多模式自適應(yīng)新型區(qū)域備用電源自動投入方案的探討

黃鑫

（國網(wǎng)南昌供電公司，江西 南昌 330069）

備用電源自動投入（簡稱備自投）是提高供電可靠性的一種有效手段，適用于具備兩路及以上電源的接線方式，因此，在供電可靠性要求較高的地區(qū)廣泛建設(shè)兩路電源供電的單母分段或內(nèi)橋接線的變電站。但因線路走廊、土地資源等因素影響，早期電網(wǎng)建設(shè)時(shí)往往采用由1個220kV變電站送出的同桿并架或同溝敷設(shè)的雙路電源來提高所接帶110kV變電站的供電可靠性，該類供電方式雖然可以確保當(dāng)一路電源失壓時(shí)通過備自投自動將失壓部分轉(zhuǎn)供至另一路正常電源供電，但受到外破導(dǎo)致兩路電源同停的風(fēng)險(xiǎn)巨大，且當(dāng)一路電源故障時(shí)，經(jīng)常由于安全距離不足導(dǎo)致需要另一路電源陪停才可消缺，大大降低了該變電站的供電可靠性。

將110kV變電站串接在2座220kV變電站中間，形成“手拉手”式閉環(huán)連線開環(huán)運(yùn)行的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，再裝設(shè)區(qū)域備自投，可以很好地兼顧電網(wǎng)投資與供電可靠性。對于已經(jīng)采用雙路電源同桿并架或同溝敷設(shè)供電的110kV變電站，將由不同220kV變電站供電的110kV變電站進(jìn)行單回聯(lián)絡(luò)形成多回進(jìn)線的串接方式是實(shí)現(xiàn)雙電源供電的最優(yōu)方式，但當(dāng)前諸多文獻(xiàn)提出的區(qū)域備自投并不適用于此類接線方式。為此，筆者針對南昌電網(wǎng)實(shí)際情況，針對該類接線方式下的各類運(yùn)行方式提出了多模式自適應(yīng)新型區(qū)域備自投動作方案。

1 多回進(jìn)線串接方式

110kV變電站1、2分別由不同220kV變電站送出的進(jìn)線1、2進(jìn)行供電，通過聯(lián)絡(luò)線對接形成了多回進(jìn)線串接方式，如圖1所示。圖中的PT表示電壓互感器，DL表示斷路器。

圖1 多回進(jìn)線串接方式

考慮不能長期電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，聯(lián)絡(luò)線與同一段段母線的進(jìn)線不同時(shí)運(yùn)行?？紤]實(shí)時(shí)監(jiān)測聯(lián)絡(luò)線運(yùn)行情況，聯(lián)絡(luò)線始終保持帶電運(yùn)行。按照電網(wǎng)生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)行情況，該類主接線方式的變電站運(yùn)行方式分為正常方式和檢修方式2類。

1.1 正常方式

正常方式為110kV變電站的兩回進(jìn)線為主供電源，聯(lián)絡(luò)線處于送電空載狀態(tài)，分段開關(guān)處于熱備用狀態(tài)，按照聯(lián)絡(luò)線開關(guān)狀態(tài)分為2種，如圖2所示。

圖2 2種正常方式

1.2 檢修方式

檢修方式僅考慮一回進(jìn)線處于檢修即N-1方式，此時(shí)，變電站全站由另一回進(jìn)線供電或由另一回進(jìn)線與聯(lián)絡(luò)線共同供電，不考慮兩回進(jìn)線同時(shí)檢修時(shí)全站由聯(lián)絡(luò)線供電的運(yùn)行方式，共有5種運(yùn)行方式，如圖3所示。

圖3 5種檢修方式

2 備自投動作方案

2.1 備投通信方式

由于目前110kV線路光纖保護(hù)的廣泛投入，區(qū)域備自投之間的信息傳輸可以依靠光纖通道，光纖通信具備無誤差、傳輸速度快、傳輸容量大且不受外界電磁干擾等多方面優(yōu)勢，因此，采用光釬通信是站間區(qū)域備自投的最佳通信方式。

