葉婷

(南京供電公司，江蘇南京210019)

備自投即備用電源自動投入裝置，是電力系統(tǒng)故障或其他原因?qū)е鹿ぷ麟娫磾嚅_后，能迅速將備用電源或備用設(shè)備或其他正常工作的電源自動投入工作，使原工作電源所帶用戶能迅速恢復(fù)供電的一種自動控制裝置，對提高多電源供電負(fù)荷的供電可靠性，保證連續(xù)供電有重要作用[1]。備自投裝置動作有一個重要原則，即不應(yīng)使動作后備用電源側(cè)的主變過載，一般規(guī)定110 kV兩圈變變二側(cè)（10 kV側(cè)或20 kV側(cè)）負(fù)荷電流之和如果超過1.2倍單臺主變額定電流就閉鎖備自投，以防止主變過載跳閘，擴(kuò)大事故停電范圍。對于110 kV三圈變而言，負(fù)荷電流取決于35 kV和10 kV（或20 kV）兩側(cè)之和，因此只有當(dāng)110 kV三圈變變二側(cè)和變?nèi)齻?cè)負(fù)荷電流之和小于1.2倍單臺主變額定電流，才允許35 kV和10 kV（或20 kV）備自投動作[2-5]。

1事故經(jīng)過

一起線路故障備自投拒動案例。

2011年4月27日，220 kV變電站B站燕萬1號線743開關(guān)接地距離Ⅰ段、零序Ⅰ段跳閘，A相接地，重合不成。110 kV變電站A站1號主變失電，35 kV備自投未動作，10 kV備自投動作跳開1號主變101開關(guān)、合上10 kV母聯(lián)110開關(guān)。調(diào)度員在確認(rèn)A站2號主變不會過載的情況下，發(fā)令拉開A站1號主變301開關(guān)，合上35 kV母聯(lián)310開關(guān)。110 kV A站接線方式如圖1所示。

2事故分析

2.1 A站35 kV備自投拒動分析

圖1 A站接線示意圖

在本次事故中，由于A站35 kV備自投未動作，導(dǎo)致A站所供的一些35 kV重要用戶失電，且失電時間較長。通過分析A站35 kV備自投閉鎖條件和繼電保護(hù)定值單發(fā)現(xiàn)，35 kV備自投過負(fù)荷閉鎖電流閉鎖定值為0.45倍額定電流，而故障發(fā)生時A站301開關(guān)和302開關(guān)流過的負(fù)荷電流之和（254 A）的確超過了0.45倍額定電流（210 A），導(dǎo)致備自投閉鎖。按照備自投的動作邏輯分析是沒有任何問題的，但是由于事故發(fā)生時A站10 kV負(fù)荷較輕，調(diào)度員模擬35 kV備自投的動作過程拉開301開關(guān)、合上310開關(guān)后，A站2號主變并沒有出現(xiàn)過載，所以理想的結(jié)果是在事故發(fā)生時A站35 kV備自投和10 kV備自投均動作。要想在確保主變不過載的情況下盡可能多的利用備自投裝置恢復(fù)對用戶的供電就要研究35 kV備自投和10 kV備自投的過負(fù)荷閉鎖邏輯之間的配合整定。

2.2 110 kV三圈變變電站備自投過負(fù)荷閉鎖邏輯分析

110 kV A站35 kV備自投、10 kV備自投裝置型號均為RCS-9651（南瑞繼保），35 kV備自投過負(fù)荷閉鎖電流閉鎖定值為0.45倍額定電流，10 kV備自投過負(fù)荷閉鎖電流閉鎖定值為0.75倍額定電流。也就是說，當(dāng)35 kV備自投和10 kV備自投均動作時一定能夠保證單臺主變不過載。通過縱向?qū)Ρ仍摰貐^(qū)所有110 kV三圈變變電站的備自投裝置，發(fā)現(xiàn)無論型號是PSP-691（國電南自）、PSP-642（國電南自）、RCS-9651（南瑞繼保）、DSA2364（國電南瑞）或是 DSA2363（國電南瑞），都分別規(guī)定了35 kV備自投過負(fù)荷閉鎖電流閉鎖定值和10 kV（或20 kV）備自投過負(fù)荷閉鎖電流閉鎖定值，兩者之和能夠保證備自投動作后運(yùn)行主變變一側(cè)負(fù)荷電流不超過1.2倍額定電流。但是，由于負(fù)荷電流是隨時變化的，它受負(fù)荷特性、設(shè)備檢修、運(yùn)行方式、季節(jié)氣候等多種因素的影響，因此110 kV三圈變的變二側(cè)和變?nèi)齻?cè)的負(fù)荷電流也是不斷變化的，如果簡單地獨(dú)立設(shè)定35 kV和10 kV（或20 kV）備自投過負(fù)荷閉鎖電流閉鎖定值，就相當(dāng)于分別規(guī)定了主變35 kV側(cè)和10 kV（或20 kV）側(cè)負(fù)荷電流的上限，一旦某側(cè)負(fù)荷電流超出上限就會導(dǎo)致備自投閉鎖。這種整定方法不能隨負(fù)荷的變化自動調(diào)整，實(shí)際上只要主變35 kV側(cè)和10 kV（或20 kV）側(cè)的負(fù)荷電流之和不會導(dǎo)致主變過載，那么35 kV和10 kV（或20 kV）備自投就都應(yīng)該動作。

