黃 立，夏業(yè)波，余柏霖

（中國南方電網(wǎng)廣東電網(wǎng)有限責任公司茂名供電局，廣東 茂名 525000）

0 引言

由于我國電網(wǎng)架構(gòu)復雜，供電區(qū)域之間聯(lián)系緊密，導致電網(wǎng)運行方式多樣［1-4］。為了提高電網(wǎng)供電可靠性，大多110 kV 變電站都采用雙電源供電系統(tǒng)［5-6］。在主供電源發(fā)生故障，導致無法供電時，需要將備用電源準確、快速地投入系統(tǒng)。在串供系統(tǒng)中，當非開環(huán)站點主供線路發(fā)生故障時，只有開環(huán)站點備自投裝置能正確動作，才能保證開環(huán)站點不失壓，但其余站點將失壓，其供電可靠性較差［7-8］。因此本文提出一種遠方備自投方案，通過增加通信裝置和通信通道，使本站能與兩側(cè)站點進行實時信息傳遞，從而進行判斷裝置是否動作，并通過實際案例進行分析驗證。

1 遠方備自投方案

1.1 遠方備自投設(shè)計

就地備自投設(shè)計為2 個站點之間無信息交互，且其中一個站點的2 條線路，一條為主供線路，另一條線路為備供線路。當主供線路故障時，就地備自投動作，備供線路合閘［9-10］。當遠離開環(huán)點的線路發(fā)生故障，備自投裝置不滿足動作條件，就地備自投就會失去作用。就地備自投方式與遠方備自投方式在運行情況下存在較大差距，具體如表1 所示。

表1 就地、遠方備自投方式對比Tab.1 Comparison of local and remote standby automatic switching modes

基于以上問題，本文提出的遠方備自投方案是雙端供電電源、單回或雙回鏈式串供的網(wǎng)架系統(tǒng)中的各站點之間具有信息交互功能。

各站點備自投裝置配置2 套通信裝置和2 路通信通道，分別用于與相鄰站點備自投裝置進行通信。通道1 用于和左側(cè)站點進行通信，通道2 用于和右側(cè)站點進行通信，如圖1 所示。

圖1 110 kV 變電站雙鏈式串供示意圖Fig.1 Schematic diagram of double chain series supply in 110 kV substation

這樣的設(shè)計使得裝置既具備就地備投功能，同時也具備當遠離開環(huán)點線路故障時，備自投裝置也具備能夠識別和動作的功能。此時遠方備自投動作的邏輯為先跳主供線路，然后合備供線路，最后再合主供線路，這樣保證遠離開環(huán)點線路故障時，備自投裝置動作能使串供各站點不會失壓。

2 遠方備自投原理

備自投裝置具備以下三種備投方式［11-12］：就地線路備投、就地母聯(lián)備投、遠方備投。

備自投動作的先決條件是備自投裝置滿足充電，且無放電條件發(fā)生。備自投裝置滿足定值給定的某一種備自投方式，且無外部閉鎖開入。而遠方備投充電除了滿足以上條件外，需保證相鄰站點之間通信正常。

備自投裝置完成充電后，需要對主供元件進行跳閘判斷。判斷條件為主供元件滿足三相電流小于Ity定值、主供元件的實際電壓小于Uwy或者開關(guān)位置信號為“0”。當備自投裝置判斷主供元件發(fā)生跳閘事件，備自投裝置會將相關(guān)信息通過通信通道傳遞給其他站點。

2.1 信息流

A 信息流：在各站點備自投裝置完成充電之前，需要將開環(huán)點的信息傳遞給相鄰站點。A 信息流的物理意義為確定串供系統(tǒng)是否有開環(huán)點、開環(huán)點的方向以及開環(huán)點是否唯一。如圖2 所示，110 kV C 站為開環(huán)點的站點。

圖2 遠方備投充電完成前裝置交換信息示意圖Fig.2 Schematic diagram of device exchange information before remote standby charging is completed

在每個站點收到A 信息流之后，通過A 信息流的迭代，最終開環(huán)點裝置（C 站）收到兩側(cè)均無開環(huán)點的信息且經(jīng)充電延時，則開環(huán)點裝置先完成遠方備投功能充電。

B 信息流：B 信息流的物理特征表示該串網(wǎng)絡(luò)各站點裝置遠方備投功能充電成功。每個變電站遍歷A信息流結(jié)束后，裝置立即進行充電邏輯判斷，當滿足上述充電條件之后，裝置完成充電，且將此信息進行兩側(cè)傳遞。

