浅析变电站备自投装置的应用及调试

浅析变电站备自投装置的应用及调试
摘要：文章依据目前电网运行特点，分析了备自投装置的工作原理，备自投装置的优点，备自投装置二次接线的重要性，以及备自投在电网运行中所起到的作用。

从现场施工调试的角度分析了备自投装置调试的具体实施方法和存在的问题。

关键词：备自投；方式；逻辑；调试
0引言
备自投装置全称为备用电源自动投入系统，当工作电源故障或其它原因断开后，能自动、迅速地将备用电源投入工作或将用户切换到备用电源上去，而使用户不致于被停电的一种安全自动装置。

备自投对提高多电源供电负荷的供电可靠性，保证连续供电有重要作用。

备自投装置是备自投系统的核心部分。

备自投装置有电磁式、机电式的，现在微机型的应用比较普遍。

备自投在不同的电压等级如110kV、35kV、10kV、0.4kV系统的供配电回路都可使用。

尽管不同厂家不同品牌的微机备自投装置的型号和外形不同，但其功能和原理大体相同。

目前电网要求凡具备环网供电条件，可能因系统运行需要而采取解环等措施的变电站，应设计和配置备自投装置；对新建、扩建的变电站，应对其配置备自投装置的必要性进行研究，并根据需要同步建设；一次网架结构发生变化时，应对相关变电站备自投功能、配置的适应性进行分析研究，必要时进行调整、改造。

本文主要讨论变电站备自投的应用和调试。

备自投装置用于变电站有备用电源的情形，在主电源因故障断开后，自动迅速的投入备用电源恢复供电，以提高供电可靠性。

备用投装置按照动作对象划分，分为母联（分段、桥）备自投，线路备自投和主变备自投等。

本文主要介绍进线备自投（进线备投）和分段备自投（母联备投）两种方式，所谓进线备投指进线主电源工作，备用电源不工作；母联备投指主备电源一起分列运行互为备用。

1备自投装置通用逻辑条件
备用电源备自投的工作过程首先是判断是否满足工作条件（主备电源是否正
常工作，断路器位置正常及无备自投闭锁条件），满足条件后经设定时间充电完毕。

当主电源因故障失电导致母线失压，装置自动检查相关备自投投入条件，满
足则先跳开失电侧断路器，后则合上备用电源侧断路器。

备自投的充电条件一般可简单归纳为：“有压有位”，“有压”即各段母线
均有电压，进线还需检测线路电压；“有位”即3个断路器在规定的分合闸位置。

满足有压有位，同时没有其它备自投闭锁信号则经15秒左右充电完毕。

备自投充电后，可能由于工作条件发生变化会闭锁备自投，需对备自投进行
瞬时放电。

备自投放电的条件一般有：手跳相关的断路器、断路器位置异常、备
用电源无压、其它外部闭锁（典型的情况是变压器后备相关装置动作跳闸后闭锁
备自投）等。

另一些装置通过断路器的控制开关的合后位置进行手跳闭锁。

进线（线路）备自投：如1＃进线运行，2＃进线备用，充电完成后，Ⅰ母、
Ⅱ母均无压（说明主电源消失），I1 无流（证明1#进线确实失压），Ux2 有压（备用电源工作正常），延时跳开1DL，确认1DL 跳开后，合2DL，完成备用电
源的自动投入。

如1＃进线备用，2＃进线运行的工作过程类似。

单母分段备自投：1＃和2＃进线分列运行，充电完成后，若Ⅰ母无压（主电
源1消失）、1# 进线无流（证明电源确实失压），Ⅱ母有压（备用的电源工作
正常），则经T延时后，跳1DL，确认1DL 跳开后合3DL，完成备用电源的自动
切换。

II母失压电源切换过程类似。

归纳起来，一般工作过程是通过检测主电源侧母线无压和无流来判断是否失
去主电源，然后检测备用电源是否有压来判断备用电源是否工作正常，跳开主电
源侧开关，防止主电源重新恢复造成冲击，经确认主电源断开后，则合上备用电源，完成电源的自动投入或切换。

在进行电源的切换过程中，如分段备自投，可能由于负荷的转移导致分段过负荷等，因此分段备自投还配置了相关的过负荷联切等功能。

备自投装置对分段开关也配置了简单的两段式过流保护和重合闸等。

2备自投装置通用逻辑优化对策
目前变电站所使用进线/母联备自投的动作判据及逻辑为：当母线电压低于母线无压判据定值，主供线路电流小于无流判据定值，且备供线路/备用母线的电压大于备供线路或备用母线有压判据定值时，备自投经延时T1动作跳开主供线路开关，后再经延时T2合上备供线路或母联开关。

按上述备自投动作逻辑，当线路在轻载运行时（负荷电流小于备自投装置整定的无流定值），如果发生母线PT异常失压，备自投将会动作出口，即目前的备自投在特殊运行情况下防PT异常失压后误动作的措施不足。

实际应用中，XX站全站失压事件暴露出备自投装置在主供线路负荷轻载情况下（线路无流定值一直开放），若PT因异常原因失压（二次回路断线或空开跳闸）将导致备自投装置启动后动作出口，严重情况下可能导致全站失压事件的发生，因此有必要完善备自投装置的逻辑，优化备自投在PT异常失压情况下的闭锁方案。

可通过增加主供线路电压和开关位置的判别措施来解决当前备自投存在的上述问题，即优化后的动作判据有两种，见表1：
表1 优化方案
3备自投装置现场调试
3.1试验前准备
严格执行工作票及安全措施单。

