备用电源自投装置在县级电网中的应用

王留长

（国网河北省电力有限公司阜城县供电分公司，河北 阜城 053700）

0 引言

当前，多数县公司110 kV 及以下电网为辐射形供电方式，为保证电网可靠持续供电，在N-1 故障时不间断给用户供电，电网接线一般采用主供电源 + 备用电源的双电源模式。当变电站主供电源出现故障引起跳闸后，备用电源自动投入，迅速对用户恢复供电，切实提升用户的供电可靠性，保障电网安全。

备自投装置具有很强的实用性，一旦主供电源故障跳闸，备自投装置启动，备用电源将自动投入，保证用户的正常供电。然而，在实际应用中备自投装置会出现一些问题，本文介绍邯郸供电公司阜城供电分公司备自投装置应用中存在的问题及其解决办法。

1 备自投装置的作用

由于电磁环网需要开环，双电源或多电源的变电站通常只有一次电源，供电可靠性降低。而备自投可以实现以下目标：

提高供电可靠性，迅速恢复失压变电站持续供电；

降低不必要资金投入（减少手拉手式环网供电和增加多台变压器的投资）；

简化继电保护整定配合的多重复杂性（电网开环运行方式下继电保护整定更简单、方便）。

2 备自投工作原则

当工作电源失压后，备自投装置启动，经“跳进线延时”装置跳开进线开关，确认运行开关在跳位后，备自投逻辑才能继续。故障不应由备自投切除，所以“跳进线延时”应大于有关故障动作和重合闸的最长动作时间，以防止备自投装置动作合闸到故障线路、备用电源倒送电的情况发生。

若备自投备用线路出现故障，备自投装置应闭锁，如以下几种情况：（1）引起主变压器后备保护动作，切除主变压器而造成母线电压消失，这是由于低压线路故障而出线保护拒动造成的，低压侧分段备自投应闭锁，变压器主进线开关备自投动作；（2）主变压器保护全部跳闸，若是因为主变压器故障引起的，这时应当闭锁分段备自投高压侧，即桥开关备自投动作。

备自投装置设置延时，是为了避免误操作，加快备用电源的投入。备自投动作于故障后，合理设置延时既避免误动又加速合备用电源。备自投“跳进线延时”应大于外部故障排除的最长时间，才能有效避免母线电压的短时间下降，如果进线没有重合闸装置或功能时，当母线的进线开关跳开、母线电压消失时，应立即跳开断路器，投入备用电源，缩短停电时间。

如果手动切除工作电源，备自投不应动作。一种方式是没有合后接点，通过闭锁信号对备自投装置设备放电，以确保备自投不动作。另一种方式是引入工作开关断路器的合后接点，当断路器就地或遥控跳开时，合后接点应断开，退出备自投。若须人工手动切除（包括就地或遥控跳）断路器，应在退出备自投且动作不能完成时，方可手动切除。

如果备用电源不符合有压条件，备自投应不动作。备自投装置获取备用电源线路电压，并确定备自投装置是否启动，如果未满足，则不调用备自投逻辑。

3 县级电网中备自投的3 种基本方式

阜城110 kV 及以下电网主要采用以下3 种备自投方式。

3.1 进线备自投

阜城电网采用进线备自投方式的共有10 个变电站。

动作原理：运行线路失去电压，与其相关的开关处于合闸位置，在备用电源线路有电压、母联分段开关处在合闸位置的情况下，跳开运行线路断路器，如图1 所示，启动条件为：I、II 段母线均失压，2DL 处电流小于定值电流，且进线处有压，2DL 在跳闸位置作为闭锁条件，延时跳开2DL，合闸倒至备用电源线路断路器。

图1 进线备自投

3.2 桥接线备自投

阜城电网采用桥接线备自投方式的共有24 个变电站。

动作原理：运行线路失去电压，与其相关的断路器处在合闸位置时，当备用线路有压、桥开关处在合闸位置时，运行线路断路器跳开，备用线路断路器开关闭合，如图2 所示。

图2 桥接线备自投

当桥开关在3DL 在分开位时，应闭锁备自投装置，桥开关3DL 在合闸位置时，如备自投开始启动后，3DL 发生合－分的动作变位，备自投应动作，也就是说当变压器差动保护动作跳开运行电源线路开关及3DL 时，备用电源线路开关可正确动作。

取线路电流值作为线路失去电压的闭锁依据，防止电压互感器断线时设备误动作。

3.3 母联开关备自投

阜城电网220 kV 站的低压侧母线均采用母联开关备自投方式，如图3 所示。

图3 母联开关备自投

动作原理：在母联开关在断位的情况下，两段母线不论哪条失压，备自投都会跳开故障母线上的电源开关，再合上母联断路器。为防止电压互感器断线时误动作，取主变压器低压侧母线主进线断路器开关电流，作为母线是否失去电压的闭锁依据。

存在问题：当母线发生故障时，备自投也会动作，从而将故障母线再次投入系统，使系统再次受到冲击，还有可能造成母线全部停电。为避免这种情况的发生，应采用母差保护闭锁备自投的方式。另外当线路发生故障开关拒动造成主变主进线开关越级跳闸时，如果备自投动作，也会造成备自投带故障合闸，为避免这种情况的发生，应采用主变后备保护闭锁备自投的方式。

4 网络备自投系统的应用情况

传统的备自投装置，可在线路发生故障后马上恢复送电，但是资金投入很大，也无法快速排除高电压等级电源发生故障造成的低电压等级电源失电。为弥补变电站现场未安装备自投的不足，邯郸供电公司推广网络备自投系统，在D5000 系统部署网络备自投系统，该系统综合电网拓扑校核、备自投定值设定等重点技术，将网络备自投程序纳入D5000系统网络模型，匹配网络备自投隔离故障、恢复送电顺序和时间，编制适用于35 kV 变电站电源线路的网络备自投程序。邯郸供电公司在D5000 系统上成功部署网络备自投程序，实现了35 kV 变电站电源线路故障s 级自愈。

该系统可实现分析故障信号、智能定位故障范围、自动隔离故障点、快速自愈等功能，避免因高电压等级电源发生故障而影响低电压等级的正常供电，提升了电网故障处置效率。

为进一步验证网络备自投功能的实用化能力，在运行环境下完成网络备自投的实时传输验收工作，实现故障点故障设备自动隔离、非故障区域s 级复电，2023 年5 月，邯郸供电公司率先在河北南网实现了电网故障时自愈功能的测试。

设定网络备自投充电、放电闭锁及定值参数，强化D5000 系统图模拓扑校核，加强测试验收过程双监护全流程闭环管控。为确保测试验收顺利开展，提前对电网运行方式、影响遥控操作等因素进行排查，针对试验中可能遇到的各类问题，采用不同方案确保网络备自投功能的实时传输验收。

网络备自投试点成功应用，能够实现未配置备自投的变电站设备发生故障时，快速隔离故障，实现s 级复电，同时采用级差配置作为现场备自投装置双重化配置，提升了电网自愈能力，缩短了停电时长。

5 结束语

由于目前网络备自投装置已经在县级电网的110 kV 新站建设和旧站改造中应用，实际运行中出现各种问题是不可避免的，因此在技术协议、设计、安装中尽量考虑全面，为了正确使用备自投，对备用自投操作流程进行规范管理，这是保证电力系统安全、稳定、可靠运行的有力手段。总之，提升各种技术措施和组织措施，对保证电力供应、提高电网可靠性具有重要作用。