220kV備自投裝置（簡(jiǎn)稱(chēng)“備自投裝置”）已廣泛應(yīng)用于廣東電網(wǎng)220kV變電站中，其主要功能是檢測(cè)220kV主供電源失去且母線(xiàn)失壓后，裝置自動(dòng)投入備投線(xiàn)路或母聯(lián)開(kāi)關(guān)，恢復(fù)失壓母線(xiàn)所帶負(fù)荷的供電。該備自投裝置要求能適應(yīng)以下三種接線(xiàn)方式：雙母線(xiàn)、雙母線(xiàn)帶旁路及雙母線(xiàn)單分段。為簡(jiǎn)化邏輯和接線(xiàn)，該備自投裝置只取一個(gè)母聯(lián)開(kāi)關(guān)置。

對(duì)于雙母線(xiàn)單分段接線(xiàn)的母線(xiàn)，其母線(xiàn)運(yùn)行方式與兩個(gè)母聯(lián)開(kāi)關(guān)和一個(gè)分段開(kāi)關(guān)的運(yùn)行方式有關(guān)，若備自投裝置只取一個(gè)母聯(lián)開(kāi)關(guān)位置，將可能無(wú)法正確識(shí)別雙母單分段母線(xiàn)的實(shí)際運(yùn)行方式。為使備自投裝置在各種運(yùn)行方式下能正確動(dòng)作或不動(dòng)作，有必要對(duì)該備自投裝置加以改進(jìn)，使其具有更好的靈活性，更強(qiáng)的適應(yīng)性和更高的可靠性。

1 備自投裝置充電條件及起動(dòng)條件

1.1 線(xiàn)路備自投充電條件及起動(dòng)條件

1）線(xiàn)路備自投充電條件：“備自投功能壓板”在投入狀態(tài)；母聯(lián)檢修壓板退出時(shí)兩段母線(xiàn)均有壓，或母聯(lián)檢修壓板投入時(shí)有且僅有一段母線(xiàn)有壓；非檢修狀態(tài)的母聯(lián)開(kāi)關(guān)應(yīng)在合位；其中一組線(xiàn)路有主供線(xiàn)路，另一組線(xiàn)路有且只有備投線(xiàn)路（可含有檢修線(xiàn)路）。

滿(mǎn)足上述條件經(jīng)過(guò)Tc時(shí)延后，裝置處于充電完成狀態(tài)，備自投功能開(kāi)放。

2）線(xiàn)路備自投起動(dòng)條件。當(dāng)裝置檢測(cè)到系統(tǒng)滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件，且經(jīng)Tq延時(shí)后，裝置起動(dòng)：所有運(yùn)行的母線(xiàn)電壓＜U2（判別電壓起動(dòng)定值）；所有主供線(xiàn)路無(wú)流。

1.2 母聯(lián)備自投充電條件及起動(dòng)條件

1）母聯(lián)備自投充電條件。裝置檢測(cè)到滿(mǎn)足以下條件時(shí)進(jìn)入充電狀態(tài)：“備自投功能壓板”在投入狀態(tài)；母聯(lián)開(kāi)關(guān)在備投狀態(tài)（即熱備用狀態(tài)）。滿(mǎn)足上述條件經(jīng)過(guò)Tc時(shí)延后，裝置處于充電完成狀態(tài)，備自投功能開(kāi)放。

2）母聯(lián)備自投起動(dòng)條件。當(dāng)裝置檢測(cè)到系統(tǒng)滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件，且經(jīng)Tq延時(shí)后，裝置起動(dòng)：任一段母線(xiàn)電壓＜U2（判別電壓起動(dòng)定值）；有供電線(xiàn)路無(wú)流，且其切換后電壓＜U2（判別電壓起動(dòng)定值）。

2 備自投裝置在雙母單分段接線(xiàn)變電站中應(yīng)用存在的問(wèn)題

下面以中山地區(qū)220kV逸仙站為例進(jìn)行說(shuō)明。逸仙站220kV母線(xiàn)為雙母單分段接線(xiàn)，如圖1所示。其中1M、2M由母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)連接，1M、5M由分段2015開(kāi)關(guān)連接，2M、5M由母聯(lián)2025開(kāi)關(guān)連接。為簡(jiǎn)化邏輯和接線(xiàn)，該站220kV備自投裝置只取220kV母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)位置，而未引入220kV母聯(lián)2025和分段2015開(kāi)關(guān)位置，同時(shí)220kV備自投只取1M、2M電壓，未接入5M電壓。該備自投裝置可實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路備自投和母聯(lián)2012備自投功能。

