配电网电源备用自投方案及使用研究

梁国斌　赵　尚

(青岛海洋电气设备检测有限公司,山东 青岛 266101)

1　引言

目前，随着电力自动化的迅速发展，对电力供电的可靠性要求也越来越迫切，为了保证电网的可靠供电，配电网一般都采用电源备用自投方案，即当主供电源发生故障时，能够跳开主供电源开关，投入备用电源开关。毋容置疑，电源备用自投方案对于电网发生故障时快速恢复供电至关重要，然而因其方案和接入判据的选择不当，会导致电源备用自投装置误判失灵，从而造成断路器拒动、误动甚至两路电源的不同期并列等事故的发生。本文基于35kV、10kV配电网多种电源备用自投供电方案和接入电源备用自投装置的各种判据的分析研究，对电源备用自投方案的使用具有重要的意义。

2　电源备用自投原理及方案

备用电源自投装置是当工作电源因故障或其他原因失电后，能够自动而迅速地将备用电源投入到工作中，从而使用户不至于被停电的一种自动装置，简称备自投装置。备自投装置是电源备用自投方案的主要设备，电源备用自投方案有母联备自投、线路备自投、桥被投、变压器被投等。配电网中最常用的电源备用自投方案主要是母联备自投、线路备自投，方案分析如下。

2.1　母联备自投

图1　母联备自投方案

对于母联备自投方案如图1所示，正常运行模式下，每条进线各带一段母线，如1#进线给I母线供电，2#进线给II母线供电，两条进线开关1DL、2DL在合闸位置，母联开关DL在分闸位置。若其中一条进线故障失电，经过备自投装置判断后，发出命令跳开失电线路开关，合闸母联开关DL，保证连续供电性,当失电进线回复电压时，备自投装置跳开母联开关，合上失电进线开关，完成自复供电。

2.1.1自投模式

备自投逻辑模拟电容器充放电模式，自投充电通常条件通常为：

(1)1DL、2DL进线开关在合位且母联开关DL在分位；

(2)I母线、II母线均有电压；

(3)1#、2#进线均有电压。

以上条件均满足后，经延时后完成充电。

放电通常条件为：

(1)外部有闭锁条件；

(2)母联开关DL在合位；

(3)母线、II母线均无电压；

(4)1#、2#进线均无电压。

满足上述任一条件，立刻放电。

备用电源启动条件(判据)，以1#进线失电为例说明：

(1)满足备自投装置所有充电条件，充电完成；

(2)1#进线无电压；

(3)I母线无电压；

(4)1#进线无电流。

当上述所有条件满足后，备自投装置延时跳开1#进线1DL开关，并确认1DL开关跳闸成功后，延时合闸母联开关DL。至此，电源备用自投成功。2#进线失电自投模式同理，此处不再赘述。

2.1.2自复模式

自复充电通常条件为：

(1)母联开关DL处于合位；

(2)1#、2#进线开关1DL、2DL处于不同位置；

(3)I母线、II母线均有电压；

(4)1#、2#进线均有电压。

以上条件均满足后，经延时后完成充电。

自复放电通常条件为：

(5)外部有闭锁条件；

(6)母联开关DL在分位；

(7)I母线、II母线均无电压；

(8)1#、2#进线均无电压。

满足上述任一条件，立刻放电。

当自复充电完成后，备自投装置首先延时跳开母联开关DL，然后合上处于分闸位置的进线开关，完成自复送电过程。

2.2　线路备自投

对于线路备自投方案如图2所示，正常运行模式下，一路进线为主供电源一路进线为备用电源，本文以1#进线为主供电源，2#进线为备用电源举例分析，反之2#进线为主供电源，1#进线为备用电源同理，此处不再赘述。当1#进线故障失电，经过备自投装置判断后，发出命令跳开1#线路开关1DL，合闸2#线路开关2DL，保证连续供电性,当失电的1#进线回复电压时，装置跳开2#线路开关2DL，合上1#线路开关1DL，完成自复供电。

图2　线路备自投方案

2.2.1自投模式

备自投逻辑模拟电容器充放电模式，自投通常充电条件为：

(1)1DL开关在合位，2DL开关在分位；

(2)1#、2#进线均有三相电压；

(3)母线有电压。

以上条件均满足后，经延时后完成充电。

放电通常条件为：

(1)外部有闭锁条件；

(2)2#进线均无电压；

(3)1#、2#进线开关位置相同(1DL、2DL同时在合位或分位)。

满足上述任一条件，立刻放电。

备用电源启动条件(判据)为：

(1)充电完成；

(2)1#进线无电压且无电流；

(3)母线无电压；

(4)2#进线有电压。

当上述所有条件满足后，备自投装置延时跳开1#进线1DL开关，并确认1DL开关跳闸成功后，延时合闸2#进线2DL开关。至此，电源备用自投成功。

2.2.2自复模式

自复充电通常条件为：

(1)1#进线开关1DL处于分位；

(2)1#进线有电压；

(3)2#进线开关处于合位。

以上条件均满足后，经延时后完成充电。

自复放电通常条件为：

(1)外部有闭锁条件；

(2)1#、2#进线开关位置相同(1DL、2DL同时在合位或分位)；

(3)2#进线无电压。

满足上述任一条件，立刻放电。

当自复充电完成后，装置首先延时跳开2#进线开关2DL，然后合上处于分闸位置的1#进线开关1DL，完成自复送电过程。

3　电源备用自投的几种判据分析

3.1　进线回路电流I1、I2

备自投装置，通常需要采集1#、2#进线回路电流I1、I2用于“无压且无流启动备自投”作用，一般使用电流互感器的测量级绕组采取I1、I2，但目前有的备自投装置更加完善，I1、I2电流可作“进线过流闭锁备自投”功能，此时需要注意使用电流互感器的保护级绕组采取I1、I2。原因为，“进线过流闭锁备自投”整定电流值较大，若此电流采自测量绕组将有可能导致电流互感器饱和，无法准确采集一次值，失去“进线过流闭锁备自投”功能。

另外，进线回路电流I1、I2可以防止电压互感器断线后备自投装置误动作。

3.2　主供电失电判断开关跳开

为防止备自投对线路倒送电，不论进线开关是否断开，备自投延时启动后都应再跳一次该开关，并检查该开关跳位辅助触点作为启动备用电源开关合闸的必要条件。

3.3　进线电压

进线电压主要用来检测退出供电的进线线路是否来电，为备自投装置‘自复’供电提供判据，一般使用进线电压互感器采样进线电压，在设计和使用中，若对进线电压互感器无其他要求，可以使用带电显示器辅助触点来判断进线侧是否来电，这样可以节省两路进线电压互感器。

3.4　其他闭锁条件的分析

手动操作、装置内部故障、线路故障跳闸后备自投误合在故障上等情况均应考虑闭锁备自投装置。

4　结语

电源备用自投方案和方式较多，但是目的都是为了保证用电负荷的可靠连续供电，设计良好的电源备用自投方案应该是在满足常见运行方式下，充分考虑相关环节，并结合具体备自投装置考虑，在系统可靠性与装置可靠性间取得合理的优化。

[1] 国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2] 江苏省电力公司.电力系统继电保护原理与实用技术[M].北京：中国电力出版社，2008.