许继电气股份有限公司 孙运乾 徐艳艳 张雪咏 王晓娟

引言

现代化社会发展趋势下我国社会经济有了跨越式发展及实质化变革，供电稳定性逐渐成为国民生活及企业生产中的重要组成部分，如何保障电力企业供电稳定性成为广大学者积极讨论的重要话题，其中备自投装置可以在有效的时间内不间断供电，对促进供电企业经济效益最大化及保障供电稳定性而言具有现实意义。据此，本文对110kV变电站备自投装置的应用进行讨论。

1 110kV变电站备自投装置逻辑分析

1.1 110kV备自投装置介绍

变电站110kV备自投装置通常所选用的备用电源有厂家直接供应，并且该电源可以在并且在工作的过程中，自行进行电源的装载。变电站备自投装置所使用的电源通常供应于变电站主供应电源故障或复合母线失压状态下，该备自投装置可以在待机状态自行判断变电站是否出现故障或失压，若出现上述问题，那么备自投装置便会启动，第一时间启用备用电源并向变电站内部的失压母线进行供电，备自投装置在具体运行中以下述原则开展工作：

备自投装置应具有一定独立性，变电站所使用的备自投装置在设计过程中，需要通过测控装置的分离处置，确保主电源在失压后，备用电源可以第一时间接入主电源中工作；为防止母线电压短时间降低，备用自投设备应该设定延迟，并且比切断外部故障所需的最长时间更长；当主供电源进线断路器被人为切断时，需要闭锁备自投设备，与手动切断线路断路器闭锁重合闸原理一样，断路器合后位置接点引入到备用自投装置的闭锁开入上，在进线遥控或现场手动拉开断路器时，接点从“0”变为“1”，备用自投设备放电；备自投设备动作时，必须保证后备电源带电并且没有其他闭锁条件[1]。在一般条件下，备用自投设备必须在任何时候都要确保线路带电，避免变电站中所使用的备自投装置在待机状态下出现短时状态延时放电。

1.2 110kV备自投装置的基本逻辑

1.2.1 有压、无压条件及进线无流条件

变电站内部母线出现有压条件后，那么会使得备自投装置在设置过程中对于 Ubc和uac中自动设定母线为有压定值状态，通过这一状态便可以判别母线及系统中，任一相是否处于带电状态；若备自投装置所采集的线电压Uab、Ubc与Uac均大于该母线有压定值时，则判定母线或系统为三相带电状态，进线有压，即进线的TV电压高于进线的设定电压，用以判断进线有无电压。

1.3 110kV变电站备自投装置应用方式

1.3.1 分段备自投方式

如图1所示，I段母线与II甲段母线互为暗备用，IV段母线与V段母线互相为暗备用。（通常情况下，没有负荷的备用电力叫做明备用，有负荷的备用电力叫做暗备用，两个并联的母线，可以通过热后备断路器进行交换。）以下举例说明QF5分段断路器备投逻辑。

图1 分段备自投方式主接线示意图

1.3.2 分段备自投装置动作逻辑

1.3.2.1 I段母线

备自投启动。备自投设备在I段母线无压和QF1断路器无流的情况下，备自投装置启动。

跳开主供电源进线。在备自投设备启动后，通过延迟发送QF1断路器跳闸指令，并发出“备自投设备跳QF1断路器动作信号”。如果在跳闸等待期间QF1断路器处于分开状态，则立即进行下一阶段；如果在跳闸等待期已过，QF1断路器仍然处于闭合状态，则设备将会放电并返回。

合上QF5断路器。确定QF1断路器跳开后，QF1断路器的跳闸指令被终止。如果备投设备投入“切其它设备”的控制字，那么设备就会发出切断其它设备的指令，在断开等待期间，如果设备被切断，将继续进行下一步骤。经延时发QF5断路器的合闸指令，并发出“备自投设备合QF5断路器动作”的指令。均衡负载功能判断。当“均分负荷”键关闭时，QF5备自投设备逻辑完成。如果输入“均分负荷”控制字，设备探测到QF5断路器合上，则设备侦测QF5断路器闭合， III级母线有压后断开QF3，设定“备用自投装置跳QF3断路器动作”信号，或直接将“均分负荷”发送至QF6备用自投设备，备自投设备逻辑完成，QF6备自投设备继续进行均分负载。