圖1 220kV逸仙站220kV母線(xiàn)一次接線(xiàn)示意圖

由母聯(lián)備自投充電條件可知，該備自投裝置只需母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)在熱備用狀態(tài)，母聯(lián)備自投就可充電。然而，當(dāng)母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)在熱備用狀態(tài)，而母聯(lián)2025開(kāi)關(guān)和分段2015開(kāi)關(guān)同時(shí)合位時(shí)，母聯(lián)備自投仍可充電，而此時(shí)220kV母線(xiàn)實(shí)際是在并列運(yùn)行，母聯(lián)備自投不應(yīng)充電。

根據(jù)母聯(lián)備自投起動(dòng)條件可知，母聯(lián)2012備自投動(dòng)作需滿(mǎn)足220kV有一段母線(xiàn)失壓，因220kV母線(xiàn)在并列運(yùn)行，母聯(lián)備自投不滿(mǎn)足實(shí)際起動(dòng)條件，無(wú)法正確動(dòng)作。實(shí)際上，此時(shí)220kV母線(xiàn)在并列運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路備自投功能，但因母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)在分位，不滿(mǎn)足線(xiàn)路備自投充電條件，線(xiàn)路備自投不會(huì)充電。

據(jù)此，母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)在分位的情況下，備自投裝置運(yùn)行時(shí)需注意以下兩點(diǎn)：

• 1）若要使用母聯(lián)2012備自投功能需保證母聯(lián)2025和分段2015至少有一個(gè)開(kāi)關(guān)在分位。
• 2）若要使用線(xiàn)路備自投功能，需保證2012開(kāi)關(guān)在分位前線(xiàn)路備自投在充電狀態(tài)且2012開(kāi)關(guān)分位后線(xiàn)路備自投不得放電，否則線(xiàn)路備自投將無(wú)法再自行充電（在線(xiàn)路備投的充電方式下，若非檢修母聯(lián)開(kāi)關(guān)變?yōu)榉治唬b置不放電，但應(yīng)發(fā)出告警信號(hào)，即備投方式異常告警）；或者母聯(lián)2012檢修壓板投入時(shí)有且僅有一段母線(xiàn)有壓。

3 解決方案

由以上分析可知，該備自投裝置問(wèn)題是由只引入母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)位置，而未引入母聯(lián)2025和分段2015開(kāi)關(guān)位置引起的。解決此問(wèn)題可有以下3種方案：

1）用短接線(xiàn)將母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)合位開(kāi)入短死，備自投裝置固定實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路備自投功能，取消母聯(lián)備自投功能。該方案的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，只需加裝1根短接線(xiàn)；缺點(diǎn)是備自投裝置無(wú)母聯(lián)備自投功能，適應(yīng)性較差。

2）升級(jí)備自投裝置，增加2015和2025開(kāi)關(guān)合位2個(gè)開(kāi)入量，同時(shí)增加“分段2015開(kāi)關(guān)檢修”和“母聯(lián)2025開(kāi)關(guān)檢修”兩塊壓板。母聯(lián)備自投充電條件2改為“母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)在備投狀態(tài)（即熱備用狀態(tài)）且母聯(lián)2025開(kāi)關(guān)和分段2015開(kāi)關(guān)不同時(shí)在合位”；線(xiàn)路備自投充電條件3改為：“非檢修狀態(tài)的母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)應(yīng)在合位或非檢修狀態(tài)的母聯(lián)2025開(kāi)關(guān)和非檢修狀態(tài)的分段2015開(kāi)關(guān)同時(shí)在合位”。當(dāng)“分段2015開(kāi)關(guān)檢修”或“母聯(lián)2025開(kāi)關(guān)檢修”壓板投入時(shí)，裝置認(rèn)為該分段（母聯(lián)）開(kāi)關(guān)處于分位，且不參與自投。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是備自投原理清晰、運(yùn)行維護(hù)方便；缺點(diǎn)是邏輯、接線(xiàn)相對(duì)復(fù)雜，與標(biāo)準(zhǔn)備自投裝置簡(jiǎn)化邏輯和接線(xiàn)的設(shè)計(jì)初衷不符，且升級(jí)后改變了標(biāo)準(zhǔn)版?zhèn)渥酝哆壿嫞焕趥渥酝堆b置統(tǒng)一管理。

