孫瑞 王悅

摘要：以單母分段接線運(yùn)行方式下的110 kV智能變電站為例，深入分析了影響遠(yuǎn)方備自投正確動(dòng)作的原因，包括分布式電源接入、TWJ接點(diǎn)變位不及時(shí)、光纖通道異常等，并結(jié)合備自投現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)方備自投;TWJ接點(diǎn);光纖通道

0 引言

隨著我國能源需求的日益增長和新能源技術(shù)的不斷發(fā)展，以光伏、風(fēng)電為代表的分布式能源的大規(guī)模接入，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性提出了挑戰(zhàn)，一些特定的系統(tǒng)接線方式和運(yùn)行方式，還影響了備自投裝置的正確動(dòng)作。本文結(jié)合遠(yuǎn)方備自投裝置的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，從分布式電源接入、遠(yuǎn)方備自投功能配置和動(dòng)作邏輯等方面，深入分析了影響備自投裝置正確動(dòng)作的原因，并針對(duì)具體問題提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1 遠(yuǎn)方備自投裝置的功能配置和動(dòng)作邏輯

1.1 ? ?遠(yuǎn)方備自投裝置的功能配置

備自投裝置的典型動(dòng)作邏輯包括分段備自投、變壓器備自投、遠(yuǎn)方備自投和進(jìn)線備自投。其中，遠(yuǎn)方備自投是針對(duì)手拉手結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)運(yùn)行特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的特殊備自投裝置。備自投裝置在確認(rèn)工作電源斷開后，備用電源方可投入，其動(dòng)作延時(shí)應(yīng)大于外部故障的最長切除時(shí)間，以防止母線電壓的短暫下降。備自投備用電源出現(xiàn)故障、人工切除工作電源時(shí)，備自投應(yīng)可靠閉鎖。遠(yuǎn)方備自投主接線示意圖如圖1所示，圖中每個(gè)變電站分別裝設(shè)了一個(gè)備自投裝置和實(shí)現(xiàn)站間遠(yuǎn)方備自投功能的遠(yuǎn)傳通信裝置。

1.2 ? ?遠(yuǎn)方備自投裝置的動(dòng)作邏輯

現(xiàn)以圖1中變電站乙遠(yuǎn)方備自投為例，模擬其實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作邏輯，圖1中2座110 kV智能變電站高壓側(cè)均采用單母分段接線方式，變電站乙有光伏電站接入。變電站甲正常開環(huán)運(yùn)行時(shí)，將允許合閘命令經(jīng)光纖通信裝置傳送至變電站乙。遠(yuǎn)方備自投充/放電條件、動(dòng)作邏輯如下：

遠(yuǎn)方備自投充電條件：遠(yuǎn)方備自投把手和軟壓板均投入;對(duì)側(cè)聯(lián)絡(luò)線允許合閘開入置1;I、II段母線均符合有壓條件;1DL、2DL和3DL開關(guān)均處于合位;無放電條件。

遠(yuǎn)方備自投放電條件：遠(yuǎn)方備自投把手或遠(yuǎn)方備自投軟壓板退出;1DL、2DL或3DL開關(guān)合位消失;有閉鎖開入;變電站乙的1DL開關(guān)拒跳或變電站甲的2DL開關(guān)拒合。

動(dòng)作邏輯：（1）以變電站乙內(nèi)I、II段母線失壓、進(jìn)線2有壓、進(jìn)線1電流小于電流定值Idz1作為啟動(dòng)條件，1DL跳位為閉鎖條件，經(jīng)延時(shí)跳開1DL開關(guān);（2）以變電站甲通過遠(yuǎn)傳裝置接收到“合聯(lián)絡(luò)線開關(guān)”信號(hào)、II段母線有壓、UL2無壓作為啟動(dòng)條件，2DL開關(guān)在合位作為閉鎖條件，經(jīng)延時(shí)合2DL開關(guān)。

2 影響遠(yuǎn)方備自投正確動(dòng)作的原因分析和改進(jìn)措施

2.1 ? ?分布式電源接入的影響

在無分布式電源接入時(shí)，變電站乙在I段母線失壓情況下滿足備自投啟動(dòng)條件，啟動(dòng)備自投邏輯，經(jīng)延時(shí)跳開1DL開關(guān)，并經(jīng)遠(yuǎn)傳裝置合上變電站甲的2DL開關(guān)，恢復(fù)全站供電。但當(dāng)變電站乙的I段母線上接入光伏電站時(shí)，在電源進(jìn)線UL1失壓后，光伏電站會(huì)與變電站乙形成一個(gè)短時(shí)孤島向負(fù)荷供電。此時(shí)，I、II段母線上仍有電壓且高于備自投檢無壓定值（通常整定為0.3Ue），遠(yuǎn)方備自投無法啟動(dòng)。如果變電站35 kV或者10 kV側(cè)線路存在分布式電源或小火電，在進(jìn)線電源發(fā)生故障后被切除時(shí)，低壓側(cè)電源會(huì)通過主變向110 kV母線反送電，從而導(dǎo)致備自投同樣無法啟動(dòng)。

