110kV变电站备自投的应用研究作者：陈红许来源：《华中电力》2013年第04期摘要：本文针对广州地区110kV变电站的典型主接线形式，分析了备自投动作的逻辑方案，并且指出了备自投逻辑特点，对备自投实现方式进行了分析，通过对两种备自投实现方式进行了分析和比较，确定了一种比较好的备自投实现方式。
还提出了备自投设计实施过程中需要注意的问题，并且提出了相应建议。
最后还对备自投实现方式的变化进行了展望。
关键词：备自投；配置；逻辑一、前言随着电力系统的发展，为了确保电力系统安全稳定运行，进一步减少电网故障对用户的影响，提高电力用户、特别是重要用户的供电可靠性和连续性，备自投装置在电网中起着越来越重要的作用。
备自投装置是当工作电源由于故障或其他原因失去时，能够迅速的投入备用电源，避免了用户由于停电造成的损失。
目前110kV变电站的备自投主要有分段备自投和进线备自投方式，而分段备自投和进线备自投方式比较简单，本文主要以广州地区的典型主接线形式，分析和研究广州地区备自投的特点，广州地区的110kV变电站的典型接线为终期规模三台主变，其中110kV侧为线路变压器组接线，10kV侧为单母分四分段接线，其中二号主变为双分支，设两个10kV分段开关[1]。
（详见图1）目前电力系统是按N-1的原则来设计，又称单一故障安全准则。
按照这一准则，电力系统的N个元件中的任一独立元件（输电线路、变压器等）发生故障而被切除后，应不造成因其他线路过负荷跳闸而导致用户停电；不破坏系统的稳定性，不出现电压崩溃等事故[2]。
因此当一台主变停运或线路故障跳闸后，其它两台主变可以负担起全部负荷，这样正常运行时主变的负荷率大概在2/3。
该接线方案只要任何一条线路或主变发生故障的情况下，都有可能造成一段10kV母线失压，而110kV线路出现故障的几率比较高，因此需要解决10kV母线失压的问题，因此需要在10kV侧配置备自投装置，备自投装置需要完成恢复母线电压，同时还要完成负荷的均匀分配，不致造成主变的过负荷。
当主变过负荷时，还要完成切除部分不重要负荷的能力。
二、备自投逻辑变电站的运行方式为：#1主变带10kV I段母线、#2主变带10kV IIA段和IIB段母线、#3主变带10kV III段母线运行，3DL和6DL分段开关断开，备自投方式为暗备用方式[3]。
目前通常备自投按#2主变低压侧双分支为界2台配置。
1、备自投充电和放电条件：由运行方式可得出备自投的充电条件为：（1）备自投装置功能压板投入；（2）1DL、2DL在合位，3DL在分位；（3）Ⅰ母线有电压，IIA母线有电压；（4）无闭锁量开入。
满足上述充电条件15秒后后，则备自投装置显示充电完毕[4]，备自投功能投入，可以进行启动和动作过程判断。
备自投放电条件：放电条件即闭锁条件，通常发生在备自投装置充电条件不满足或有外部闭锁量开入的情况下：（1）备自投装置功能压板退出；（2）手动或远方跳开1DL、2DL；（3）外部闭锁量开入。
备自投装置设置外部闭锁量开入是为了避免自投在故障上。
10kV母线故障时若投入备用电源，将造成带故障合闸，造成对设备的进一步冲击，因此当主变保护10kV侧后备动作后需要闭锁备自投装置[5]。
2、备自投的动作条件为：（1）当I母线无压，IL1进线无流时，备自投装置充电正常，备自投动作跳1DL，判1DL 在分位，合上3DL，判3DL合位，然后再跳4DL，判4DL为分位，然后再合6DL，判6DL合位，备自投动作成功。
这时#2主变带I段和IIA段母线，#3主变带III段和IIB段母线负荷，负荷比较平均的分配给2台变压器，在备自投的动作过程中，如果有任一步骤没有成功，如跳闸发出后，没有位置返回，备自投马上放电，同时报备自投动作失败。
（2）当IIA母线无压，IL2进线无流，备自投装置充电正常，备自投动作跳2DL，判2DL在分位，合上3DL。
这时通常IIB母线也无压，IL3进线也无流，由#2备自投完成相应动作。
这时#1主变带I段和IIA段母线，#3主变带III段和IIB段母线负荷，负荷比较平均的分配给2台变压器。
（3）上述备自投动作完成后，根据设定的过负荷定值条件，如果电流超过过负荷定值，则由备自投切掉部分不重要的线路。
#2备自投的逻辑方案与#1备自投完全一样。
三、备自投的实现方式目前完成该功能通常需要配置2台备自投装置，虽然配置的备自投的数量相同，但是实现的方式不同。
1、方式一：#1备自投完成对1DL、2DL、3DL的控制，而#2备自投完成4DL、5DL、6DL的控制，当II段（包含IIA段母线和II段母线）母线失压时，#1备自投和#2备自投分别动作，完成相应的备自投功能，二者之间没有联系；当I段母线失压时，#1备自投完成动作后（即跳1DL开关，合3DL）成功后，输出一付接点信号至#2备自投，由#2备自投完成跳4DL，合6DL功能。
该方式需要2台备自投的配合才能完成备自投的负荷均分功能。