工作前应核对压板位置，特别应注意解开不经压板的联跳回路端子，联跳运行断路器的压板输出端用绝缘胶布包好。

工作前要先熟悉屏内运行设备相关或带电接线。

分合断路器必须由值班员操作。

切换前交流电压、直流电源及联跳运行断路器出口回路压板、端子排用绝缘胶布封好。

必须具备与现场设备一致的图纸。

工作前须再次核对确认图纸与现场情况一致。

接、拆二次线至少有两人执行，并做好记录。

试验接线要经第二人复查后方可通电。

拆动端子前应当先核对无误；接线解除开后当用绝缘胶布包好，并做好记录。

试验的电流、电压回路与运行设备的电流电压回路应有明显断开点，与运行设备连接的端子排应用红色绝缘胶布封好，防止试验电流、电压加入运行设备引起误动，特别注意后级串接的电流回路。

3.2二次回路检查
装置外部接线应与设计图纸相符；端子排上内部、外部连接线以及沿电缆敷设路线上的电缆标号正确、完整，与图纸资料一致；二次回路的接线应该整齐美观、牢固可靠。

跳（合）闸引出端子应与正电源适当隔开，至少间隔一个端子。

正负电源在端子排上的布置应适当隔开，至少间隔一个端子。

电缆标签应包括电缆编号、规格型号及起止位置。

引入屏、柜的电缆应固定牢固，不得使所接的端子排受到机械应力。

所有二次电缆及端子排二次接线的连接应可靠，芯线标识齐全、正确、清晰，芯线标识应用线号机打印，不能手写。

芯线标识应包括回路编号及电缆编号。

所有室外电缆的电缆头，如电流互感器、电压互感器、断路器机构箱等处的电缆头应置于接线盒或机构箱内，不能外露，以利于防雨、防油和防
冻。

所有室外电缆应预留有一定的裕度。

电缆采用多股软线时，必须经压接线头
接入端子。

电缆的装置套管合适，电缆应挂标识牌，电缆孔封堵严密。

对于有小电源上网的备自投系统，还应着重检查备自投跳小电源回路是否接
入其手跳回路，对需要小电源线路断路器返回位置信号的备自投装置，必须考虑
其在检修状态情况下的位置返校，即需要增加检修解闭锁回路，小电源线路断路
器返回位置不得采用保护装置开出位置信号，应采用断路器机构辅助双位置节点，并与检修解闭锁压板并联后返回备自投装置。

3.3试验接线
由于进线备投方式检验过程中需一段母线有压，另一段母线失压，因此采用
六相电压输出的测试仪是更好的选择，如无六相测试仪，则可采用接入电压空气
开关前，并联两母电压，通过断开某一段母线电压空气开关模拟失压。

将继电装
置测试仪的两相电流（如A、B相）输出接至备自投装置进线1和进线2的电流
输入端子，用于进行电流闭锁定值检验，如不进行闭锁电流值检验时可不接入此
电流。

将测试仪的三相电压输出和线路电压输出分别接到I母输入端及II母输
入端，将装置测试仪的开关量输出接至备自投装置的开入量输入端，来模拟进线
和分段断路器开关的跳合位，将备自投装置的进线1和进线2的跳闸接点及桥开
关（分段开关）的合闸输出接点接入到装置测试仪以便进行状态翻转控制和测量
动作时间。

对于不具备实际传动的测试，可以采用测试仪和模拟断路器配合使用，进行
备自投功能验证。

模拟断路器应选用自带有开断跳合闸回路电流的模拟断路器，
严禁使用不带开断跳合闸回路电流的模拟断路器。

模拟断路器跳合闸时间选择小
于100ms的档位。

模拟断路器跳合闸线圈需选用高阻抗档位，以确保试验电流低
于触点通断电流上限。

模拟断路器一般具有3至6对分合闸线圈，有与线圈匹配数量的分、合位置
节点。

只须解脱备自投端子外部接线，将备自投装置开出端口、开入位置点与模
拟断路器相应接线端口用试验线进行对应连接，就可以进行测试了。

3.4功能检验
装置定值及功能校验内容，一般情况下，可结合有关回路的检验验证装置功能，可不进行定值校验；在定检周期内进行过软硬件升级，未进行过完整试验的，或结合定检进行软硬件升级时，定检时应逐项检验，确保功能正常。

3.5 备自投带负荷传动试验
按照规范要求，备自投装置在回路检查及功能校验正确，具备传动试验条件后，必须进行完整的带负荷传动试验。

4结语
目前电网要求凡具备环网供电条件变电站，均设计和配置备自投装置，但部
分备自投仍然出现误动作情况，这其中除了备自投软件逻辑不完善外，相当一部
分为设计缺陷、施工遗留隐患、二次接线错误、调试验收不严等问题也应引起足
够重视。

备自投施工完成后必须进行传动试验；备自投带负荷传动试验是系统性
的功能检查联动试验，电压等级较高的还涉及电网及系统风险，需要严谨细致的
进行方案编制，审核，确保备自投投入运行安全可靠，降低电网运行风险。

参考文献
[1] 吴振伟.浅析备用电源自动投入装置（J）经济研究导刊，2012（09）.
[2] 郑曲直，程颖.备用电源装置设计及应用的若干问题（J）.技术论坛 .
[3] 纪静.备用电源自动投入时电网过程分析与控制策略研究（J）重庆大学.
[4] PSP641U备用电源自投装置技术说明书-V1.28.1.
[5] 《电力系统微机型自动装置》丁书文编著.
作者简介：车治磊(1983-)，男，汉,云南省大理白族自治州，本科，工程师,主要从事继电保护专业工作.。