变电站远方备自投充电条件优化

2022-05-13刘子博

山东电力高等专科学校学报 2022年2期

王亮，杨鹏，刘子博，朱聪

（国网宁夏电力有限公司吴忠供电公司，宁夏吴忠 751100）

0 引言

随着社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，用户对供电安全性和可靠性的要求越来越高。当变电站的进线电源失压时，备自投装置可以自动投入备用电源，保证变电站的安全稳定运行[1-2]，提高供电可靠性。常规的进线备自投可以实现同一变电站的几条进线互为备用。在“手拉手”接线方式下，常规进线备自投只能应用于一座变电站，另一座变电站则失去备自投功能，容易造成全站失压。远方备自投利用光纤通信传递对侧装置信息参与本侧装置逻辑运算，在两座变电站之间形成互备，从而提高电力系统的供电可靠性[3-4]。本文分析了备自投的充电方式及条件，指出了目前存在的问题，并提出了改进措施。

1 远方备自投实际应用

1.1 一次接线方式

某电网110 kV红星、110 kV永丰两个变电站安装了PCS-9651DA-D远方备自投装置，利通-红星-永丰-蒋顶变电站为典型的“手拉手”接线方式，如图1所示。110 kV红星变电站的电源为220 kV利通变电站，110 kV永丰变电站的电源为220 kV蒋顶变电站。两个变电站之间的联络线为永星线。正常运行方式下，红星变电站利星线断路器QF1（111）、永星线断路器QF2（121）和母联断路器QF3（100）均在运行状态，永丰变电站顶永线断路器QF1（112）与母联断路器QF3（100）运行，永星线断路器QF2（122）热备用。红星变电站由利通变电站供电，永丰变电站由蒋顶变电站供电。

图1 一次接线方式

1.2 动作逻辑

当利星线故障等事件造成红星变电站110 kVⅠ母和Ⅱ母失压时，红星变电站备自投装置会在充电完成的条件下跳开断路器QF1（111），并给对侧备自投装置发“启动远方自投”信号，永丰变电站备自投装置收到“对侧启动远方自投”信号后，合上永星线断路器QF2（122），永星线由热备用转运行，红星变电站恢复供电。

当顶永线故障等事件造成永丰变电站110 kVⅠ母和Ⅱ母失压时，永丰变电站备自投装置会在充电完成的条件下断开顶永线断路器QF1（112），并合上永星线断路器QF2（122），永丰变电站恢复供电。

2 备自投充电方式及条件

PCS-9651DA-D远方备自投装置共有6种充电方式。装置会根据一次设备的运行方式以及二次侧母线电压与线路电压的大小智能判断应采用的充电方式。当联络线断路器QF2热备用、进线一断路器QF1运行、母联断路器QF3运行时，采用方式1和方式5充电；当进线一断路器QF1热备用、联络线断路器QF2运行、母联断路器QF3运行时，采用方式2充电；当母联断路器QF3热备用、进线一断路器QF1运行、联络线断路器QF2运行时，采用方式3和方式4充电；当进线一断路器QF1运行、母联断路器QF3运行、联络线断路器QF2运行时，采用方式6充电。

2.1 方式1和方式5充电条件

以图1中的永丰变电站为例，当站内QF1和QF3均在合位、QF2在分位时，远方备自投装置采用方式1和方式5充电。方式1动作会在母线失压时合上QF2，方式5动作会在收到“对侧启动远方自投”信号后合上QF2。此时的充电条件为：QF1在合位，QF2在分位，QF3在合位，I母和II母均三相有压，联络线有压，或者通道正常时对侧变电站Ⅱ母有压并且对侧QF2在合位。

2.2 方式2充电条件

当站内QF2和QF3均在合位、QF1在分位时，远方备自投装置采用方式2充电。方式2动作会在母线失压时合上QF1，此时的充电条件为：QF1在分位，QF2在合位，QF3在合位，I母、II母均三相有压，进线一线路有压。

2.3 方式3和方式4充电条件

当站内两段母线分列运行时，即当QF1和QF2均在合位、QF3在分位时，远方备自投装置采用方式3和方式4充电。方式3动作会在I母失压时合上QF3，方式4动作会在II母失压时合上QF3。此时的充电条件为：QF1在合位，QF2在合位，QF3在分位，I母和II母均三相有压。

2.4 方式6充电条件

以图1中的红星变电站为例，当站内QF1、QF2和QF3均在合位时，远方备自投装置采用方式6充电。方式6动作会在母线失压时向对侧发“启动远方自投”信号。此时的充电条件为：QF1在合位，QF2在合位，QF3在合位，I母和II母均三相有压。

3 存在的问题及改进措施

3.1 问题分析

PCS-9651DA-D远方备自投装置面板上仅有一个充电灯，在任何一种充电方式下充电该灯均会亮，说明装置充电正常，具备动作条件。装置默认各断路器在合位，当断路器跳闸位置继电器TWJ开入时，装置判定该断路器在分位。远方备自投装置各种方式的充电条件对比如表1所示。

表1 各种方式的充电条件对比

正常情况下红星变电站远方备自投装置采用方式6充电，永丰变电站远方备自投装置采用方式1和方式5充电。由于永星线（联络线）热备用，线路两侧均有电压，故两侧远方备自投装置联络线有压条件均满足，对比两侧装置充电条件，永丰变电站仅多一个QF2 TWJ开入。假如永丰变电站永星线断路器QF2在断开的过程中TWJ未开入，将会导致装置原本应采用方式1和方式5充电，实际采用方式6充电。此时两侧远方备自投装置同时采用方式6充电，装置面板上充电灯都会亮，且装置不会报异常信号。当顶永线发生故障时，因为永丰变电站远方备自投装置充电方式为方式6，备自投不会动作；当利星线发生故障时，红星变电站远方备自投装置向对侧发“启动远方自投信号”，由于永丰变电站并不是以方式5充电，备自投仍不会动作，这种情况下远方备自投失去作用。同理，当两侧装置分别运行于方式2与方式6时或分别运行于方式3（方式4）与方式6时仍然存在上述问题，对变电站的安全稳定运行埋下隐患[5-6]。

3.2 现行解决方案

PCS-9651DA-D远方备自投装置设置了闭锁硬压板：闭锁自投方式1、闭锁自投方式2、闭锁自投方式3、闭锁自投方式4、闭锁自投方式5和闭锁自投方式6。当投入该硬压板时，则相对应的方式不会充电。当远方备自投装置投入运行时，根据一次设备的运行方式，由运行人员投入其他方式的闭锁硬压板。备自投如果能正常充电，没有异常信号则说明备自投装置运行正常，否则会发“远方备自投充电失败”信号。这种方法给运行人员增加了很多工作量，运行方式每变化一次，运行人员就需到变电站现场投退一次压板，并且在压板投退之前，远方备自投功能是在退出状态，影响变电站安全稳定运行。此外，这样的方法不符合该装置根据运行方式智能判断充电方式的设计要求。

3.3 装置改进措施

PCS-9651DA-D远方备自投装置可以增加充电方式判别逻辑。当两侧装置的充电方式相同时，发“远方备自投充电异常”信号；两侧充电方式不同时，才发“远方备自投充电完成”信号。该装置利用光纤通信传递对侧装置信息并参与本侧装置逻辑运算，可以在充电成功后将充电方式发送给对侧装置。装置对比本侧与对侧的充电方式，如果充电方式相同，则发“远方备自投充电异常”信号，监控人员看到异常信号后通知检修人员到现场检查处理，从而减少运行人员前往变电站的次数，同时远方备自投装置还可以不间断运行，提高供电可靠性。