远方备自投在110kV变电站中的应用

张焕

摘 要：目前110kV变电站普遍采用开环运行、环网布置的接线方式，就地备自投对开环点处实现备用电源自动投入存在着局限性。针对该局限性，现采用远方备自投方法，利用纵联通道，在两个串接的变电站之间交互状态和动作信息，并可对远方站内开关发送远方合闸命令。从而在出现因系统故障或是其它因素导致电源断开后，能最大程度上恢复供电，具有重大应用价值。

关键词：远方备自投；纵联保护通道；联络线；充电条件；放电条件

中图分类号：TM762.1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）21-0175-02

Abstract： At present， the 110kV substation generally adopts the connection mode of open-loop operation and ring network arrangement， and there are limitations to realize the automatic input of standby power supply at the open loop point of local standby automatic switching. In view of this limitation， the remote standby automatic switching method is adopted， the longitudinal channel is used to interact the state and action information between the two connected substations， and the remote closing command can be sent to the switch in the remote station. Thus， after the power supply is disconnected due to system failure or other factors， the power supply can be restored to the maximum extent， which is of great application value.

Keywords： remote standby self-switching； longitudinal protection channel； tie line； charging condition； discharge condition

引言

备自投装置是电力系统中的重要安自设备，在电源因系统故障或其它因素断开导致母线失压后，它能迅速将备用电源自动投入，以最大程度提高供电可靠性。随着电网接线逐渐复杂化，系统中串联接线的方式会经常出现在两个甚至多个变电站之间。串供接线的常见方案：2座220kV变电站之间以两条110kV线路串接2座110kV变电站。由此可见，对备自投装置的恰当选择是提高串联接线形式供电可靠性的一个重要手段。

1 问题提出

环网布置、开环运行是110kV及以下电网普遍采用的接线方式，且110kV变电站内均装设就地备自投装置，对于开环运行变电站，正常时由一条电源进线向整条母线供电，另外一条进线开关作为备用电源，开关处于热备用状态。当母线失压时，备自投会使工作电源开关迅速跳开，并将备用电源的开关合上。但是，当工作电源的供电对象是两个串联的变电站时，就地备自投装置只能对处于开环点的甲变电站实现备用电源自动投入，乙站则无法通过备自投装置恢复供电。

2 解决方案

远方备用电源自动投入装置可以实现串供变电站之间的信息交换，利用纵联通道传送逻辑信号，从而使串供接线方式下的110kV变电站间的电源互为备用。

远方备自投功能介绍：

为了提高110kV甲站和110kV乙站的供电可靠性，分别对它们装设一台纵联备自投装置，要求备自投装置在各种运行方式下不仅要满足就地功能同时还要兼顾远方功能。由于电网不能长期合环运行，以串联方式相接的变电站内的开关总会出现断开点。考虑正常运行接线方式，以甲站为例，能发挥远方备自投作用的有以下四种运行方式，如图所示。

表1是4种运行方式下的母线失压情况及对应情况下的备自投动作过程。目前随着电网小电源的增加，为防止备自投装置动作后备用线路与小电源非同期并列，设置备自投联切小电源逻辑，以确保系统安全。

3 远方备自投逻辑分析

（1）通道传输信息。为实现远方备自投的逻辑需求，通过纵联保护通道可传输装置需要的开关信息。远方备自投装置与通信接口装置的联系为直流强电输入，其有着抗干扰性能较好的特点。

（2）充放电逻辑分析。结合全合变电站和非全合变电站的运行方式，根据装置设计原理，二者的充放電条件如下。a. 全合变电站。充电条件：双母均有压，3个开关均合位且合后，远方备自投功能压板投入，对侧为非全合变电站且无放电条件。放电条件：功能压板退出，任一开关合后消失，有对侧站放电信号，收到闭锁备自投开入信号，收到远方放电闭锁信号。b. 非全合变电站。充电条件：远方功能压板投入，仅一开关跳位且不检修，其余开关合位且合后且不检修，双母均满足有压条件，进线备用且有电压，无放电条件。放电条件：工作进线开关合后消失，备用开关合上，进线备用无压，母线失压，收到闭锁备自投开入信号，收到远方放电闭锁信号。

