馬濤 武萬才 張曉磊

（寧夏電力公司吳忠供電局，寧夏 吳忠 751100）

隨著電力負荷的增長，為了保證電力系統(tǒng)供電可靠性，在一些重要的110kV及以下的中、低壓變電站，設(shè)置了備用電源。當工作電源因故障被斷開以后，備用電源自動投入裝置能自動而迅速地將備用電源投入工作，保證用戶連續(xù)供電，消除工作電源因故障被迫斷開造成用戶停電，提高變電站供電可靠性[1-4]。為了保證供電可靠性，保證備自投能正確動作，對備自投裝置進行定期檢驗就變得尤為重要。

目前市場上的備自投校驗儀的設(shè)計通過中央處理器控制開關(guān)模擬單元，存在經(jīng)濟原因及測試方式的不足，基于繼電保護中的二次回路控制原理[5]，設(shè)計并研制了能夠測試母聯(lián)備自投和進線備自投兩種最基本方式的實用備自投測試儀，克服了市場上備自投校驗儀的不足，成功運用于現(xiàn)場備自投裝置的檢驗中，下面介紹其設(shè)計思想，供同仁參考。

1 備自投裝置試驗內(nèi)容

1.1 進線備自投方式

進線備自投方式如圖1所示。

圖1 進線備自投方式

進線備自投正常運行時，兩段母線并列運行，1DL進線電源帶負荷，當1DL進線電源因故障或其它原因被斷開后，2DL進線電源開關(guān)應(yīng)自動投入，且只允許動作一次。

進線備自投試驗內(nèi)容有[6]：①斷路器互備試驗；②手分/遠方分閘閉鎖進線備自投裝置動作試驗；③保護跳閘未重合備自投裝置動作試驗；④對側(cè)斷路器偷跳，全所失壓備自投裝置動作試驗；⑤進線備自投裝置充電條件試驗；⑥進線備自投裝置放電條件試驗；⑦進線備自投裝置告警條件試驗。

1.2 母聯(lián)備自投方式

母聯(lián)備自投方式如圖2所示。

圖2 母聯(lián)備自投方式

母聯(lián)備自投正常運行時，兩段母線分裂運行，1DL進線電源和2DL進線電源各帶一段母線，當某一進線電源因故障或其他原因被斷開后，F(xiàn)DL分段開關(guān)應(yīng)自動投入，且只允許動作一次。

母聯(lián)備自投試驗內(nèi)容有[6]：①斷路器互備試驗；②手分/遠方分閘閉鎖母聯(lián)備自投裝置動作試驗；③母聯(lián)備自投裝置充電條件試驗；④母聯(lián)備自投裝置放電條件試驗；⑤母聯(lián)備自投裝置告警條件試驗。

2 備自投試驗現(xiàn)狀與測試儀技術(shù)要求

2.1 備自投裝置試驗現(xiàn)狀

備自投在檢驗過程中為了保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，往往進線斷路器（1DL或2DL）不能全停，母聯(lián)斷路器（3DL）檢修，這種狀況下進線、母聯(lián)斷路器位置的開入量無法開入到備自投裝置，備自投裝置無法控制母聯(lián)斷路器正確合閘。傳統(tǒng)的方法是待母聯(lián)斷路器檢修結(jié)束后，靠人為短接相關(guān)斷路器位置開入的方法測試邏輯出口正確性，這種方法首先需要待母聯(lián)斷路器檢修結(jié)束方可進行，備自投裝置保護校驗不能與母聯(lián)斷路器檢修平行作業(yè)；其次需要多人配合，測試人員不易對順序準確把握，試驗失敗率高。傳統(tǒng)方法導(dǎo)致備自投裝置保護校驗的周期較長，延長了備自投停運時間，降低了供電可靠性。微機備自投測試儀雖然可以實現(xiàn)進線斷路器開入量模擬，但卻不能控制母聯(lián)斷路器分、合閘。

2.2 備自投裝置測試儀技術(shù)要求

備自投裝置測試儀應(yīng)能滿足以下要求：①裝置能模擬母聯(lián)斷路器分、合閘。裝置能像斷路器一樣進行分合置位，能模擬進線斷路器合后繼電器（區(qū)分手動分閘還是保護跳閘）動作情況；②裝置能采用固定接線方式與備自投裝置連接代替人為短接進行開入，能將相應(yīng)的斷路器位置，合后繼電器位置開入到備自投裝置，并且能與備自投裝置緊密配合，能根據(jù)備自投裝置動作情況做出反應(yīng)，將相應(yīng)斷路器位置開入量反饋給備自投裝置，實現(xiàn)斷路器位置開入量自動切換開入；③接線簡單易行；④不影響其他保護裝置的正常運行。

