小湾水电厂备自投装置在4路电源3段母线上的应用

郑智燊，纪正堂（华能澜沧江水电股份有限公司小湾水电厂，云南　大理 675702）

小湾水电厂备自投装置在4路电源3段母线上的应用

郑智燊，纪正堂
（华能澜沧江水电股份有限公司小湾水电厂，云南大理 675702）

小湾水电厂厂用电接线方式复杂，典型的两段母线备自投方式不能完全满足各种接线方式下的供电可靠性要求，针对备自投控制逻辑要满足5种供电方式快速切换的要求，小湾水电厂设计的多段母线备自投方式能够满足4路电源3段母线接线方式下备用电源的可靠性、灵活性、安全性、智能化、自动化要求，提高了供电可靠性，保证了电能质量，减轻了电气倒闸操作劳动强度。

备自投装置；厂用电；控制逻辑；小湾水电站

发电厂厂用电中断，将会造成机组被迫停运，甚至可能造成整个发电厂停电，后果十分严重。因此发电厂设置有备用电源自动投入装置（BZT），简称备自投装置，它是保证厂用电可靠供电的重要设备。正确、灵活运用备用电源自投装置，可以提高发电厂厂用电供电可靠性，保证设备可靠稳定运行。

1　小湾水电站厂用电接线情况

小湾水电站装设6台单机容量为700 MW的水轮发电机组，其10 kV厂用电共10段。10 kV 1～6段分布在地下厂房各机组段，采用单机单母线分段连接方式，形成1个大组（1～3段为一组，4～6段为一组）。10 kV 7～10段分布在右岸坝肩，其中7、8段为外来备用电源或柴油发电机电源接入点，正常情况下由地区变电站供电，分段空载运行；9、10段为坝区电源，正常情况下由地下厂房1、4段分别供电。厂用电接线如图1所示。

10 kV厂用电1～6段共有5种供电方式：①运行机组供电，指机组运行状态下，机组自发电通过高厂变供至该机组对应10 kV段；②系统供电，指机组处于停运状态，对应主变仍在运行时，由500 kV系统经主变和高厂变倒送电，供电至对应10 kV段；③相邻段供电，指本段母线进线断路器断开时，本段10 kV厂用电与相邻段联络运行，由相邻段供电；④外来备用电源供电，指在机组、500 kV系统和相邻段均无电的情况下，由10 kV 7、8段外来备用电源供电至地下厂房10 kV 1～6段；⑤柴油发电机供电，指柴油发电机作为应急备用电源，在全厂失电且外来电源停电情况下使用，经10 kV 7、8段供电至地下厂房10 kV 1～6段。

图1　厂用电接线示意

针对母线段数较多且存在外来备用电源的厂用电接线方式，使用传统的两段母线备自投方式不能满足供电可靠性要求。备自投控制逻辑要满足上述5种供电方式快速切换的要求，为此需设计一种多段母线备自投的方式。

2　4路电源3段母线备自投控制方式设计思路

小湾水电厂厂用电4路电源3段母线备自投控制方式设计思路：

（1）对于有外来备用电源的发电厂，当厂内电源故障，需要用外来备用电源为厂用电设备供电时，外来备用电源应能快速供电至厂用电各段母线上，为此厂用电母线应以外来备用电源为中心分布。对存在多路外来电源的电厂，宜根据外来备用电源的数量对厂用电母线进行分组，每组厂用电母线均以相对应的外来备用电源为中心分布。根据上述原则，小湾水电站地下厂房共有6段母线及两路外来备用电源，故分成两组（本文以1～3段这一组为例进行论述）。每个分组中的每段母线都有各自的进线电源（由运行机组供电或系统供电），每个分组中含有3路进线电源和1路外来备用电源，因此称其为4路电源3段母线。每个组都是相对独立的，因此每组配置一个备自投装置，实现本组4路电源3段母线相互备用。

（2）备自投控制逻辑要满足前面提到的5种供电方式快速切换的要求。供电方式①和②由机组运行方式控制，机组发电时由机组供电，机组停运时由系统供电，无需备自投装置干预。当本段母线进线断路器断开时，供电方式①和供电方式②都将失效，这时就需要备自投装置切换到供电方式③，由相邻段供电运行。当厂内电源全部消失，供电方式①、②和③全部失效时，这时就需要备自投装置切换到供电方式④或供电方式⑤，由外来备用电源供电或柴油发电机供电。