2.2 備投運(yùn)行方式

按照2種正常方式和5種檢修方式，將變電站1、2進(jìn)行方式組合，共計(jì)7×7=49種組合方式，排除聯(lián)絡(luò)線停運(yùn)、進(jìn)線與聯(lián)絡(luò)線同時(shí)運(yùn)行以及變電站未正常供電的組合方式后，符合電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的備自投適用運(yùn)行方式共計(jì)有24種，遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于常規(guī)“手拉手”式的6種運(yùn)行方式，具體運(yùn)行方式組合，如表1所示。

表1 運(yùn)行方式組合圖

2.3 備投啟動模式

備自投啟動模式分為就地分段備自投模式以及區(qū)域備自投模式，根據(jù)不同運(yùn)行方式下的不同跳閘情況自適應(yīng)啟動相應(yīng)模式。對于正常方式，一回進(jìn)線跳閘，優(yōu)先啟動就地分段備自投模式，若就地分段備自投動作不成功，再啟動區(qū)域備自投模式。對于各類檢修方式，自適應(yīng)啟動就地分段備自投模式或區(qū)域備自投模式。

設(shè)置7種備投方式的軟壓板進(jìn)行方式的投退，以便開展相關(guān)的傳動、調(diào)整和檢修等工作。引入母線PT三相電壓用于有壓、無壓判別，引入進(jìn)線、聯(lián)絡(luò)線三相電流防止母線PT故障造成備投誤動作。引入各開關(guān)的跳閘位置接點(diǎn)作為運(yùn)行方式的判別，引入各開關(guān)的合后位置信號作為各種運(yùn)行方式下的手跳閉鎖。區(qū)域備自投模式的充放電條件如下：

充電條件：（1）母線1、2均三相有壓；（2）聯(lián)絡(luò)線、對側(cè)母線2有壓；（3）開關(guān)狀態(tài)滿足相應(yīng)備投方式。

放電條件：（1）聯(lián)絡(luò)線、對側(cè)母線2不滿足有壓條件；（2）斷路器拒跳或位置異常；（3）開關(guān)狀態(tài)不滿足相應(yīng)備投方式；（4）沒有跳閘出口時(shí)，開關(guān)合后位置繼電器為0；（5）備自投方式的控制字或壓板退出；（6）備自投動作；（7）閉鎖備自投；（8）通道正常時(shí)，收到對側(cè)閉鎖區(qū)域備自投信號。

就地分段備自投模式充電條件不考第2點(diǎn)，放電條件不考慮第1、8點(diǎn)，其他與區(qū)域備自投模式相同。當(dāng)所有充電條件均滿足且所有放電條件均不滿足備自投經(jīng)延時(shí)充電，任一放電條件滿足備自投經(jīng)延時(shí)放電。

2.4 備投動作策略

以變電站1為例，對其在2種正常方式和5種檢修方式下的動作過程進(jìn)行詳細(xì)說明。

2.4.1 正常方式1

（1）當(dāng)進(jìn)線1跳閘，檢測進(jìn)線1無流、母線1無壓、進(jìn)線2有流、母線2有壓，啟動就地分段備自投模式，跳開DL1開關(guān)，延時(shí)合上分段DL3開關(guān)。（2）當(dāng)進(jìn)線2跳閘，檢測進(jìn)線2無流、母線2無壓、進(jìn)線1有流、母線1有壓，啟動就地分段備自投模式，跳開DL2開關(guān)，延時(shí)合上分段DL3開關(guān)。當(dāng)備自投發(fā)出合閘命令后，檢測DL3開關(guān)在分位、母線2無壓、對側(cè)母線2有壓、對側(cè)DL4開關(guān)在合位，啟動區(qū)域備自投動作模式，延時(shí)合上DL4開關(guān)。（3）當(dāng)進(jìn)線1、2同跳，檢測進(jìn)線1無流、母線1無壓、進(jìn)線2無流、母線2無壓、對側(cè)母線2有壓、對側(cè)DL4開關(guān)在合位，啟動區(qū)域備自投模式，跳開DL1、DL2，延時(shí)合上DL4開關(guān)。