当III段母线失压时，#2备自投完成相应功能（即跳5DL开关，合6DL）成功后，也要输出一副信号接点至#1备自投，由#1备自投完成跳2DL，合3DL功能[6]。
2、方式二：#1备自投完成对1DL、2DL、3DL、4DL、6DL的控制，而#2备自投完成4DL、5DL、6DL、2DL、3DL的控制，当II段（包含IIA段母线和II段母线）母线失压时，#1备自投和#2备自投分别动作，完成相应的备自投功能；当I段母线失压时，#1备自投需要完成跳1DL开关，合3DL，跳4DL，合6DL的功能。
当III段母线失压时，#2备自投需要完成跳5DL，合6DL，跳2DL，合3DL。
不需要2台备自投的配合就能完成备自投的负荷均分功能。
2台备自投之间没有任何联系[7]。
3、两种备自投方式的对比：首先从接线的复杂程度看，方式二显然比较复杂，方式二比方式一要多跳合2台开关，而方式一对断路器控制的划分更为清晰；其次从可靠性上看，方式一需要两台备自投的配合才能完成负荷均分功能，因此对整个10kV的运行状态有很好的监控，而方式二单台备自投即可完成备自投的负荷均分功能，两台备自投完全独立，但备自投跳相邻进线时，采用直跳方式，而没有考虑相邻侧运行情况，因此方式一的可靠性稍高一点；最后从运行维护方面看，显然方式二需要维护的工作量要比方案一要大一些。
通过以上分析比较，可以确定备自投方式一比较好。
四、问题和建议1、备自投的手动跳闸（或遥控跳闸）闭锁与备自投的配合问题，现在备自投厂家基本采用采集合后继电器的合位接点的方式来实现。
该继电器动作特点为，手动合闸（遥控合闸）时，该继电器接点闭合，备自投开始充电；当手动跳闸（遥控跳闸）时，该继电器接点返回，备自投马上放电[8]。
而有的保护厂家的操作箱中没有该合后继电器，因此只能采用手动跳闸（遥控跳闸）的接点直接来闭锁备自投，同时备自投的合后位置开入不能悬空，需要把开入正电源短接至该开入上去，否则备自投将无法充电。
（详见图2）图2：备自投开入接线图2、间隔接入顺序为：#1备自投的接入顺序为#1主变和#2主变IIA侧；对于#2备自投接入顺序则为#3主变和#2主变IIB侧，#2备自投的接入顺序不能颠倒，否则可能造成备自投动作错误，本来不需要启动负荷均分的，反而启动负荷均分功能。
3、输入备自投装置的断路器位置建议不要采用操作箱的辅助触点，操作箱的辅助触点容易受到的跳合闸回路影响，不能完全真实的反应断路器的实际位置，比如有的断路器采用的是弹簧储能接点，当弹簧开始储能时，合闸回路是断开的，只有储满能后才能导通，因此可能造成失去跳闸位置，造成备自投逻辑判断错误，因此建议采用断路器的辅助触点。
另外由于备自投方式二2DL、3DL、4DL、6DL需要分别提供两套断路器的辅助常闭辅助触点至备自投，因此还需要核实断路器的辅助触点的数量是否满足要求。
4、备自投跳闸输出的接点应接至操作箱的保护跳闸入口，而不能接至操作箱的手动跳闸（遥控跳闸）入口，由于手动跳闸（遥控跳闸）启动跳闸的同时，还有一付接点去了备自投闭锁开入，从而造成备自投放电，无法执行后面的逻辑操作[9]。
五、结论总之，随着社会的发展和进步，对电力供应的安全性和持续性提出更高的要求，目前备自投在变电站中实际运行良好，正确完成电源自动投入成功率比较高，取得了良好的经济和社会效益，但备自投接线复杂，涉及的断路器比较多，运行维护比较复杂，增加了运行维护的工作量，而运行维护的好坏，同时影响了备自投的正确动作率。
随着数字化技术发展，备自投实现的方式也将发生巨大变化，开关量、模拟量及跳合闸信号均采用在网络中传输[10]，备自投的外围接线将完全取消，将大大减轻了运行维护的工作量，能够更好的保证备自投的正确动作，从而更好的保证了用户供电的可靠性和连续性。
参考文献：[1] 中国南方电网公司输变电工程标准设计V1.0[M].电力.2013.04；[2] DL/T50703-2001电力系统安全稳定导则[S]. 电力. 2001. 07 ；[3]李彦梅. 电力系统继电保护与自动化[M]. 电力. 2012. 03；[4] 熊为群，陶然. 继电保护自动装置及二次回路[M]. 电力. 2011. 03 ；[5] GB/T 14285-2006 继电保护和安全自动装置技术规程[S]. 人民. 2006. 11 ；[6] RCS-9653备用电源自投装置.南京南瑞继电保电气电气有限公司2012.06；[7] ISA-358G备用电源自动投入装置.长圆深瑞继电保电气电气有限公司2013.01；[8] 李凤荣. 电力系统自动装置[M]. 机械工业. 2011. 08 ；[9] GB/T 50062-2008电力装置的继电保护和自动装置设计规范[S]. 计划. 2009. 04 ；[10] Q/CSG 11006-2009 数字化变电站技术规范[S]. 电力. 2009. 11；。