（3）每一电源均能供电至全部厂用电设备。1～3段这一组共4路电源，备自投装置应使任一电源能对1～3段母线实行自动投入。

（4）应能识别不同运行方式。1～3段母线可以有4种不同运行方式，分别为：1、2、3段分段运行；1、2段联络运行，3段单独分段运行；2、3段联络运行，1段单独分段运行；1、2、3段联络运行。备自投装置应能识别不同的运行方式，并制定不同的控制策略。

（5）应保证工作电源和设备断开后，才投入备用电源。备自投装置应保证只动作一次。备自投装置的动作时间以使负荷停电时间尽可能短为原则。

（6）若电力系统内部故障使工作电源和备用电源同时消失时，备自投装置不应动作。

（7）当一个备用电源作为几个工作电源的备用时，如备用电源已代替一个工作电源后，另一个工作电源又断开，备自投装置应动作。

3　4路电源3段母线备自投装置控制逻辑

3.14路电源3段母线备自投装置控制逻辑

为满足失电时快速、灵活切换供电方式，备自投装置设置5种控制逻辑：逻辑1为1段失电时，2段通过联络开关向1段供电；逻辑2为2段失电时，1段通过联络开关向2段供电；逻辑3为2段失电时，3段通过联络开关向2段供电；逻辑4为3段失电时，2段通过联络开关向3段供电；逻辑5为2段失电时，外来备用电源通过备用进线开关向2段供电。逻辑2和逻辑3采集联络开关位置，以识别不同运行方式，采取不同的控制策略。逻辑1至逻辑5均检测失电母线相应进线断路器断开后，才动作将备用电源投入。

逻辑1至逻辑5的具体控制策略如下：

（1）逻辑1动作过程为1段无电压且其进线开关无电流，2段有电压则起动，经“逻辑1跳闸延时”跳1段进线开关；确认1段进线开关跳开，且1段无电压，经“分段1合闸延时”合1、2段联络开关。

（2）逻辑2动作过程为1段有电压，2段无电压且其进线开关无电流，（若2、3段联络开关在合位还加判3段无电压且其进线开关无电流）则起动，经“逻辑2跳闸延时”跳2段进线开关（若2、3段联络开关在合位还跳3段进线开关）。确认2段进线开关跳开后（若2、3段联络开关在合位还加判3段进线跳开），且2段无电压（若2、3段联络开关在合位还加判3段无压），经“分段1合闸延时”合1、2段联络开关。

（3）逻辑3动作过程为2段无电压且其进线开关无电流（若1、2段联络开关在合位还加判1段无电压且其进线开关无电流），3段有电压，则起动，经“逻辑3跳闸延时”跳2段进线开关（若1、2段联络开关在合位还跳1段进线开关）。确认2段进线开关跳开后（若1、2段联络开关在合位还加判1段进线开关跳开），且2段无电压（若1、2段联络开关在合位还加判1段无电压），经“分段2合闸延时”合2、3段联络开关。

（4）逻辑4动作过程为3段无电压且其进线开关无电流，2段有电压则起动，经“逻辑4跳闸延时”跳3段进线开关。确认3段进线开关跳开后，且3段无电压，经“分段2合闸延时”合2、3段联络开关。

（5）逻辑5动作过程为1、2、3段均无电压，1、2、3段进线开关均无电流，外来备用电源有电压则起动，经“逻辑5跳闸延时”跳1、2、3段进线开关。确认1、2、3段进线开关跳开后，且1、2、3段无电压，经“外部开关合闸延时”合外来备用电源进线开关。

2段位于中心位置，2段失电时1、3段、外来备用电源均可向其提供备用，需要设定向2段提供备用电源的优先级顺序。为此备自投装置设置“内部优先/外部优先”切换把手。切换把手在不同位置，5种控制逻辑动作顺序有所不同，“分段1合闸延时”、“分段2合闸延时”、“外部开关合闸延时”整定值也不相同。当切换把手在内部优先位置时，如果2段失电，首先由1段提供备用电源，合闸不成功则由3段提供备用电源，若再次合闸不成功，则由外来备用电源提供备用电源。当切换把手在外部优先位置时。如果2段失电，首先由外来备用电源提供备用电源，合闸不成功则由1段提供备用电源，若再次合闸不成功，由3段提供备用电源。

3.2备自投装置充放电逻辑

为保证备自投装置只动作一次，并保证工作电源和备用电源同时消失时备自投装置不动作，备自投装置设置充放电逻辑。充电条件满足延时10 s充电灯点亮。

3.2.1充电逻辑

逻辑1、2充电条件为：1、2段均有电压，且1段进线开关在合位，同时1、2段联络开关在分位；逻辑3、4充电条件为：2、3段均有电压，且3段进线开关在合位，同时2、3段联络开关在分位；逻辑5充电条件为：2段母线和外来备用电源有电压，且1段进线开关、2段进线开关、3段进线开关至少有一个在合位，同时外来备用电源进线开关在分位。