改進(jìn)措施：（1）對(duì)于由分布式電源或小火電形成的短時(shí)孤島供電網(wǎng)絡(luò)，其電壓頻率會(huì)降低，建議此類變電站安裝低頻、低壓解列裝置，通過與遠(yuǎn)方備自投保護(hù)裝置的時(shí)限配合，完成分布式電源點(diǎn)的切除和備自投裝置的正常啟動(dòng)。（2）對(duì)于未安裝低頻、低壓解列等裝置的變電站，在遠(yuǎn)方備自投邏輯中配置聯(lián)切功能，跳開主供電源的同時(shí)聯(lián)切DG，在確定DG跳開后啟動(dòng)動(dòng)作邏輯2。

2.2 ? ?TWJ變位不及時(shí)的影響

斷路器的完整控制回路由保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、操作箱、斷路器機(jī)構(gòu)4個(gè)部分組成，主要包括：電源監(jiān)視回路，防跳回路，跳、合閘保持回路，壓力閉鎖回路。其中，跳閘位置監(jiān)視通過合閘保持繼電器負(fù)端與跳閘位置繼電器（TWJ）負(fù)端短接后接入斷路器合閘回路實(shí)現(xiàn)。斷路器合閘回路中串有遠(yuǎn)方/就地把手常開接點(diǎn)、彈簧未儲(chǔ)能接點(diǎn)、斷路器輔助接點(diǎn)和合閘線圈。斷路器跳位監(jiān)視及合閘回路如圖2所示。

斷路器跳位監(jiān)視回路中串有彈簧未儲(chǔ)能接點(diǎn)BM，該常開接點(diǎn)需要一個(gè)較長延時(shí)（斷路器儲(chǔ)能時(shí)間一般為8～16 s）方能閉合，所以TWJ繼電器的接點(diǎn)變位受彈簧未儲(chǔ)能接點(diǎn)BM制約。假設(shè)變電站乙電源線路2發(fā)生永久性故障，則線路保護(hù)將按照跳閘—重合閘—加速跳閘的動(dòng)作邏輯執(zhí)行。在重合閘動(dòng)作后，斷路器在儲(chǔ)能結(jié)束后才會(huì)接通跳位監(jiān)視回路?？紤]到備自投動(dòng)作時(shí)限（躲過重合閘動(dòng)作時(shí)間）整定值遠(yuǎn)小于斷路器儲(chǔ)能時(shí)間，當(dāng)備自投裝置接入的開關(guān)位置取自TWJ輔助觸點(diǎn)時(shí)，無法與斷路器實(shí)際位置相對(duì)應(yīng)，造成備自投保護(hù)裝置不能正確動(dòng)作。此外，TWJ繼電器發(fā)生故障或損壞、儲(chǔ)能回路發(fā)生故障均會(huì)造成TWJ繼電器無法向備自投裝置提供正確的位置信號(hào)。

改進(jìn)措施：備自投所接入斷路器的位置均采用斷路器機(jī)構(gòu)輔助開關(guān)的常閉接點(diǎn)。為提高可靠性，可采用雙接點(diǎn)并聯(lián)接入方式，從而避免斷路器變位情況受彈簧儲(chǔ)能過程的制約，有效降低了備自投裝置的拒動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 ? ?光纖通道異常的影響

遠(yuǎn)方備自投在變電站甲、乙兩側(cè)均配有遠(yuǎn)傳通信裝置，借助光纖通道實(shí)現(xiàn)兩側(cè)變電站合閘命令和斷路器信號(hào)的傳遞。因此，光纖通道的特性和傳輸速率對(duì)于備自投功能的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要，一旦通道發(fā)生異常，兩側(cè)備自投均無法正確動(dòng)作。光纖通道在傳輸信號(hào)過程中會(huì)因?yàn)樵肼?、交流電干擾等因素造成傳輸信號(hào)產(chǎn)生誤碼，因此，遠(yuǎn)傳裝置應(yīng)具有實(shí)時(shí)檢測(cè)光纖通道的功能。

改進(jìn)措施：遠(yuǎn)方備自投保護(hù)定期檢驗(yàn)時(shí)，除了完成保護(hù)裝置功能檢查和遠(yuǎn)傳裝置收發(fā)電平校驗(yàn)，還應(yīng)用光功率計(jì)測(cè)試光纖通道的衰耗，及時(shí)發(fā)現(xiàn)光纖通道中存在的隱患。遠(yuǎn)傳裝置統(tǒng)一設(shè)置內(nèi)部時(shí)鐘，數(shù)據(jù)發(fā)送均采用裝置的內(nèi)部時(shí)鐘，接收時(shí)鐘從已接收數(shù)據(jù)碼流中提取。

3 結(jié)語

遠(yuǎn)方備自投接線原理簡單、通用性強(qiáng)，有效解決了“手拉手”電網(wǎng)結(jié)構(gòu)在開環(huán)運(yùn)行方式下無法保證持續(xù)供電的問題。本文針對(duì)遠(yuǎn)方備自投在應(yīng)用過程中存在的問題，分析了分布式電源接入、TWJ變位不及時(shí)、遠(yuǎn)傳裝置光纖通道異常等對(duì)遠(yuǎn)方備自投正確動(dòng)作造成的影響，結(jié)合備自投現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，提出了相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)措施，從而進(jìn)一步保障了含備自投保護(hù)裝置區(qū)域電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和供電可靠性。

收稿日期：2020-09-01

作者簡介：孫瑞（1989—），男，寧夏銀川人，碩士研究生，工程師，研究方向：繼電保護(hù)控制、風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)控制。