10 kV进线（联络）备自投逻辑设计要点分析

吴丹阳

（广州南方电力集团中区建设有限公司，广东广州510000）

0 引言

电力系统工程上所称的备自投全称为“备用电源自动投入”，通常是指接于同一母线（或同一设备）的两路（或多路）电源，同一时刻只有一路（通常称作“主供电源”）向母线（或设备）供电，其他一路（或多路）电源（通常称作“备供电源”）作为备用；当主供电源停止供电（除人为切除外），自动投入备供电源，以实现不间断供电的一种运行方式。

1 10 kV备自投的典型运行方式

按GB/T 50062—2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》[1]11.0.1，10 kV备自投可以配用图1、图2运行方式。

图1 两主一备进线（母联）备自投

图2 主变/母联备自投

图1 的运行方式为：#1/#2主供Ⅰ/Ⅱ母线，#3进线供Ⅲ母线通过13/23母联备供Ⅰ/Ⅱ母线。

图2的运行方式为：#1/#2变（主用设备）单独带所有负荷，另一台变压器作为备用设备。

2 10 kV备自投逻辑设计

GB/T 50062—2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》[1]11.0.2对备自投的要求大致如下：

（1）绝对不能在备自投过程中出现电源并列（或倒供）情况。

（2）主供电源短时分合闸（或接点抖动）的情况下不应启动备自投（即备自投在切主供电源时应带延时）。

（3）应有人为（手动）跳开开关的识别功能（手分闭锁）。

（4）对具有多种运行方式的备自投装置，应闭锁备自投成功后的运行方式再次启动。例如图2中的运行方式为母联自投（除12母联在分位外，其他开关合位），假如#1主变差动保护动作（此保护动作不应闭锁备自投）切#1变高、变低开关，备自投动作合上12母联；此时如果不闭锁，备自投运行方式将自动识别为#1主变备用#2主变；当接于#2变高的线路失压，切#2变高、变低开关，将#1变高、变低开关合上，就会造成故障变压器重新受电。

（5）自动投入装置动作后，如备用电源或设备投到故障上，应使保护加速动作并跳闸（在10 kV配电系统一般不考虑）。

（6）为防止电压互感器一次（或二次）熔断器熔断而引起的二次回路失压，应采用有流闭锁方式。

（7）当采用一备多自投方式时，同一时刻只能投入一个（或一侧），可以预先设定也可以采用逻辑自动选择（本例）。

按以上除第（5）点外的（1）～（7）设计备自投逻辑如图3所示。

图3及下文的逻辑元件名称与功能说明如表1所示。

3 各功能模块说明（以13母联备自投为例）

（1）备自投充电模块：由（AND1）（RS13）（TON1）组成，输入为（#1进线-开关合位·#1进/母线有压·13母联开关分位·#3进线-开关合位·13母联备自投投入·#3进/母线有压）；经（TON1=20 s）充电完成。

（2）备自投放电模块：由（AND2）（RS13）组成，输入为（#1进线-开关分位1（经TON2=200 ms延时）·#1进线-手动分闸·12母联开关合位·#3进线-开关分位·13母联备自投退出·#3进/母线无压·#1进线-母线故障）。

以上（1）、（2）说明：

1）充放电形式是参考重合闸，此方式在重合闸的长期运用评价十分可靠，直观且归纳性强，并可以输出显示给运行值班人员判定备自投的状态；另外，有的输入量在备自投动作过程中会变化（例如进线的有压信号），而利用RS触发器双态稳定特性在另一侧没有发生变位的情况下，输出状态不变。

2）放电模块#1进线-开关分位经TON2=200 ms延时是因为此量（或另一对接点）同时用于合13母联开关，保证在母联合闸（和切负荷）后才闭锁备自投（相当于备自投后的整组复归）。

3）闭锁量“手动分闸”可采用手动（电动）分闸开关/按钮/继电器的辅助接点。

4）13母联备自投投入/退出输入可采用选择开关、压板或装置软件控制字。

图3 实例逻辑（以图1备自投方式为例）

表1 逻辑元件名称与功能说明

（3）跳主供#1进线模块：由（AND3）（TON3）组成，输入为（备自投充电模块一直为充电状态·#1进线无压·#1进线无流）；经TON3延时出口跳#1进线开关。

说明：

1）本逻辑的进线失压跳闸是在备自投投入的情况下动作，考虑到进线保护的低电压保护同时动作的不同步，设置TON2=200 ms延时闭锁备自投，在工程上由于一些生产继电保护装置的厂家编程人员对电力系统的低电压保护理解不透彻，将低电压保护归类为故障，动作后发出故障信号而闭锁了备自投；建议退出进线保护的低电压功能。

2）引入进线无流的判据是为了排除电压互感器保险丝（不论一次或二次）熔断引起的二次回路失压。满足GB/T 50062—2008[1]11.0.2第6点：为防止电压互感器一次（或二次）熔断器熔断而引起的二次回路失压，应采用有流闭锁方式。

（4）2选1模块：由（XOR）（AND4）（AND9）（NOT1）（NOT2）（TOFF1=200 ms）（TOFF2=200 ms）组成，输入为（跳主供#1进线⊕跳主供#2进线）。

说明：此模块的功能是执行GB/T 50062—2008[1]11.0.2第7点，即当采用一备多自投方式时，同一时刻只能投入一个（或一侧）。异或门（XOR）的作用是当两路进线同时失压跳闸时，（AND4）（AND9）利用开关的动作时间差选择最快跳闸的开关，并利用（NOT1）或（NOT2）屏蔽另一侧，同时利用（TOFF1=200ms）或（TOFF2=200 ms）展宽200 ms保证足够时间合母联开关（和切负荷）。

（5）合13母联模块：由（AND5）组成，输入为（#1进线-开关分位2·2选1模块输出·#3进线-无过负荷）。

（6）切负荷模块：由（OR）（AND11）组成，输入为（2选1模块输出·#3进线-过负荷）。

以上（5）、（6）说明：1）合母联的启动条件（#1进线-开关分位2）满足GB/T 50062—2008[1]11.0.1第1点：绝对不能在备自投过程中出现电源并列（或倒供）情况。

2）过负荷是判断#3进线，即在#3进线已带另一路运行的情况下，在合母联前如果存在过负荷即时出口切预先设计的除Ⅰ类负荷外的负荷（利用合母联必须等备用电源跳闸的时间差（通常需要80～100 ms）），保证切除负荷先于母联开关合闸。

4 结论

此逻辑满足GB/T 50062—2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》[1]11.0.2对备自投的要求。