C 信息流：界定失壓變電站的范圍，為遠方系統(tǒng)的動作配合提供依據(jù)。當整串供電系統(tǒng)某一線路發(fā)生故障，且變電站失壓，此信息在失壓同時會傳遞給其他站點。

D 信息流：D 信息流的物理意義表示第一個失壓站點并非由穩(wěn)控裝置切除所致失壓，其余站點裝置僅轉(zhuǎn)發(fā)該信息流。

E 信息流：遠方動作過程配合信息流，對于失壓站點及開環(huán)點而言，E 信息流表示遠離開環(huán)點方向已有失壓站點的主供元件開關(guān)跳開，對于不失壓站點而言，則表示為開環(huán)點備用開關(guān)已合閘。

E 信息的作用：其一是合備供開關(guān)的必要條件，其二是開環(huán)點站裝置不失壓時作為裝置啟動的充要條件，其三是通知不失壓的非開環(huán)點裝置開放過載判別。

F 信息流：實現(xiàn)遠方備投動作后判出元件過載的裝置協(xié)同所供電的后續(xù)裝置實現(xiàn)按輪次的切負荷措施，共分4 輪。

（1）不失壓的非開環(huán)點裝置，在接收到E2 信息流的60 s 內(nèi)若另側(cè)的元件滿足過載，則動作切一輪負荷，同時往接收到E 信息流的一側(cè)發(fā)送“遠方切負荷命令”信息。

（2）同理，失壓的裝置亦有相應的過載判別，每一裝置開放最多4 次的元件過載動作。

（3）F 信息流帶有切負荷輪次信息，接收到的裝置執(zhí)行并轉(zhuǎn)發(fā)，直至傳送至一直沒有接收到C 信息流的裝置。

（4）無論是就地與遠方功能，16 條負荷線路按優(yōu)先級定值分為4 輪可切負荷。整定值0 表示不切；1 表示第1 輪切；2 表示第2 輪切；3 表示第3 輪切；4 表示第4 輪切；5 表示小電源，備投動作合備供元件前切除。

2.2 各站點備自投裝置的動作行為

開環(huán)點站點備自投動作依據(jù)為是否失壓和是否接收到C 信息，開環(huán)點站裝置的動作行為分三種情況：（1）開環(huán)點站失壓但未收到C 信息流，則與就地備自投動作邏輯一致；（2）開環(huán)點站失壓且收到C 信息流，在滿足收到D 信息流的條件下跳主供線路和小電源開關(guān)，經(jīng)延時合備供線路開關(guān)，母線電壓恢復正常并確認收到E 信息流后合原跳開的主供線路開關(guān)；（3）開環(huán)點站不失壓但收到非主供側(cè)的C 信息流，在收到E1 信息流并經(jīng)確認時間后合備供線路開關(guān)。

中間站遠方備投動作邏輯是在滿足收到D 信息流的條件下跳主供線路和小電源開關(guān)，經(jīng)延時后若滿足母線有壓并確認收到E1 信息流后合原跳開的主供線路開關(guān)。

邊站遠方備投系統(tǒng)的動作邏輯是進行“KRU”動作判別并在滿足條件時發(fā)D 信息流，經(jīng)啟動延時跳主供線路開關(guān)，檢測到主供線路開關(guān)跳開后發(fā)送E1 信息流并跳小電源開關(guān)。

2.3 “KRU”動作判據(jù)

備自投裝置還需要進行母線失壓原因判別，判斷母線失壓是否由于主供線路元件故障導致，或者上級穩(wěn)控裝置切除。因此裝置設(shè)置了“KRU”動作判據(jù)?！癒RU”中“K”是指合后位置信號“KKJ”，“R”是指重合閘，“U”是指零序和負序電壓。是否啟用“KRU”動作判據(jù)由定值決定：當裝置“KRU”判據(jù)控制字為“0”時，表示裝置不進行“KRU”判斷，直接按常規(guī)邏輯進行動作；當裝置“KRU”判據(jù)控制字為“1”時，表示裝置必須進行“KRU”判斷，只有判斷母線失壓不是被上一級穩(wěn)控裝置切除所致，且滿足“KRU”動作判據(jù)，備自投裝置才進行動作。

因此，備自投裝置需要進行四個動作判據(jù)：（1）裝置檢測到主供元件開關(guān)位置與合后位置信號不對應；（2）站內(nèi)任一非檢修母線電壓滿足重合閘波形，即母線電壓應滿足“有壓到無壓再到有壓”的過程，具體為母線三相電壓均低于無壓定值超過20 ms 后，在裝置啟動延時Tq內(nèi)，滿足任一母線的任一相電壓高于0.5Un超過40 ms；（3）任一檢修母線負序電壓大于負序電壓門檻值U1超過40 ms；（4）任一檢修母線零序電壓大于零序電壓門檻值3U0超過40 ms。如圖3 所示“KRU”動作判據(jù)邏輯圖。