（3）动作逻辑分析。根据全合站和非全合站的接线方式，远方备自投装置的启动方式有两种，分别称为无压就地启动和有压远方启动。a. 无压就地启动方式。两段母线均无压且进线无流，满足“上级切负荷闭锁备自投”中不闭锁备投的条件后，装置瞬时启动，经延时跳开进线开关。确认进线开关已在分位后，为确保备自投成功率，以及防止备自投动作后导致备投元件过载，在备投元件合闸前应切除相关的小电源和负荷单元。若无小电源需要联切，装置发出“跳110kV线路1DL开关”信号，逻辑完成。若有小电源需要联切，经负荷线路跳闸等待延时切除小电源，所有负荷线路切除后发出“跳110kV线路1DL开关”信号，逻辑完成，并合上备用线路开关。若发跳开关命令后在开关跳闸等待延时定值内，开关仍在合位或负荷线路跳闸等待延时内小电源仍未切除，则装置放电，发备自投失败信号。且开出“闭锁远方自投”接点，以闭锁对侧的远方备自投逻辑。若在延时时间判备投成功等待延时定值内母线仍无压，且满足自投于故障后加速切条件，则跳开2DL开关，装置闭锁放电并发备自投失败信号。b.有压远方启动方式。非全合站母线均有压且收到全合站的远方合闸命令，此时远方合备用逻辑启动条件满足。有压远方逻辑启动后，本站根据自投前后电源进线所带负荷量大小及热稳定情况，联切相应负荷，延时发联切负荷线路命令，用以切除小电源和电容器组等，当小电源切除后，且收到对侧远方合闸命令，合上备用断路器，远方合备用逻辑完成。

4 案例应用

这里仅以运行方式一的乙站母线失压为例，进行验证。如果仅采用常规备自投，正常运行时乙站备自投装置放电，因为乙站兩条进线开关均在合位，当进线电源因故障或其他原因被断开后，无进线备用电源能自动投入，因此备自投装置放电。当乙站母线失压时，乙站备自投不启动，甲站进线备自投启动，跳开12DL，合上11DL，只能使甲站恢复供电，而乙站因进线备自投无法动作而全站失压。而使用远方备自投逻辑如下。

（1）无压跳闸逻辑分析。变电站乙站的1M、2M无压，且进线21无流，延时跳开21DL，同时发出“远方合闸”命令。确认21DL跳开后，收回21DL跳闸命令。若无负荷需要联切，逻辑完成；若有小电源需要联切，延时切小电源后，逻辑完成。若21DL开关拒跳，则备自投放电。变电站甲站的1M、2M无压，且进线12无流，备用线11有压，经延时跳开12DL，并合上11DL，恢复甲站电压，甲站1M、2M均有压。（2）远方合备用逻辑分析。甲站1M、2M均有压，且收到乙站发来的远方合闸命令，本站根据自投前后电源进线所带负荷量大小联切相应负荷。当小电源切除后，且收到对侧远方合闸命令，合上备用开关12DL，远方合备用逻辑完成。（3）与就地备自投之间的配合。若就地备自投和远方备自投压板同时投入，针对运行方式一，母线失压后，变电站乙站的无压跳闸逻辑启动，同时变电站甲站的就地备自投和远方备自投均可启动。但根据实际情况，远方备自投启动更为合理，具备了远方备自投瞬时闭锁就地备自投功能，以确保远方备自投逻辑可优先动作。

5 结束语

当电源出现因系统故障或是其它因素导致断开后，将工作线路作为对象，使离故障点最近的开关跳开，合上供电串中的备用开关，最大程度上恢复供电。适用于各种备用线路、备用变压器、备用母联/分断开关等自动投入系统的就地和远方备自投。可以灵活适应不同一次接线，避免大电源与小系统解列后对备自投正确动作的影响，可靠性高，具有重大的实用意义。

参考文献：

[1]杨合民，路小俊，王军，等.一种适用于串联电网接线的远方备自投装置[J].电力系统自动化，2011，20：94-97.

[2]汤大海，杨合民，刘春江，等.一种自适应的扩大内桥备自投装置[J].电力系统自动化，2009，15：107-111.

[3]卜明新，武晋文，吴孔松.基于光纤通信交互式远方自投装置的研发与应用[J].电力系统保护与控制，2009，22：126-128.