3）在不升級(jí)備自投裝置的情況下，在母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)常開(kāi)輔助觸點(diǎn)回路上并接分段2015開(kāi)關(guān)和母聯(lián)2025開(kāi)關(guān)常開(kāi)輔助觸點(diǎn)的串聯(lián)回路，如圖2所示。

圖2 開(kāi)關(guān)輔助觸點(diǎn)接線(xiàn)示意圖

該方案可自適應(yīng)識(shí)別母線(xiàn)運(yùn)行方式：

• 1）當(dāng)2012開(kāi)關(guān)在合位時(shí)，備自投裝置判定220kV母線(xiàn)為并列運(yùn)行方式，母聯(lián)備自投不會(huì)充電，線(xiàn)路備自投可充電。
• 2）當(dāng)2012開(kāi)關(guān)在分位時(shí)，若2015和2025開(kāi)關(guān)同時(shí)在合位，備自投裝置判定220kV母線(xiàn)為并列運(yùn)行方式，母聯(lián)備自投不會(huì)充電，線(xiàn)路備自投可充電。
• 3）當(dāng)2012開(kāi)關(guān)在分位，且2015或2025開(kāi)關(guān)至少有一個(gè)開(kāi)關(guān)在分位，備自投裝置判定220kV母線(xiàn)為分列運(yùn)行，母聯(lián)備自投可充電。

該方案的弊端是：當(dāng)2015或2025開(kāi)關(guān)在檢修時(shí)，因其開(kāi)關(guān)狀態(tài)不定，檢修開(kāi)關(guān)的分、合將直接影響備自投方式的變化，影響備自投的正常運(yùn)行。為使2015或2025開(kāi)關(guān)在檢修時(shí)不影響備自投方式正常運(yùn)行，需增加“2015開(kāi)關(guān)運(yùn)行”和“2025開(kāi)關(guān)運(yùn)行”兩塊壓板，將這兩塊壓板串接在2015和2025開(kāi)關(guān)常開(kāi)輔助觸點(diǎn)回路上，如圖3所示。

圖3 含壓板的開(kāi)關(guān)輔助觸點(diǎn)接線(xiàn)示意圖

正常運(yùn)行時(shí)投入此兩塊壓板，當(dāng)2015開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，退出“2015開(kāi)關(guān)運(yùn)行”壓板；同理，當(dāng)2025開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，退出“2025開(kāi)關(guān)運(yùn)行”壓板。即當(dāng)2015或2025開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，備自投裝置充放電條件將只根據(jù)2012開(kāi)關(guān)位置判定，而與2015和2025開(kāi)關(guān)位置無(wú)關(guān)。

該方案無(wú)需對(duì)備自投裝置進(jìn)行升級(jí)，在不改變備自投裝置邏輯的基礎(chǔ)上，能自適應(yīng)識(shí)別母線(xiàn)運(yùn)行方式，線(xiàn)路備自投和母聯(lián)備自投能根據(jù)兩個(gè)母聯(lián)開(kāi)關(guān)和一個(gè)分段開(kāi)關(guān)的狀態(tài)自適應(yīng)切換，運(yùn)行維護(hù)方便，邏輯簡(jiǎn)單清晰。

總結(jié)

綜上所述，備自投裝置在經(jīng)過(guò)第三種方案的改進(jìn)后，更具有選擇性和靈活性，能自適應(yīng)識(shí)別雙母單分段母線(xiàn)運(yùn)行方式，根據(jù)運(yùn)行方式的變化自動(dòng)切換母聯(lián)備自投和線(xiàn)路備自投功能，有利于提高備自投裝置的可靠性，該方案已在220kV逸仙站得到了實(shí)踐應(yīng)用，其在雙母單分段接線(xiàn)的220kV變電站具有廣泛的應(yīng)用前景。