圖3 “KRU”動作判據(jù)邏輯圖Fig.3 "KRU" action criterion logic diagram

“KRU”動作判據(jù)滿足后，如果系統(tǒng)無小電源供電，則所有判據(jù)不滿足后10 s 內(nèi)裝置滿足“無流無壓”條件時應動作，但是10 s 之后裝置需要重新進行“KRU”動作判別?！癒RU”動作判據(jù)滿足后，如果系統(tǒng)有小電源供電，能夠給以足夠的電壓支撐，裝置滿足“無流無壓”條件時應動作。

3 遠方備投應用實際案例分析

110 kV C 站與110 kV F 站備自投裝置型號為SCS-500J，110 kV D 站 與110 kV E 站 備 自 投 裝 置 型號為PCS-9654D-GD。主網(wǎng)接線方式如圖4 所示，220 kV A 站、110 kV C 站、110 kV D 站、110 kV E 站、110 kV F 站、220 kV B 站組成串供鏈路。實際方式運行要求為110 kV D 站和110 kV F 站為開環(huán)點。

圖4 主網(wǎng)接線示意圖Fig.4 Schematic diagram of main network connection

220 kV A 站發(fā)生3#主變跳閘事故，導致110 kV 變中開關(guān)被切除。導致220 kV A 站至110 kV C 站的110 kV AC 線 失 壓，220 kV A 站 至110 kV E 站 的110 kV AE 線失壓。

當110 kV AE 線失壓時，110 kV E 站備自投裝置檢測到母線Ⅰ無壓、母線Ⅱ無壓、110 kV AE 線跳閘、負壓滿足、零壓滿足、“KRU”動作判據(jù)滿足，110 kV E 站備自投動作跳110 kV AE 線，其動作報文如表2 所示。同時，110 kV F 站備自投裝置收右站通道E1 信息流，備自投動作合110 kV FE 線，110 kV E 站母線電壓恢復，備自投動作成功。其動作報文如表3 所示。

表2 110 kV E 站備自投裝置動作報文Tab.2 110 kV E station standby automatic switching device action message

表3 110 kV F 站備自投裝置動作報文Tab.3 110 kV F station standby automatic switching device action message

110 kV C 站作為非開環(huán)點，其備自投裝置動作報文如表4 所示，備自投裝置檢測到母線1、母線2 失壓，裝置啟動后，經(jīng)延時2 800 ms 檢測母線負序、零序電壓均滿足門檻值，裝置發(fā)跳令給110 kV AC 線，當檢測到110 kV AC 線開關(guān)在分位，向右站通道發(fā)E1 信息流。

表4 110 kV C 站備自投裝置動作報文Tab.4 110kV C station standby automatic switching device action message

110 kV D 站作為開環(huán)點，備自投裝置動作報文如表5 所示，110 kV D 站母線Ⅰ失壓，裝置檢測到110 kV CD 線跳閘，且負壓滿足、零壓滿足、“KRU”動作判據(jù)滿足，經(jīng)延時2 802 ms 裝置啟動，跟跳110 kV CD 線；3 102 ms 時 裝 置 發(fā) 合 閘 命 令 給110 kV ED 線；3 263 ms 時，母 線 電 壓 恢 復；3 285 ms 時，合110 kV CD 線；3 786 ms 時，母線電壓恢復，備投成功。

表5 110 kV D 站備自投裝置動作報文Tab.5 110 kV D station standby automatic switching device action message

在220 kV A 變電站與220 kV B 變電站之間的110 kV 站點部署備自投裝置，且具備遠方備投功能。在此次事件中，所有備自投都正確動作，無110 kV 變電站失壓。成功減少負荷損失和停電用戶，且無重要用戶及保供電用戶停電。

4 結(jié)論

本文提出應用于鏈式網(wǎng)絡(luò)的遠方備自投方案具有較強的實用性，并且能很好地解決傳統(tǒng)就地備自投裝置的局限性。通過建立站與站之間通信機制，將重要信息流進行實時傳遞，能解決串供網(wǎng)絡(luò)中站點失壓擴大問題，可提高電網(wǎng)系統(tǒng)供電可靠性。同時采用實際發(fā)生的案例的驗證，證明了此方案具有較高的工程使用價值，值得在電網(wǎng)系統(tǒng)進行推廣應用。