，某晋变进线侧电压最大时刻如表1中数据：

表1 220kV某晋变220kV宝晋线重合闸时1号主变高压侧电压最大时刻向量数据表

定值单整定母线电压有压定值为40V（相电压）。

因220kV某晋变备自投母线有压判据采用相电压或门关系，即任意相电压大于母线有压定值，即判定母线有压，备自投将清零计时。此时该站备自投确认220kVⅠ母电压恢复，备自投判定母线有压，计时清零。1179ms，某晋变220kVⅠ母电压再次消失，备自投重新开始计时，3187ms，某晋变备自投动作，此时距离备自投第二次计时2008ms，与定值单整定“跳工作开关延时”2s相吻合。此后78ms，220kV宝晋线261断路器跳开，234ms后，220kV内桥212合上，与定值单整定“合备用开关延时”0.2s相吻合。所以，220kV某晋变备自投动作逻辑正确。

2.2 110kV某化变备自投动作情况

故障前，110kV某化变110kV晋化Ⅰ回141断路器、110kV晋化Ⅱ回142断路器运行，110kV母联112断路器热备用。110kV进线备自投功能投入。备自投装置型号为长园深瑞ISA－358G型。

上级电源故障期间，110kV某化变的录波如图3所示。

图3 110kV某化变备自投动作前后110kVⅠ段母线电压录波图

由录波图知，期间过程如下：

0时刻，某宝变220kV宝晋线跳闸，110kV某化变110kVⅠ母母线电压在209ms后，第一次降至0；1127ms，某宝变220kV宝晋线重合闸动作，某化变进线侧电压升高，后某宝变侧线路再次跳闸；1164ms，某化变110kV侧电压再次消失，110kVⅠ母母线电压第二次降至0；2720ms，某化变110kV进线及桥备投动作，备自投出口跳110kV晋化Ⅰ回141断路器；2782ms，某化变110kV晋化Ⅰ回141断路器跳位由0至1；2888ms，某化变110kV母联112断路器合位由0至1，110kV母线电压恢复；2921ms，某化变110kV备自投动作完成。

从以上动作时间逻辑可以看出：220kV宝晋线第一次跳闸后，某化变110kVⅠ母母线失压，此时某化变备自投开始第一次备自投计时。1127ms，某宝变220kV宝晋线重合闸动作，某化变进线侧电压最大时刻如表2数据所示：

表2 110kV某化变备自投动作前后110kVⅠ段母线电压最大时刻向量数据表

经计算线电压如下：

定值单整定母线有压定值为70V（线电压）。

（续）

因110kV某化变备自投“母线有压”判据采用线电压与门关系，即必须Uab、Ubc、Uca均大于母线有压定值，备自投才会计时清零。此时该站备自投仍确认110kVⅠ母母线失压，备自投计时并未清零。2720ms，某化变备自投动作，此时距离110kVⅠ母母线第一次失压2511ms，与定值单整定“桥开关备用延时”2.5s相吻合，此后备自投相继跳开110kV晋化Ⅰ回线141断路器，合上母联112断路器，完成整个桥备投逻辑。

2.3 110kV某下变备自投动作情况

故障前，110kV某下变110kV晋下Ⅰ回181断路器、110kV晋下Ⅱ回182断路器运行，110kV母联112断路器热备用。110kV进线备自投功能投入。备自投装置型号为南瑞科技NSR-641RF型。

110kV某下变备自投在上级电源故障重合以及上级备自投动作期间，并未动作。而该站母线电压录波图如图4所示。

图4 110kV某下变备自投动作前后110kVⅠ段母线电压录波图

从母线电压录波图分析可以看出：220kV宝晋线第一次跳闸后，某下变110kVⅠ母母线失压，此时某下变备自投开始第一次备自投计时。1127ms，某宝变220kV宝晋线重合闸动作，某下变进线侧电压最大时刻Ua＝35V、Ub＝51V、Uc＝58V，经计算线电压：Uab＝65.5V＜70V、Ubc＝90.2V＞70V、Uca＝80V＞70V，定值单整定母线有压定值为70V（线电压）。即：

经计算线电压如下：

定值单整定母线有压定值为70V（线电压）。110kV某下变备自投动作前后110kVⅠ段母线最大电压时刻向量数据表如表3所示。

表3 110kV某下变备自投动作前后110kVⅠ段母线最大电压时刻向量数据表

1160ms，110kVⅠ母第二次三相降低为0V。3210ms，此时距110kVⅠ母第二次失压2050ms，110kVⅠ段母线电压三相恢复正常，备自投未见动作信号。

后对该站备自投进行试验，确认该型号备自投“母线有压”判定采用线电压或门逻辑，即Uab、Ubc、Uca只要某一相大于母线有压定值，备自投即计时清零。

3 结束语

通过上述分析，发现三种不同厂家备自投在判定“母线有压”时，采用了三种完全不一致的判定逻辑，虽然220kV某晋变以及110kV某下变在本次备自投动作过程中配合上未出现偏差，但是两套备自投在判定方式上仍然存在差异。该动作事件也表明“母线有压”判定逻辑在特定的运行方式下，对备自投的动作配合会造成较大的影响，造成上下级备自投之间失去相互配合，电网稳定性遭到破坏。因此，针对“母线有压”判据，需要在备自投技术规范或是行业标准中进行统一明确，无论采取相电压与门或门或是线电压与门或门，都需要统一标定，保证各个厂家在出厂设备上针对这一判据保持统一，从而保证各级备自投可以相互配合，保证备自投正确可靠动作。