1.3.2.2 II甲段母线

I段母线的暗备操作逻辑与II甲段母线一样，没有均衡负载的作用。

2 变压器备自投方式

变压器备自投方式主接线示意图如图2所示。

从图2可以看出，A站备自投装置的变压器备自投方式主要用于两台变压器互为明备用。

图2 变压器备自投方式主接线示意图

2.1 变压器备自投模式操作逻辑

2.1.1 T1变压器运行、T2变压器明备用

当变电站中的备自投装置在待机状态下被重新启用后，那么便可以检测到该变电站母线1段，不会出现失压状态，并且母线二段出现失压状态，且无电流通过，此时备自投装置会在静默后自行启动。合上QF2断路器。确认QF4断路器已合上，并发出QF2断路器合闸脉冲，并发出“备自投装置合QF2断路器动作”信号。在跳开主攻电源线路后，可以选择断路器调控变电站中的备自投装置，当装置一旦启用后，那么便会出现QF1断路器经过短暂的延时跳闸，进而发出电流信号“备自投装置QF1断路器工作”，此时若开关处于跳闸状态，那么变电站内部的断路店员则会通过分相，向变电站内部发出指令，此时需要切除连接的断路器，保证装置进入下一工作状态。

备自逻辑完成。在满足故障后加速切的情况下，QF2断路器被切断，设备判断自动投递逻辑失败，否则进行下一步骤。确认QF2断路器已成功关机，如果在“准备就绪等待延迟”中，设备已完成自动启动。备自投设备发出“T2变压器明备成功”的信号，以备自投设备逻辑。

以上应用实例只针对运行变压器自身故障造成的母线失压，实际应用中还存在变压器后备保护动作和分段偷跳两种备投模式，下面对以下情况做简单概述。

分段偷跳模式：QF5分段断路器处于跳闸位置并且无流，II段母线三线无压，T2电源有压（T2电源有压控制字投入），则补跳QF5分段断路器，如果联切功能投入时，同时跳开联切的断路器；确认QF5分段断路器跳开后，合上T2电源QF4高压侧断路器，确认T2电源QF4高压侧断路器在合位后，备投装置再合上T2电源QF2断路器。

主变后备保护动作模式：T1后备保护动作，I段II段母线电压三线均无压，T1电源无流，T2电源有压（T2电源有压控制字投入），则补跳QF5分段断路器，若此时联切功能投入则同时跳需要联切的断路器；确认QF5分段断路器跳开后，合T2电源QF4高压侧断路器，确认T2电源QF4断路器在合位后，备投装置再合上T2电源QF2断路器。

如果备投启动跳QF1、QF5分段断路器,在设定的时间段内检测到QF1、QF5断路器合位不消失，设备会延时报“备自投QF1断路器拒跳”或“备自投QF5断路器拒跳”，装置放电返回。

2.1.2 T1变压器明备用，T2变压器运行

“T1变压器明备用、T2变压器运行”动作逻辑同“T2变压器明备用、T1变压器运行”动作逻辑。

2.2 进线备自投方式

2.2.1 进线备自投方式主接线

进线备自投方式主接线如图3所示。

从图3可以看出，进线备自投方式主要用于两条独立进线间互为明备用的情况下。

图3 进线备自投方式主接线示意图

2.2.2 进线备自投方式动作

2.2.2.1 进线L1运行、进线L2备用

当I段母线、II母线无压，U2有压且I1无流时，等待延时后备自投装置启动。

跳开主供电源进线。在备自投设备启动后，通过延时跳出QF1断路器，并同时发出“备自投装置跳QF1断路器”动作信号。如果QF1断路器在等待跳闸期间处于分位状态，则设备逻辑将直接进行下一阶段；如果在跳闸等待期已过，QF1断路器仍然处于闭合状态，装置放电返回。

变电站内部的备自投装置要想进入运行状态，那么必然需要将变电站内部电源主线路切断，如上图只有将QF1断路器跳开后，确保KFC断路器跳闸指令终止，这样设备便可以发出切断设备后的其他指令信号[2]。

合上QF2断路器器。经延时设备发出QF2断路器的合闸指令，并发送合QF2断路器的动作。

备自投装置在逻辑完成过后，便可以通过内部所自行设置的程序，在变电站内部线路出现故障后加速阶段。当变电站内部QF2断路器被切断后，那么便会显示断路器逻辑失败，进而造成装置无法进入下一环节，母线恢复有电压，备自投设备发出“进线L2备投成功”信号，备自投逻辑完成。

2.2.2.2 进线L1备用、进线L2运行

“进线L1备用、进线L2运行”动作逻辑同“进线L1运行、进线L2备用”动作逻辑。

3 结语

综上所述，对110kV变电站备自投装置逻辑及备自投装置基本原理进行分析的基础上，介绍了备自投装置的三种常用方式，并演示了每种备自投方式的动作逻辑，旨在为我国变电站备自投装置应用提供理论指导。