3 實用備自投裝置測試儀設(shè)計與研制

3.1 進線備自投裝置測試儀設(shè)計原理

備自投裝置測試儀設(shè)計原理之一是進線備自投，斷路器（1DL、2DL）分、合置位設(shè)計如圖3所示。

圖3 進線備自投測試儀設(shè)計原理圖

1）原理圖3各元件功能說明

（1）ZJ為帶動作與復(fù)歸線圈的自保持繼電器，工作電壓為 220V直流電壓，當其動作線圈帶電常開接點閉合，可接入備自投保護裝置模擬斷路器合位，當其復(fù)歸線圈帶電常閉接點閉合，可接入備自投保護裝置模擬斷路器分位，用于模擬進線斷路器運行狀態(tài)。

（2）KKJ為帶動作與復(fù)歸線圈的自保持繼電器，工作電壓為220V直流電壓，當其動作線圈帶電其常開接點閉合，可接入備自投保護裝置模擬手動合閘合后繼電器動作開入，當其復(fù)歸線圈帶電常閉接點閉合，可接入備自投保護裝置模擬手動分閘合后繼電器復(fù)歸開入，用于模擬合后繼電器工作狀態(tài)，區(qū)分進線斷路器是經(jīng)保護跳閘還是手動分閘。

（3）D為二極管，耐壓大于 220V直流電壓，其特性為正向?qū)ǎ脕矸乐鼓M保護跳閘時3點正電串入2點。

（4）LD為綠燈，當有 220V直流電壓作用于其兩端時點亮發(fā)綠光，用來模擬指示斷路器跳位。

（5）HD為紅燈，當有 220V直流電壓作用于其兩端時點亮發(fā)紅光，用來模擬指示斷路器合位。

2）進線備自投設(shè)計功能的實現(xiàn)

（1）保護跳閘按鈕采用復(fù)歸按鈕，當此按鈕按下去之后，接點閉合，松開后自動復(fù)歸斷開，當保護跳閘按鈕按下去之后，3點帶正電，ZJ（模擬斷路器）復(fù)歸線圈尾部接負電，電壓作用于ZJ復(fù)歸線圈兩端，復(fù)歸線圈復(fù)歸失磁，對應(yīng)常閉接點閉合（ZJ1閉合，綠燈LD帶電點亮，KKJ常閉接點圖中未畫出），可以將其備用接點引入備自投裝置模擬斷路器跳閘位置。由于二極管反向截止，正電無法到達2點，KKJ（模擬合后繼電器）復(fù)歸線圈無法得到正電，所以KKJ保持原始狀態(tài)，其接點保持原態(tài)，此功能用來模擬實際保護跳閘時不驅(qū)動合后繼電器狀態(tài)，用于區(qū)分保護跳閘還是手動分閘。

（2）分閘按鈕也采用復(fù)歸按鈕，當此按鈕按下去之后，2點帶正電，由于二極管正向?qū)ǎ?點也帶正電，此時ZJ復(fù)歸線圈、KKJ復(fù)歸線圈同時帶電復(fù)歸失磁，它們所分別對應(yīng)的常閉接點閉合（ZJ1閉合，綠燈LD帶電點亮，KKJ常閉接點圖中未畫出），可以將這些對應(yīng)接點引入備自投裝置來模擬斷路器跳閘位置、手分閉鎖斷路器量開入。此功能用于模擬實際進線斷路器手動分閘狀態(tài)。

（3）合閘按鈕也采用復(fù)歸按鈕，當此按鈕按下去之后，1點帶正電，此時ZJ動作線圈、KKJ動作線圈同時帶電動作，它們所分別對應(yīng)的常開接點閉合（ZJ2閉合，紅燈HD帶電點亮，KKJ常開接點圖中未畫出），可以將這些對應(yīng)接點引入備自投裝置來模擬斷路器合閘位置、手合斷路器量開入。此功能用于模擬實際進線斷路器手動合閘狀態(tài)。

