变电站综合自动化系统的备自投原理概述

王龙

【摘要】备用电源自动投入是变电站综合自动化系统中一项重要功能。备用电源自动投入装置（以下简称：备自投）是应用于有两路或以上进线电源供电的变电站中，当主用进线电源线路意外断电时，能够快速自动投入备用进线电源，提高供电可靠性的装置。本文针对备自投装置的功能和原理做了简单介绍，分析了不同情况下备自投装置的运行逻辑，列出了备自投动作前后的注意事项，希望本文的论述能对具体实践工作有一定指导意义。

【关键词】备自投;综合自动化;原理;运行逻辑;注意事项

1. 备自投装置的功能简介

电能是二次能源，它的优点是传输和管理方便，易于转换为其他的能源，而且便于控制、分配和调度，随着电力行业的发展供配电系统已全面实现自动化。备自投就是变电站综合自动化的一项重要功能。

电能是当前人民生产生活中最主要的能源，人民对供电电源的稳定性和可靠性要求也越来越高。采用两路及以上的进线电源，通过随时在不同两路进线电源间自动或手动互切互投可以极大的提高供电电源的可靠性。两路进线电源的运行方式有互为备用或路一为主电源，另一路为备用电源两种。备自投装置根据正常情况下两路进线电源的工作方式，在工作电源线路因故障或其他原因而断电时，能自动且迅速将备用电源投入运行，大大提高了电源的稳定性和可靠性。

2. 备自投装置的结构与工作原理

备自投装置的主要输入分模拟量输入和开关量输入，模拟量输入为两路进线电源的电压与电流，开关量输入为两路线路上断路器的工作状态。开关量输出主要完成的任务为断开故障线路的断路器，合上备用线路上的断路器，从而实现备用线路电源自动投入，其典型的结构如图1所示。

备自投装置的工作原理如图2所示，现假设两路进线电源均供电正常，且进线电源1工作，进线电源2备用，则断路器1在合闸位置，断路器2在分闸位置。此时互投控制器输入的模拟量为电源1和电源2均有电压，电源1有电流，电源2无电流。输入的开关量为断路器1在合闸位置，断路器2在分闸位置。当电源1因故障或其他原因消失或低于设定值，而电源2供电正常，则互投控制器输入的模拟量为电源1无电压无电流，电源2有电压无电流，输入的开关量没有变化。这时就满足备自投动作的条件，互投控制器经过一定时间的延时，输出开关量完成断路器1的分闸和断路器2的合闸，同时内部闭锁电路将装置闭锁，这就完成了备用电源自动投入的任务。进线电源2为工作电源时，过程类似，发生上述現象时电源1也能自动投入。

3. 备自投装置的运行逻辑

根据两路进线电源的运行方式的不同，备自投的自投方式可分为互为备用自投方式和一主一备自投方式。自投方式可以通过不同的接线方式和设定值来实现。下面我们分别介绍两种自投方式的运行逻辑。

3.1 互为备用的两路进线电源的自投方式

正常运行时，断路器1（断路器2）闭合，母线由进线电源1（进线电源2）供电。当母线电压消失或低于设定值，并且母线和两路进线PT正常，备用进线线路电源2（进线电源1）电压正常，且断路器1和断路器2都无电流的情况下，经过设定的时间（T），备自投装置自动断开之前运行线路的断路器1（断路器2），合上之前备用线路的断路器2，完成两路进线电源的倒换。图3以进线电源1为工作电源，进线电源2为备用电源为例，反应了其动作的条件和逻辑，反方向相同。

U2yy、I1wl、I2wl、Tdz分别为进线电源2有电压、进线电源1无电流、进线电源2无电流、设定的备自投动作延时。母线无压是指两段母线的三相电压均小于设定值。装置复位或动作后，进入闭锁状态。

根据逻辑图可见备自投装置动作的条件有：

3.2 两路进线电源一主一备自投方式

假设进线1为主供线路，进线2为备用线路，下面对该方式下可能出现的三种运行情况进行分析：

a.备用线路进线2供电：备用进线电源供电时，主供进线断路器1断开，备用进线断路器2闭合。当主供进线电源1电压恢复正常时，备自投装置首先断开备用线路的断路器2，然后合上主供进线断路器1，完成备用线路到主用线路的倒换。动作逻辑如图4所示。

这种运行方式下，备自投装置动作的条件为：

装置已处于保护状态

主供进线电源断路器1断开，备用进线电源断路器2闭合

无闭锁信号解除

主供线路有电压、无电流

b.主供线路供电：当主攻线路失压时，如果备用进线电源有电压无电流，经过设定的延时后，装置首先跳开进线电源断路器1，然后合上备用进线电源断路器2，完成主用线路到备用线路的倒换。动作逻辑如图5所示。

在这种运行方式下，备自投装置的动作的条件为：

装置已处于保护状态

主供进线断路器1闭合，备用进线断路器2断开

主用进线线路无电压，备用线路有电压无电流

无闭锁信号

c.无线路供电：当主供进线断路器1DL和备用进线断路器2DL同时断开，称为无线路供电。

若某条进线电压恢复正常时，装置自动投入响应进线断路器，以恢复供电;

如果备用进线早于主供进线动作延时以上恢复供电，则先投入备用线路（2DL），当主供线路恢复供电时，再按备用线路供电方式切除备用线路，投入主供线路;

若主供和备用线路在设定时间（动作延时）内同时恢复供电，则直接投入主供线路1DL。

动作逻辑框图如图6所示。

U2yy、I1wl、I2wl、Tdz分别为进线电源2有电压、进线电源1无电流、进线电源2无电流、设定的备自投动作延时。

装置初次加电或每次动作后，处于闭锁状态，复归后才可能进行保护动作。复归条件为：

备自投有投入信号

两条进线电源和母线的PT都正常

两路进线的断路器一个闭合，一个断开

闭锁信号解除

母线电压正常

4. 备自投装置工作的基本要求

（1）工作电源进线失压后，备自投才动作，备用电源才投入，手动断开断路器，备自投不应动作。

（2）备自投装置应有闭锁装置，备用电源只允许投入一次，如果备用电源投入后也自动保护跳开，则说明线路有永久性故障，应先排除故障。

（3）备用电源不满足有压条件，备用电源不能投入，备自投装置不能动作。

（4）备自投装置动作以尽可能短为原则，但动作前必须有一定延时，且应先断开故障电源，后投入备用电源。

5. 小结

电能作为现代社会的主要能源，已广泛应用到国民经济、社会生产和人民生活的各个方面，人们对电能供给的稳定性和可靠性要求日趋提高。备用电源自动投入装置能自动、迅速且准确的在多路进线电源间完成投切，保证用户供电正常，避免用户生产生活因电源故障受到影响，将电源故障带来的损失降到最低。因此对备自投装置的探讨和研究，优化和完善其功能对现实工作有一定指导意义。