由此可見，想要避免上述A站發(fā)生的備自投拒動事故，就不能孤立地設(shè)定35 kV和10 kV（或20 kV）備自投過負(fù)荷閉鎖定值，而應(yīng)該把它們看成一個整體去分析和設(shè)定過負(fù)荷閉鎖備自投的邏輯。

3改進(jìn)措施

從上述分析中可知，為了合理地設(shè)定過負(fù)荷閉鎖備自投的邏輯，必須要將主變35 kV側(cè)和10 kV（或20 kV）側(cè)負(fù)荷作為一個整體綜合考慮，本文提出以下2種方法，可以避免備自投拒動。

3.1求和整組閉鎖法

常規(guī)備自投控制策略中，備自投的動作存在一定的延時時間，該延時是為了躲開故障的切除時限和自動重合閘等裝置的動作時間，在備自投啟動后的這段延時時間中，可以增加一個數(shù)據(jù)處理單元來替代備自投過負(fù)荷閉鎖電流閉鎖定值。以A站1號主變失電為例，數(shù)據(jù)處理單元主要完成的邏輯功能：將2臺主變故障前瞬間35 kV側(cè)和10 kV側(cè)的負(fù)荷電流統(tǒng)一歸算后求和，若兩側(cè)負(fù)荷電流之和小于1.2倍單臺主變額定電流，則允許35 kV和10 kV備自投動作。若大于1.2倍單臺主變額定電流，假設(shè)A站1號主變35 kV側(cè)有重要雙電源用戶或重要負(fù)荷較多 （與10 kV側(cè)相比），則先選擇將1號主變（失電主變）35 kV側(cè)負(fù)荷電流與運(yùn)行主變兩側(cè)負(fù)荷電流歸算后求和，如果小于1.2倍單臺主變額定電流，則允許35 kV備自投動作，閉鎖10 kV備自投；如果大于1.2倍單臺主變額定電流則再將1號主變10 kV側(cè)負(fù)荷電流與運(yùn)行主變兩側(cè)負(fù)荷電流歸算后求和，如果小于1.2倍單臺主變額定電流，則允許10 kV備自投動作，閉鎖35 kV備自投；如果仍大于1.2倍單臺主變額定電流，則閉鎖35 kV和10 kV備自投。其邏輯流程如圖2所示。

顯然，利用數(shù)據(jù)處理單元來替代備自投過負(fù)荷閉鎖電流定值后，可以使備自投裝置靈活地根據(jù)故障時的負(fù)荷情況作出正確的動作決策，優(yōu)化了備自投過負(fù)荷閉鎖邏輯。

3.2先投后切法

這種方法與上述第一種方法相同的是都增加了數(shù)據(jù)處理單元來替代備自投過負(fù)荷閉鎖電流定值，不同的是將失電主變35 kV側(cè)和10 kV側(cè)饋供負(fù)荷分成3級，其中第1級負(fù)荷最為重要，第2級次之，如果35 kV和10 kV備自投均動作后會造成主變過載，就會按負(fù)荷重要程度計(jì)算需要切除的負(fù)荷 （從失電主變第3級負(fù)荷開始），在35 kV和10 kV備自投均動作后切除經(jīng)計(jì)算得出的部分饋線負(fù)荷。以A站1號主變失電為例，數(shù)據(jù)處理單元完成后的邏輯功能：將2臺主變故障前瞬間35 kV側(cè)和10 kV側(cè)的負(fù)荷電流統(tǒng)一歸算后求和，若兩側(cè)負(fù)荷電流之和小于1.2倍單臺主變額定電流，則允許35 kV和10 kV備自投動作。若大于1.2倍單臺主變額定電流，則從失電主變第3級負(fù)荷開始計(jì)算需要切除的負(fù)荷，待35 kV和10 kV備自投動作后，直接切除計(jì)算出的負(fù)荷。其邏輯流程如圖3所示。

