变电站线路备自投的应用与研究

朱伯通 何伟洪 唐志强

摘 要：备自投是一种保证对用户可靠供电的技术措施，它能够在主供电源发生故障时，切除故障电源，将备用电源自动投入，避免因电网失压导致供电间断的问题。本文根据备自投的工作原理，对备自投装置的充电条件、放电闭锁条件进行了分析研究，设计了线路备自投的电压电流回路及开关位置回路。

关键词：备自投；充电条件；放电闭锁

引言：备自投（BZT）是备用电源自动投入装置的简称，可以实现主供电源发生故障，导致电网失压时，将备用电源自动投入，保证供电的可靠性。变电站作为输送电能的重要环节，担负着电力输送枢纽站的重要作用，各个电压等级的变电站相互连接，形成一个复杂的环网。为了提高供电可靠性，在各电压等级的变电站中，大都采用了备自投作为保证可靠供电的技术措施[1-3]。

本文对备自投装置的充电条件、放电闭锁条件进行了分析研究，设计了电压电流回路、开关位置回路等二次回路。

1 备自投工作原理

变电站中备自投功能的选择主要根据变电站一次设备的接线方式进行选择，典型的一次接线方式如图1所示：

线路备自投方式包括两种，方式一是#1进线运行，#2进线备用，即线路开关1DL和母联开关3DL在合位，线路开关2DL在分位，当#1进线因故障或者其他原因被断开后，#2进线备用电源能自动投入，保证I母和II母不失压。方式二是#2进线运行，#1进线备用，即2DL和3DL在合位，1DL在分位，当#2进线因故障或者其他原因被断开后，#1进线备用电源能自动投入。

2 备自投逻辑原理分析

备自投装置的动作前提是“无压无流”，即母线及主供线路无电压，主供线路无电流，加入无流条件是为了防止PT断线而导致装置误动，提高备自投功能的可靠性和准确性。

备自投装置的充放电条件主要依据线路和母线的电压电流，以及开关位置来判断，其中母线电压可以用来判断是否有压，线路电压作为判断的辅助判据，引入的线路电流可以用来判断线路开关位置[4]。

首先判断I母和II母三相必须有压并且其电压值大于等于整定值，主供线路开关和母联开关必须在合位，线路电压作为自投准备及动作的辅助判据，可以根据实际需要选择是否使用，以上条件同时满足后经延时，再进行第二条件的判断，若备自投功能压板投入，备自投无放电、无闭锁，保护装置没有跳开母联开关，备用线路开关在分位以及主供线路在合后位置，满足这些条件后充电完成。

备自投装置放电时，若满足以下任何一个条件都会导致装置放电闭锁：（1）I母和II母均三相无压，主供线路无流；（2）备用线路无电压；（3）手跳主供线路开关或母联开关；（4）备用线路开关在合位或检修；（5）装置闭锁信号输入；（6）任一开关的合闸位置继电器位置不对应。

3 备自投回路设计

3.1 电压电流回路设计

外部电压电流通过二次回路的隔离互感器变换后输入装置，经低通滤波器输入到模数变换器，CPU对这些变换后的数字信号进行处理，构成各种保护信号和测量信号。设计的电压电流回路如图2所示。

外部电压Ua、Ub、Uc为I母或者II母的三相电压，经交流空气开关ZZK输入備自投装置中，转换为电压Uab、Ubc和Uca，用于有压、无压判断。Ux1和Ux2分别为#1进线和#2进线的线路电压，在不同备自投方式下，作为备自投准备及动作的辅助判据，可通过控制字选择使用，例如在方式一下，I母和II母同时失压，此时若Ux1电压值为零或者小于整定值，则可以进一步确认主供线路发生故障，而通过判断Ux2电压值可以确认备用线路是否做好备自投准备。在某些情况下，由于二次回路故障，可能导致母线PT断线，输入电压为零，导致备自投装置误动。为了避免这种事故的出现，在二次回路的设计中，引入了进线开关的一相电流Ix1和Ix2，当PT断线无法检测到电压时，若主供线路仍有电流，则备自投装置不动作。

3.2 开关位置回路设计

与断路器的分合位置相对应，每个开关都有辅助触点来确定断路器的分合位置，这些辅助触点在二次回路中可以作为开入量，判断当前的系统运行方式。

在运行方式的判断上，通过引入主供线路开关、备用线路开关和母联开关的跳闸位置继电器（TWJ）来判断当前系统的运行方式，以及备自投准备和自投方式的选择，而引入开关的合后位置作为不同运行方式下自投的闭锁信号，如图3所示：

若1DL、 3DL的跳闸位置继电器（TWJ）输出信号为0，2DL的跳闸位置继电器（TWJ）输出信号为1，则表示#1进线开关和母联开关在合位，#2进线开关在分位，系统为运行方式一。同理，若2DL、1DL的跳闸位置继电器输出0，1DL输出1，则表示为系统运行方式二。在不同的运行方式下，可以根据合后位置继电器的输出信号闭锁另一种备自投方式，例如在运行方式一下，#1进线开关的合后位置输出信号为1，而#2进线开关的合后位置输出信号为0，根据合后位置信号，备自投装置确认运行方式为一，同时闭锁运行方式二的自投动作。

4 结束语

本文就备自投在电网中的应用展开了研究，对线路备自投的充电条件、放电闭锁条件以及装置的动作逻辑和动作时间进行了详细的分析，设计了电压电流回路、开关位置回路等二次回路，实现了变电站中备自投装置的功能。

参考文献

[1]郑曲直，程颖.备用电源自投装置设计、应用的若干问题[J].继电器，2003，31（8）：18-21.

[2]任社宜，薛艳霞.变电站备自投装置应用中相关问题的分析与探讨[J].山东电力技术，2007，2（154）：26-29.

[3]王润，高仕斌，钱清泉.一种基于现场总线的新型电源备自投实现方法的研究[J].继电器，2005，33（4）：78-80.

[4]范寿忠.备用电源自动投入装置手跳闭锁功能的实现[J].华电技术，2009，31（5）：9-10.