3.2.2放电逻辑

逻辑1放电条件为：①1、2段联络开关在合位；②2段不满足有压条件，延时15 s；③外部开入“闭锁分段1自投”或“自投总闭锁”闭锁信号；④1段进线开关的TWJ异常；⑤1段进线开关拒跳，1、2段联络开关拒合；⑥整定控制字或软压板不允许逻辑1投入。上述任一条件满足，逻辑1放电。

逻辑2放电条件为：①1、2段联络开关在合位；②1段不满足有压条件，延时15S；③外部开入“闭锁分段1自投”或“自投总闭锁”闭锁信号；④2段进线开关的TWJ异常；⑤2、3段联络开关在合位时，3段进线开关的TWJ异常；⑥2段进线开关拒跳，1、2段联络开关拒合；⑦2、3段联络开关在合位时，3段进线开关拒跳；⑧整定控制字或软压板不允许逻辑2投入。上述任一条件满足，逻辑2放电。

逻辑3放电条件为：①2、3段联络开关在合位；②3段不满足有压条件，延时15 s；③外部开入“闭锁分段1自投”或“自投总闭锁”闭锁信号；④2段进线开关的TWJ异常；⑤1、2段联络开关在合位时，1段进线开关的TWJ异常；⑥2段进线开关拒跳，2、3段联络开关拒合；⑦1、2段联络开关在合位时，1段进线开关拒跳；⑧整定控制字或软压板不允许逻辑3投入。上述任一条件满

足，逻辑3放电。

逻辑4放电条件为：①2、3段联络开关在合位；②2段不满足有压条件，延时15 s；③外部开入“闭锁分段1自投”或“自投总闭锁”闭锁信号；④3段进线开关的TWJ异常；⑤3段进线开关拒跳，2、3段联络开关拒合；⑥整定控制字或软压板不允许逻辑4投入。上述任一条件满足，逻辑4放电。

逻辑5放电条件为：①备用电源进线开关在合位；②备用电源不满足有电压条件，延时15 s；③外部开入“闭锁分段1自投”或“自投总闭锁”闭锁信号；④1段、2段或3段进线开关的TWJ异常；⑤1、2段或3段进线开关拒跳；⑥整定控制字或软压板不允许逻辑5投入。上述任一条件满足，逻辑5放电。

4　结语

电力系统中备用电源自投的正确、可靠动作，不仅要遵守备用电源自投保护整定原则，还需灵活结合一次系统的实际情况，设计切合实际的备自投逻辑。本文介绍的备自投控制逻辑，能够满足4路电源3段母线接线方式下备用电源的可靠性、灵活性、安全性、智能化、自动化要求，提高了供电可靠性，保证了电能质量，减轻了电气倒闸操作劳动强度，可为其他电站工程备自投系统设计参考。

［1］阮爱民，李民，汤大海.保护闭锁备自投的运用［J］.江苏电机工程，2003，22（4）：41-42.

［2］RCS—9000系列C型保护测控装置技术和使用说明书-备用电源自投部分［R］.南京：南瑞继电保护电气有限公司，2010.

［3］DL/T 526—2002静态备用电源自动投入装置技术条件［S］.

［4］刘丽芳，殷丽.水电站10 kV母线段备自投设计［J］.电力自动化设备，2008，28（2）：116-118.

（责任编辑高瑜）

Application of Automatic Switching Devices on Auxiliary Bus with Three Segments and Four Power Sources in Xiaowan Hydropower Plant

ZHENG Zhishen，JI Zhengtang
（Huaneng Hydro Lancang Xiaowan Hydropower Plant，Dali 675702，Yunnan，China）

The wiring of auxiliary power system in Xiaowan Hydropower Plant is complex，so the automatic switching mode of a typical two buses cannot fully meet the reliability requirements of power supply under various wiring mode.For meeting the requirements of fast switching between five power-supply modes for the automatic switching logic，the design of automatic switching mode of Xiaowan Hydropower Plant can meet the requirements on reliability，flexibility，security，intelligence and automation for the three-segment and four power-sources bus.The automatic switching mode improves power supply reliability，ensures power quality and reduces labor intensity of switching operation.

automatic switching device；auxiliary power；control logic；Xiaowan Hydropower Station

TM762（274）

A

0559-9342（2015）10-0051-03

2015-07-22

郑智燊（1984—），男，福建闽侯人，工程师，从事水电厂继电保护及自动化控制设备运行维护工作.