220 kV电网多种功能备用电源自动投入装置的研究设计和应用

1 必要性
　　随着国民经济的迅速发展，近两年，广东电网的供电负荷快速增长。2002年，广东电网负荷增长率为16.1%；2003年，广东电网负荷增长率已上升到26%。但电网基建滞后，跟不上供电负荷增长的速度。合理的电网结构是电力系统安全稳定运行的物质基础。由于电网和电源结构不合理，电网、电源建设跟不上供电的需要，电网运行中出现了一些不稳定的因素；一些输电线路经常处于满载，甚至过载状态，部分电网的短路电流超标等。为了解决上述问题，提高电网正常运行情况下的供电能力，减少重载线路的负荷，限制短路电流,经分析研究，这两年，广东电网采取了特殊的解网分区供电运行方式。一些220 kV变电站的220 kV母线分列运行，一些220 kV线路环网解环运行。采取这些措施后，短路电流得到了控制，解决了局部电网正常情况下线路重载问题和N-1故障情况下相应输电线路严重过载问题，提高了供电能力。
　　解决了这些问题的同时，由于一些母线解列，线路解环。一些母线，甚至整座变电站出现了由单侧电源供电的情况，使供电的可靠性下降了。面对这样的运行情况，必须要研究和解决的课题是：如何做到既要提高供电能力，又要保证供电的可靠性。?
　　要在相对薄弱既定的电网格局下，弥补一次系统网架不完善造成的不足，提高电网的安全经济运行水平，并且做到少投资，多收益，就要恰如其分地配置安全自动装置并正确发挥它们的反事故作用。经过充分的分析研究，要提高供电的可靠性，就要在单侧电源供电的网点、过载的网点以及安全稳定运行需要的网点，设置备用电源。当主供电源中断后，或相关元件过载时，迅速自动投入备用电源。由此，近两年来，备用电源自动投入已经成为220 kV电网提高供电可靠性的一项重要措施。?
   2 功能设计
　　220 kV电网备用电源自动投入装置的功能和方式，并不像传统无压自动投入那种单一形式的自动投入装置那么简单。根据电网的运行实际，按照功能和作用划分，我们在广东省220 kV电网中研究设计了四种形式的备用电源自动投入装置。?
　　a)无压检定自动投入装置?
　　主要是解决由单侧电源供电的负荷供电的可靠性，当单一电源运行中因故跳闸后，通过检定母线失压，自动投入备用电源。?
　　b)过载检定自动投入装置?
　　检定主变压器或输电线路过载，自动投入备用线路（电源）。通过自动投入的线路电源分担部分负荷，达到消除原主变压器或线路过载的目的。这种自动投入措施的优点在于它不损失任何供电负荷，比检测线路过流切负荷更胜一筹，因为后者要损失被切除的负荷。?
　　c)稳定控制自动投入装置
　　当主变压器（或线路）三相跳闸后影响到相关线路的热稳定或暂态稳定时，通过自动投入备用电源（或线路）来解决稳定控制问题。如有需要，可设计成智能型带控制策略的自动投入装置，智能型稳定控制自动投入装置要检测220 kV线路（或主变压器）跳闸前的潮流和该站110 kV线路可切负荷大小和功率方向。通过稳定计算分析来确定，自动投入前是否需要先切负荷，设置功率门槛，整定切负荷量，需要时按控制策略实施切负荷和自动投入。?
　　d)双备用电源补充自动投入装置?
　　对于一些较重要或稳定控制要求较高的设备，如果一次（或一个开关）自动投入不成功，会导致较严重后果时，设置双备用自动投入。当一个开关自动投入不成功时，再启动自动投入第二个备用开关。500 kV增城变电站的220 kV母线分段开关自动投入形式就是这种双备用自动投入方式。?
   3 功能和技术要求
   3.1对检无压备用电源自动投入装置的要求
　　为了自动投入后供电的安全可靠，除了检测原供电母线确已失压外，还要保证备用电源线路一定要处于正常、待命的状态。防止自动投入于故障或失压的线路上。因此，一般要检测备用电源线路的运行电压和频率在整定的合格范围内。
   3.2装置要灵活可靠，适应多种运行方式的需要
　　一个变电站的运行方式是多变的，要具体分析需要自动投入的方式，按需要设计。
　　一般情况下，环网中开环的变电站最基本的检无压备用电源自动投入方式有三种：?
　　a)双母线分列运行，任一母线失压，对应的进线无电流，根据故障前此线路的功率大小，决定是否切除部分负荷后，切除原供电线路开关，自动投入母联2012开关。?
　　b)进线甲开环，负荷由进线乙供电。检测到变电站220 kV母线失压，且进线乙已无电流。再检测比较进线乙故障前的功率大小是否大于整定值，如大于整定值，切除适量负荷和切除进线乙开关后，自动投入进线甲开关。?
　　c)进线乙开环，负荷由进线甲供电。进线甲、乙开环方式互换，自动投入开关相应改变，原理相同。?
　　如果是设备三跳或过载自动投入，则要根据分析和计算确定需要自动投入的开关及方式。?
　　如果装置只有单一的自动投入方式，当运行方式改变后，将失去备用电源自动投入功能，达不到提高供电可靠性和稳定控制的目的。
    3.3有旁路代供，二次电流回路自动切换功能
　　接入备用电源自动投入装置的线路，有时会由旁路开关代路供电，为了保证旁路开关代供时的自动投入功能，设计时应将旁路开关的TA和TV回路接入装置，设置代路切换开关，软件写入自动代路功能。
   3.4自动投入的同期要求
　　a)备用电源的自动投入，如属于两个不同系统的并列，要按同期并列的条件设计和整定。?
　　b)备用电源的自动投入，如属于大环网的并环，要按同期并环的条件设计和整定。并列和并环的同期条件参照电力系统调度规程的规定。
    3.5装置的闭锁功能要求?
　　为了防止误动作以及误动作造成事故扩大，装置必须设置闭锁功能，根据电网运行上可能出现的情况，装置应考虑设置以下四种闭锁功能。
　　a)为了防止备用电源自动投入于故障母线，设置母差保护或失灵保护动作闭锁自动投入的功能，必须等到手动复归信号后，装置自动投入功能才重新开放。
　　b)为防止开关在检修时误动自动投入，设置开关检修自动闭锁自动投入功能。但应注意仅闭锁正在检修的开关的自动投入，其余非检修开关的自动投入功能照常开放。
　　c)对于检无压自动投入和开关三相跳闸自动投入装置，还应设置手跳开关闭锁自动投入功能，防止手跳开关后失压错误自动投入和错误作三相故障跳闸自动投入。但应注意，所有的手跳闭锁功能仅闭锁该手跳开关对自动投入装置的启动功能。
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