3.2 母聯(lián)備自投裝置測試儀設(shè)計原理

備自投裝置測試儀設(shè)計原理之二是母聯(lián)備自投，斷路器（3DL）分、合置位設(shè)計如圖4所示。+-

圖4 母聯(lián)備自投測試儀設(shè)計原理圖

1）原理4各元件功能說明

（1）ZJ1為中間繼電器，工作電壓為220V直流電壓，當其線圈帶電常開接點閉合，配合ZJ動作線圈動作后常開接點閉合。

（2）ZJ2為中間繼電器，工作電壓為220V直流電壓，當其線圈帶電常開接點閉合，配合ZJ復(fù)歸線圈動作后常閉接點閉合。

（3）HQ為合閘電磁鐵，工作電壓為220V直流電壓，當其線圈帶電驅(qū)動合閘微動斷路器，合閘微動斷路器常開接點閉合，驅(qū)動雙位置繼電器ZJ復(fù)歸線圈，ZJ常開接點打開，ZJ1常開接點打開。ZJ常閉接點閉合，ZJ2常開接點閉合。

（4）TQ 為分閘電磁鐵，工作電壓為220V直流電壓，當其線圈帶電驅(qū)動分閘微動斷路器，分閘微動斷路器常開接點閉合，驅(qū)動雙位置繼電器ZJ動作線圈，ZJ常閉接點打開，ZJ2常開接點打開。ZJ常開接點閉合，ZJ1常開接點閉合。

（5）HQWD為合閘微動斷路器，配合HQ動作后驅(qū)動ZJ復(fù)歸線圈。

（6）TQWD為分閘微動斷路器，配合TQ動作后驅(qū)動ZJ動作線圈。

（7）R為240Ω電阻，控制分、合閘電流。

（8）其余和進線備自投元件功能相同。

2）母聯(lián)備自投設(shè)計功能的實現(xiàn)

（1）分閘按鈕采用復(fù)歸按鈕，當此按鈕按下去之后，2點帶正電，分閘電磁鐵動作，驅(qū)動分閘微動開關(guān)，微動開關(guān)常開接點閉合，驅(qū)動雙位置繼電器ZJ動作線圈，ZJ常閉接點打開，ZJ2繼電器失磁，其常開接點打開，紅燈熄滅；ZJ常開接點閉合，ZJ1繼電器勵磁，其常開接點閉合，綠燈點亮。

（2）合閘按鈕采用復(fù)歸按鈕，當此按鈕按下去之后，1點帶正電，合閘電磁鐵動作，驅(qū)動合閘微動開關(guān)，微動開關(guān)常開接點閉合，驅(qū)動雙位置繼電器ZJ復(fù)歸線圈，ZJ常開接點打開，ZJ1繼電器失磁，其常開接點打開，綠燈熄滅；ZJ常閉接點閉合，ZJ2繼電器勵磁，其常開接點閉合，紅燈點亮。

3.3 備自投裝置測試儀的研制與效益

基于上述兩種備自投方式設(shè)計理念，研制并實現(xiàn)了實用備自投測試儀裝置，裝置面板與內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

圖5 實用備自投測試儀設(shè)計結(jié)構(gòu)圖

用實用備自投測試儀對多所變電站備自投裝置進行效果檢查如表1所示。

表1 備自投測試儀使用前后效果對比

取得的效益如下：

（1）減少了與一次設(shè)備檢修、高壓試驗等其他班組的交叉作業(yè)，縮短了備自投裝置校驗時間，減少了備自投裝置停運時間。

（2）實用備自投裝置測試儀費用低廉；能模擬母聯(lián)斷路器分、合閘動作行為；能將相應(yīng)的斷路器位置、合后繼電器位置的開關(guān)量開入到備自投裝置，并且能與備自投裝置緊密配合，能根據(jù)備自投裝置動作情況做出反應(yīng)，將相應(yīng)斷路器位置開入量反饋給備自投裝置，實現(xiàn)了斷路器位置開入量自動切換，減少了工作人員投入，降低了工作人員的勞動強度。

（3）降低了人為因素導(dǎo)致的短路、誤動等危險點幾率，維護了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

（4）在備自投裝置或線路保護裝置新安裝中，裝置保護校驗與電纜敷設(shè)平行作業(yè)，縮短了備自投裝置或線路保護裝置新安裝時間。

4 結(jié)論

本文結(jié)合工程實踐，研制了可模擬3臺斷路器出口的實用備自投裝置測試儀已運用到地區(qū)電網(wǎng)各變電站母聯(lián)或進線備自投安裝檢驗、定期檢驗中并取得了國家實用新型專利，極大地提高了備自投裝置檢驗效率。同時針對實用備自投測試儀的不足，繼續(xù)鉆研變壓器備自投、負荷均分備自投等自動裝置的邏輯校驗原理，為相應(yīng)的備自投測試儀功能的完善與實現(xiàn)做進一步的探索。

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