1、PLA T 一种高可靠性的主接线方案及其备用电源自投方式何学东，王伟刚，陈志鹏(国电自动化研究院,江苏省南京市 210003)摘 要： 介绍了一种高可靠性的适合带重要负荷的主接线方案以及该主接线的备自投方案。该方案对于重要负荷提供两组备用电源，大大提高了其可靠性。该方案已在北京一些工程中得到应用。关键词： 可靠性 配电站 备用电源自投 0 引言配电是电力系统发电、输电的最终目的，因而配电的可靠性尤其是重要负荷的配电可靠性越发受到各方面的重视。合理的电气主接线方案是可靠配电的基础，选用合适的备用电源自投逻辑是提高配电可靠性的关键途径。单母线分段式的内桥接线是一种常见的主接线，这种主接线既可以实现
2、两母线之间的分段自投，又可以实现两进线之间的互投，运行比较灵活。但是这种主接线方案只有一路备用电源，如果该备用电源本身失电或者检修就会使备自投失去功能，从而使所带负荷失电，这是一些重要负荷所不允许的。为此对原有的主接线进行了修改，采用了如下的主接线方案。1 中心配电站备用电源自投方案中心配电站的典型接线见图 1。图 1 中心配电站的典型接线Fig.1 Typical connection of central distribution1.1 10kV 中心配电站系统运行方式方式一（即系统正常工作状态）：#1 进线断路器 A 和#2 进线断路器 B 合上，分段断路器C 断开；备用电源进线断路器
3、D 接于 10kV（I）段, 馈线断路器 E 接于 10kV（II）段，其运行方式固定为断路器 D 断开，断路器 E 合上（断路器 E 与备投无关后文不再述及）。方式二：#1 进线断路器 A 和#2 进线断路器 B 合上，分段断路器 C 断开；备用电源进线断路器 D 检修。方式三：备用电源进线断路器 D 和#2 进线断路器 B 合上，分段断路器 C 断开；#1 进线断路器 A 检修。1.2 各种运行方式对备用电源自投的要求方式一对备用电源自投的要求：a. 10kV（I）段由#1 进线 A 供电，若#1 进线故障，其保护动作信号不跳本断路器，而去闭锁备用进线断路器 D 和分段断路器 C 的备用自
4、投。即为确保发生 10kV 母线故障时另一段母线的安全运行，断路器 D 和 C 均不自投。同样，10kV（II）段由#2 进线 B 供电，若#2 进线故障，其保护动作信号不跳本断路器，而去闭锁 10kV 分段断路器 C 的备用自投。b. 若 10kV（I）段失电时，断路器 D 和断路器 C 的备用自投装置未收到#1 进线断路器 A的保护动作闭锁信号，则当备用自投检测条件满足后，断路器 D 将执行备用自投，若断路器 D 自投不成功，则启动断路器 C 的备用自投装置检测备用自投条件，条件满足后执行备用自投。c. 若 10kV（II）段失电时，断路器 C 的备用自投装置未收到 #2 进线断路器的保护
5、动作闭锁信号，则当备用自投检测条件满足后，断路器 C 执行备用自投。方式二对备用电源自投的要求：a. 若#1（#2）电源进线 A（B ）故障，其保护动作信号不跳本断路器，而去闭锁分段断路器 C 的备用自投。b. 若 10kV（I）（II）段失电时，断路器 C 的备用自投装置未收到 #1（#2 ）电源进线断路器 A（B ）的保护动作闭锁信号，则当备用自投检测条件满足后，断路器 C 将执行备用自投。方式三对备用电源自投的要求：a. 若电源进线 D（B）故障，其保护动作信号不跳本断路器，而去闭锁分段断路器 C 的备用自投。b. 若 10kV（I）（II）段失电时，断路器 C 的备用自投装置未收到电源
6、进线断路器D（B）的保护动作闭锁信号，则当备用自投检测条件满足后，断路器 C 将执行备用自投。1.3 10kV 分段断路器 C 备用电源自投装置功能技术要求装置应能满足方式一、方式二和方式三的备自投要求，因方式二和方式三可以看成方式一部分过程，本节主要针对方式一讲述，方式一对备用电源自投的要求见上述。a. C 备投装置应引入的模拟量和开入量引入 10kV（I）段和 10kV（ II）段的母线 PT 电压、工作电源进线 A 和 B 的 PT 电压、以及 10kV（I）段备用电源进线 D 的 PT 电压，用于有压、无压判别；引入断路器 A、断路器 B、断路器 D 和断路器 C 的跳闸位置接点及合闸