2.4.2 正常方式2

（1）當(dāng)進(jìn)線1跳閘，檢測進(jìn)線1無流、母線1無壓、進(jìn)線2有流、母線2有壓，啟動就地分段備自投模式，跳開DL1開關(guān)，延時(shí)合上分段DL3開關(guān)。（2）當(dāng)進(jìn)線2跳閘，檢測進(jìn)線2無流、母線2無壓、進(jìn)線1有流、母線1有壓，啟動就地分段備自投模式，跳開DL2開關(guān)，延時(shí)合上分段DL3開關(guān)。當(dāng)備自投發(fā)出合閘命令后，檢測DL3開關(guān)在分位、母線2無壓、對側(cè)母線2有壓、DL4開關(guān)在合位，啟動區(qū)域備自投動作模式，延時(shí)合上對側(cè)DL4開關(guān)。（3）當(dāng)進(jìn)線1、2同跳，檢測進(jìn)線1無流、母線1無壓、進(jìn)線2無流、母線2無壓、對側(cè)母線2有壓、DL4開關(guān)在合位，啟動區(qū)域備自投模式，跳開DL1、DL2，延時(shí)合上對側(cè)DL4開關(guān)。

2.4.3 檢修方式1

當(dāng)進(jìn)線2跳閘，檢測進(jìn)線2無流、母線1無壓、母線2無壓、對側(cè)母線2有壓、對側(cè)DL4開關(guān)合位，啟動區(qū)域備自投模式，跳開DL2開關(guān)，延時(shí)合上DL4開關(guān)。

2.4.4 檢修方式2

當(dāng)進(jìn)線2跳閘，檢測進(jìn)線2無流、母線1無壓、母線2無壓、對側(cè)母線2有壓、對側(cè)DL4開關(guān)分位，啟動區(qū)域備自投模式，跳開DL2開關(guān)，延時(shí)合上對側(cè)DL4開關(guān)。

2.4.5 檢修方式3

當(dāng)進(jìn)線1跳閘，檢測進(jìn)線1無流、母線1無壓、母線2無壓、對側(cè)母線2有壓、對側(cè)DL4開關(guān)合位，啟動區(qū)域備自投模式，跳開DL1開關(guān)，延時(shí)合上DL4開關(guān)。

2.4.6 檢修方式4

當(dāng)進(jìn)線1跳閘，檢測進(jìn)線1無流、母線1無壓、母線2無壓、對側(cè)母線2有壓、對側(cè)DL4開關(guān)分位，啟動區(qū)域備自投模式，跳開DL1開關(guān)，延時(shí)合上對側(cè)DL4開關(guān)。

2.4.7 檢修方式5

（1）當(dāng)進(jìn)線1跳閘，檢測進(jìn)線1無流、母線1無壓、聯(lián)絡(luò)線有流、母線2有壓，啟動就地分段備自投模式，跳開DL1開關(guān)，延時(shí)合上分段DL3開關(guān)。

（2）聯(lián)絡(luò)線跳閘，檢測聯(lián)絡(luò)線無流、母線2無壓、進(jìn)線1有流、母線1有壓，啟動就地分段備自投模式，跳開DL1開關(guān)，延時(shí)合上分段DL3開關(guān)。

（3）當(dāng)進(jìn)線1、聯(lián)絡(luò)線同跳，檢測進(jìn)線1無流、聯(lián)絡(luò)2無流、母線1無壓、母線2無壓，備自投不啟動。

3 結(jié)語

本文針對當(dāng)前提出的區(qū)域備自投無法適用的多回進(jìn)線串接的接線方式，全面列舉了該類接線方式下符合電網(wǎng)生產(chǎn)實(shí)際的運(yùn)行方式，提出了不同運(yùn)行方式下備自投不同優(yōu)先級的啟動模式，針對各類運(yùn)行方式逐一探討了備自投的動作策略，極大地提高了正常運(yùn)行方式的供電可靠性，有效地保障了各類檢修方式的供電可靠性，較當(dāng)前提出的區(qū)域備自投適用性更廣泛，具有較好的工程應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值。