圖3數(shù)據(jù)處理單元邏輯流程圖

采用先投后切法，不僅可以避免備自投拒動，而且可以使備自投裝置根據(jù)負(fù)荷的重要程度盡可能多地恢復(fù)失電負(fù)荷，從而減少故障對重要用戶的影響，優(yōu)化了備自投過負(fù)荷閉鎖邏輯。

3.3實(shí)現(xiàn)方法

為了實(shí)現(xiàn)“求和整組閉鎖法”或“先投后切法”，需要增加一個備自投過負(fù)荷閉鎖裝置，該裝置包含了上文提到的數(shù)據(jù)處理單元并且獨(dú)立于35 kV和10 kV（或20 kV）備自投裝置之外，能夠根據(jù)實(shí)時的負(fù)荷情況對35 kV和10 kV（或20 kV）備自投裝置的動作做出正確決策，用于替代35 kV和10 kV（或20 kV）備自投裝置中利用過負(fù)荷閉鎖定值來閉鎖或開放備自投的邏輯。要實(shí)現(xiàn)“求和整組閉鎖法”，以主變變二側(cè)電壓等級為35 kV，變?nèi)齻?cè)電壓等級為10 kV為例，該備自投過負(fù)荷閉鎖裝置需要輸入每臺主變變二側(cè) （35 kV側(cè)）、變?nèi)齻?cè)（10 kV側(cè)）的負(fù)荷電流值，當(dāng)35 kV和10 kV備自投裝置啟動后，便啟動該裝置進(jìn)行計(jì)算和邏輯判斷，然后將得出的備自投動作決策 （即閉鎖或開放35 kV和10 kV備自投）分別輸出至35 kV備自投和10 kV備自投裝置。

要實(shí)現(xiàn)“先投后切法”，以主變變二側(cè)電壓等級為35 kV，變?nèi)齻?cè)電壓等級為10 kV為例，該備自投過負(fù)荷閉鎖裝置需要輸入每臺主變變二側(cè) （35 kV側(cè)）、變?nèi)齻?cè) （10 kV側(cè)）的負(fù)荷電流值以及每臺主變1級、2級、3級負(fù)荷電流值，當(dāng)35 kV和10 kV備自投裝置啟動后，便啟動該裝置進(jìn)行計(jì)算和邏輯判斷，然后將得出的備自投動作決策（即開放35 kV和10 kV備自投，以及在35 kV和10 kV備自投動作成功后，35 kV側(cè)和10 kV側(cè)需要跳開哪些開關(guān)）分別輸出至35 kV備自投和10 kV備自投裝置。當(dāng)然，“先投后切法”在實(shí)現(xiàn)的時候較為復(fù)雜，而且原35 kV和10 kV備自投裝置也要做較大改動（包括二次接線，動作邏輯等等）。

4結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們對于電力系統(tǒng)的可靠性要求越來越高，而備自投裝置邏輯功能的完善是保證供電連續(xù)性和可靠性的必要條件。針對該地區(qū)110 kV三圈變變電站備自投過負(fù)荷閉鎖邏輯存在的不足，本文提出了“求和整組閉鎖法”和“先投后切法”，這2種方法不僅能夠根據(jù)實(shí)際負(fù)荷情況作出正確的備自投動作決策，有效避免備自投拒動，而且能夠在主變不過載的情況下盡可能多地恢復(fù)失電負(fù)荷，優(yōu)化了現(xiàn)有備自投過負(fù)荷閉鎖邏輯，提高了地區(qū)電網(wǎng)的供電可靠性。

[1]余 濤，胡細(xì)兵，黃煒，等.地區(qū)電網(wǎng)廣域備自投控制系統(tǒng)研制[J].電力自動化設(shè)備，2011，31（3）：121-125.

[2]范壽忠.備自投過負(fù)荷聯(lián)切功能的實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38（5）：139-141.

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[4]李雪明，秦文韜，胥 鳴，等.基于穩(wěn)控裝置平臺的電網(wǎng)雙向備用電源自投功能的實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009，37(14)：77-81.

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