7、后位置接点，用于系统运行方式判别，自投准备及自投动作；引入断路器 A、断路器 B 和断路器 D 的保护动作接点，在发生10kV 母线故障时闭锁分段断路器 C 的备用自投；引入 D 备投装置发出的允许自投开入，在 D 自投不成功时启动断路器 C 备投。b. C 装置实现备用电源自投的条件检无压条件(用于工作电源断路器未跳开时 )：10kV（I）段无压检查条件为：10kV（I ）段母线 PT 电压和 10kV（I ）段工作电源进线 A的 PT 电压为“与”条件或 10kV（I）段母线 PT 电压和 10kV（I ）段备用电源进线 D 的 PT电压为“与” 条件。10kV（II）段无压检查条件为：1
8、0kV（II）段母线 PT 电压和 10kV（II ）段工作电源进线B 的 PT 电压为“与”条件。此“与” 条件用来防止 PT 三相断线后造成分段断路器 C 的误自投。检有压条件：10kV（II）段母线 PT 有电压或 10kV（I ）段母线 PT 有电压；检断路器跳闸完成：有 TWJ=1 开入。检允许自投开入：与断路器 D 备自投配合时，需检查到允许自投开入，才启动备自投动作逻辑。c. C 装置备自投动作逻辑断路器 C 的备用自投装置没有收到断路器 A（D）或断路器 B 的保护闭锁信号，断路器 C应执行备用自投：断路器 A 因误操作或操作机构故障而跳闸，断路器 A 已由 “合位”变为“跳位
9、” ，则装置应检查 10kV（I）段无压，检查 10kV（II）段有压，并检查到允许自投开入，自投条件满足，断路器 C 执行备用自投，使断路器 C 合闸。因断路器 A 的上级断路器跳闸（包括正常跳闸或故障跳闸）而使 10kV（I）段失电时，装置以“与” 条件检无压检查到 10kV（I ）段无压，则向断路器 A 发出跳闸指令，使断路器 A跳闸，断路器 A 由“合位”变为 “跳位”，同时装置检测到 10kV（II ）段有压，并检查到允许自投开入，自投条件满足，断路器 C 执行备用自投，使断路器 C 合闸。断路器 B 因误操作或操作机构故障而跳闸，断路器 B 已由 “合位”变为“跳位” ，则装置应检
10、查 10kV（II）段无压，检查 10kV（I）段有压，自投条件满足，断路器 C 执行备用自投，使断路器 C 合闸。因断路器 B 的上级断路器跳闸（包括正常跳闸或故障跳闸）而使 10kV（II ）段失电时，装置以“与” 条件检无压检查到 10kV（II）段无压，则向断路器 B 发出跳闸指令，使断路器 B跳闸，断路器 B 由“合位”变为 “跳位”，同时装置检测到 10kV（I）段有压，自投条件满足，断路器 C 执行备用自投，使断路器 C 合闸。d. 合闸后加速保护功能装置应配置独立的合闸后加速保护，无论是备用自投在故障上，还是手动合闸在故障上，都应实现加速动作于 10kV 分段断路器 C 的跳闸
11、。e. PT 断线检查功能装置检查到 10kV（I）段 或 10kV（II）段 PT 断线后，应立即发报警信号。1.4 10kV 备用电源进线断路器 D 备用电源自投装置功能技术要求装置应能满足方式一的备自投要求。若工作电源 A 故障而引起断路器 A 保护动作，A 的保护动作信号应去闭锁断路器 D 备自投。若 D 备自投装置没有收到 A 的保护闭锁信号，则在备用自投检测条件满足后，断路器 D 应执行备用自投，如不成功，发允许分段断路器 C备投信号。a. D 备投装置应引入的模拟量和开入量引入 10kV（I）段母线 PT 电压、工作电源进线 A 的 PT 电压、备用电源进线 D 的 PT 电压，
12、用于有压、无压判别；引入断路器 A 和断路器 D 的跳闸位置接点及合闸后位置接点，用于系统运行方式判别，自投准备及自投动作；引入 A 的保护动作接点，在发生 10kV 母线故障时闭锁 D 备自投。b. D 装置实现备用电源自投的条件检无压条件(用于工作电源断路器未跳开时 )：10kV（I）段母线 PT 电压和进线 A 的 PT 电压为“ 与”条件，并以此“与” 条件来防止 PT 三相断线后造成断路器 D 误自投。检有压条件：10kV 备用电源进线 D 的 PT 有压。检断路器跳闸完成：有 TWJ=1 开入。c. D 装置备自投动作逻辑D 装置没有接到 A 的保护闭锁备用自投信号，D 装置应执行
13、备用自投：D 装置检测到断路器 A 已跳闸，并检测到 10kV（I）段无压，此属断路器 A 由于误操作跳闸或操作机构故障跳闸，若进线 D 的 PT 有压，检测条件满足，则断路器 D 应执行备用自投。D 装置以“与” 条件检测到 10kV（I）段无压，但断路器 A 仍在“合闸位”，此属断路器 A 的上级断路器跳闸使 10kV（I）段失电，若进线 D 的 PT 有压，D 装置应向 A 发出跳闸指令，使 A 跳闸，A 的位置信号由“ 合闸位”变为“跳闸位” 后，确认已与故障点隔离，检测条件满足，再使 D 执行备用自投。如 D 的自投合闸指令发出 1s 后，D 的位置接点未变位，即 D 自投不成功，则
