主变中低压分段备自投装置防轻载误动功能必要性论证

李文娟，张海涛，罗正娅，朱其虎，俸润林

（云南电网有限责任公司临沧供电局，云南 临沧 677000）

0 前言

根据《南方电网备自投装置配置与技术功能规范》[1]规定：母线PT断线可能导致轻载变电站备自投误动作情况，宜在主供电源跳闸判别逻辑中引入线路电压、开关位置等辅助判别信息，增加防误判据（如：采用“进线无流且线路PT无压”与“进线开关分位”或逻辑）。云南滇西南地区水力资源丰富，夜间低谷时段负荷低，有源小水电上网后容易造成主变轻载状态，备自投装置线路无流定值一直开放，容易引起备自投误动，备自投配置上应增加轻载防误动功能，但介于主变中低压侧断路器往往都未装设PT，进线电压通常引入上一级母线PT电压做逻辑判据，下面对备自投装置防轻载误动功能逻辑优化方案进行分析，并以临沧电网220 kV新云变110 kV备自投装置为例，阐述主变中低压侧断路器未装设PT的110 kV分段备自投装置防轻载误动功能必要性。

1 备自投装置防轻载误动功能逻辑优化方案分析

普通进线/分段备自投的动作判据及逻辑为：当母线电压低于母线无压判据定值，主供线路电流小于无流判据定值，且备供线路/备用母线的电压大于备供线路或备用母线有压判据定值时，备自投经延时t1动作跳开主供线路开关，后再经延时t2合上备供线路或母联开关[2]。按上述备自投动作逻辑（如图1所示），当线路在轻载运行时（负荷电流小于备自投装置整定的无流定值），如果发生母线PT异常失压，备自投将会动作出口，即目前的备自投在特殊运行情况下防PT异常失压后误动作的措施不足。

图1 普通备自投动作逻辑图

带有轻载防误功能的备自投装置都经过逻辑优化，增加主供线路电压和开关位置：

1）当母线电压低于母线无压判据定值，主供线路电流小于无流判据定值，备供线路/备用母线电压大于备线/备用母线有压判据定值，主供线路开关在合位且线路无压时，备自投经延时t1动作跳开主供线路开关，后再经延时t2合上备供线路或母联开关[2]；

2）当母线电压低于母线无压判据定值，主供线路电流小于无流判据定值，备供线路/备用母线电压大于备线/备用母线有压判据定值，且主供线路开关在分位时，备自投经延时t1动作跳开主供线路开关，后再经延时t2合上备供线路/母联开关。优化前后的逻辑图如图2所示[2]。

图2 增加防轻载判据后备自投动作逻辑图

2 220 kV新云变220 kV 1号、2号主变轻载运行工况分析

2.1 轻载工况历史数据

220 kV新云变220 kV 1号主变101断路器、220 kV 2号主变102断路器历史三年电流最小值如表1所示，其平均值历史数据分析如图3～图4所示。

表1 220 kV新云变101、102断路器历史三年电流最小值数据

图3 101断路器2022年7、10、11月统计最小电流平均值曲线

图4 102断路器2022年7、8、9月统计最小电流平均值曲线

从表1分析得知：近3年来220 kV新云变两台主变中压侧断路器电流存在最小值为0的情况，在负荷低谷时段，当下网负荷与小电出力相互平衡时，瞬时会出现电流最小值为零。

随机抽取220 kV新云变1号主变101断路器2022年7月、10月、11月的统计最小电流平均值分别为51.17 A、60.02 A、33.25 A。220 kV新云变2号主变102断路器2022年7月、8月、9月的统计最小电流平均值分别为24.71 A、39.42 A、24.36 A。两台主变中压侧最低运行值0～60 A左右。

2.2 110 kV母线PT空开跳闸导致备自投异常动作风险评估

通过对上述历史电流值进行分析，对110 kV母线PT空开跳闸导致备自投异常动作风险评估如表2所示。

表2 备自投异常动作风险评估

经过对220 kV新云变110 kV备自投装置PT空开跳闸引起误动进行风险评估得出结论：分段备自投主供电源中，220 kV 2号主变101、102断路器最低运行工况小于无流定值48 A，有轻载运行工况出现，母线PT一相或两相断线时均可正常参与备投启动条件逻辑判别，母线三相PT断线不能闭锁备自投方式，但由于110 kV母线PT空开已更换为分相空开，母线PT同时三相断线的可能性较小。

3 220 kV新云变110 kV备自投防轻载误动功能优化

220 kV新云变110kV备自投采用南瑞继保PCS-9654特殊版本，装置具备防轻载防误功能，增加主供线路电压和开关位置判别逻辑。

备自投装置引入4回主（备）供单元（不含旁路）开关变高侧开关位置（HWJ），用于判别跳位起动备自投判据和防轻负荷误动判据。当某间隔为主变接入时，对应控制字“电源x主变接入”装置1，跳位起动判据取对应间隔的变高侧跳位或本侧跳位[3]；220 kV新云变两台主变中压侧断路器均无PT，主供线路电压只能取上一级母线电压，启动条件为：①当220 kV新云变110 kV母线任意一母线失压，同时相应的主变高压侧断路器或主变中压侧断路器在分位后启动。②当220 kV Ⅰ/110 kV Ⅰ或220 kV Ⅱ/110 kV Ⅱ母同时失压，且相应的主变高压侧断路器或主变中压侧断路器在合位，无压启动。

4 主变中压侧分段备自投防轻载误动功能必要性论证

1）备自投装置增加防轻载误动功能后，判别逻辑中应引入进线电压，当两台主变中压侧断路器均无PT时，主供电源跳闸判别逻辑中若引入的线路电压取自上一级母线电压，当上一级母线运行方式发生变化，一二次不对应容易产生不可预见的风险。

2）若通过增加一次设备（主变中压侧断路器加装PT）或判别逻辑中取高侧母线电压的方式来满足二次功能的要求，增加设备的运维风险。

3）主变中压侧分段备自投装置加装防轻载误动功能后，备自投逻辑、外部回路及接线较为复杂，装置回路可靠性降低。

4）南网反事故措施[4]中母线PT断线可能造成轻载变电站备自投误动风险的逻辑优化主要针对进线备自投，若110 kV母线PT空开已为分相空开，母线PT同时三相断线的可能性较小。

5 结束语

在母线PT断线可能导致轻载变电站备自投误动的情况下，主变中低压侧断路器又未装设PT，备自投装置加装防轻载功能判据进线电压需引入上一级母线电压时，建议无需加装防轻载误动功能。确有必要增加时，必须对不同运行方式下装置的正确性进行评估和论证，避免上一级电网运行方式改变，而引起二次采样量不能真实反映防误判据中需要的电压值，进一步发生不可预见的电网风险。