14、 D 装置应向分段断路器 C 发出允许自投指令。2 备用电源自投的实现使用南瑞继保电气公司生产的 RCS-9651 备用电源自投装置可以实现上述功能要求，此装置在断路器 D 及断路器 C 各配一台。2.1 备自投装置基本配置备自投方面的主要功能有：两种方式的无压启动分段开关备自投；两种方式的位置启动分段开关备自投。保护方面的主要功能有：经复压闭锁的两段定时限过流保护；一段零序过流保护；合闸后加速保护。2.2 装置原理2.2.1 模拟量输入外部电流及电压输入经隔离互感器隔离变换后，由低通滤波器输入模数变换器，CPU 采样数字处理后形成各种保护继电器。Ua1、Ub1、Uc1 为母电压，Ua2、Ub
15、2 、Uc2 为母电压。Ux1、Ux2 为两条进线的某相线电压。Ia、Ib、Ic 为过流保护用模拟量输入。2.2.2 分段备自投原理说明装置引入二段母线电压和两条进线电压，用于有压、无压判别；装置引入1DL、2DL、3DL(分段)断路器位置接点（TWJ），用于系统运行方式判别，自投准备及自投动作；引入一个闭锁备自投开入；引入一个允许启动备自投开入。备自投逻辑：充电条件：1)1DL、2DL 在合位，3DL 在分位；2) 母、 母均有压；经整定延时完成充电。放电条件：1)3DL 在合位；2)有外部闭锁信号；3)手跳 1DL 或 2DL；4)、母均无压，经延时放电。自投方式 1 动作过程：当充电完成
16、后，“启动备自投方式 1,3“开入允许，母无压且 Ux1无压(均小于无压启动定值)，母有压则经 Tt1 延时跳开 1DL。确认 1DL 跳开后，同时母无压（三相电压均小于无压合闸定值）经 Th1 延时合上 3DL。自投方式 2 动作过程：当充电完成后，母无压且 Ux2 无压(均小于无压启动定值)，母有压则经 Tt2 延时跳开 2DL。确认 2DL 跳开后，同时母无压（三相电压均小于无压合闸定值）经 Th2 延时合上 3DL。自投方式 3 动作过程：当充电完成后，“启动备自投方式 1,3“开入允许，1DL 跳开，母无压（三相电压均小于无压合闸定值），母有压则经 Th3 延时合上 3DL。自投方式
17、 4 动作过程：当充电完成后，2DL 跳开，母无压（三相电压均小于无压合闸定值），母有压则经 Th4 延时合上 3DL。自给 3DL 发合令起，如果在 1s 内 3DL 的 TWJ 没有返回，则装置输出“启动远方 BZT”信号(持续 30s 后返回 )；如果在 1s 内 3DL 的 TWJ 已经返回则不启动。2.3 C 和 D 备投装置对定值整定及外部接线的要求C 备投装置：投入自投方式 1、2、3、4；引入“ 启动备自投允许”开入（A 或 D 检修时，用压板固定投入）；增加切换开关，用于 A 运行或 D 运行时对位置接点、交流电压、跳闸输出进行切换；A（D）断路器对应 C 装置内 1DL，B
18、 断路器对应装置内 2DL，C 断路器对应装置内 3DL。D 备投装置：投入自投方式 1、3；引出“启动备自投允许” 接点；A 断路器对应 D 装置内1DL，D 断路器对应装置内 3DL，2DL 看作固定合上（2KKJ=1，2TWJ=0 ）。3 结语目前国内配电站备自投方案众多，产品多样。使用软硬件配置简单的装置，不可能实现重要配电站的复杂备自投逻辑；具有丰富软硬件资源配置的装置可以实现复杂的备用电源自投方案，配置灵活，适应性广，但成本较高，对某具体配电站可能造成资源浪费，且组态、调试、维护复杂。本文介绍了一种备用电源自投方案及其实现，其备自投逻辑较为复杂，但分别在进线、分段上配置备自投装置后，使用的软硬件资源配置较少，概念清楚，调试简单，可望推广使用。对方案改进的几点想法：可考虑装置中无压跳闸功能、备自投合闸功能分开，这样即使收到保护动作闭锁备投信号，仍可跳开故障侧进线断路器，隔离故障点；考虑断路器 D 自投成功后一小时内又发生 D 电源故障，断路器 C 应能自投，此点在无人值班站内对供电可靠性有一定意义；考虑 C 和 D 备投装置合二为一，在芯片功能日趋强大、硬件成本逐渐减少的今天，只要有一定市场，单独为此方案开发一种产品，可有效降低用户投资。MP
