摘　要：結(jié)合廣東220kV電網(wǎng)的運(yùn)行實(shí)際，從提高電網(wǎng)供電可靠性和運(yùn)行穩(wěn)定性的角度，分析了裝設(shè)多種功能備用電源自動(dòng)投入裝置的必要性，詳細(xì)闡述了在廣東省220kV電網(wǎng)中研究設(shè)計(jì)的自動(dòng)投入裝置的種類、功能和技術(shù)要求，并通過(guò)在廣東電網(wǎng)應(yīng)用的實(shí)例證明：備用電源自動(dòng)投入裝置的應(yīng)用，提高了供電的可靠性。

1必要性

　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，近兩年，廣東電網(wǎng)的供電負(fù)荷快速增長(zhǎng)。2002年，廣東電網(wǎng)負(fù)荷增長(zhǎng)率為16.1；2003年，廣東電網(wǎng)負(fù)荷增長(zhǎng)率已上升到26。但電網(wǎng)基建滯后，跟不上供電負(fù)荷增長(zhǎng)的速度。合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的物質(zhì)基礎(chǔ)。由于電網(wǎng)和電源結(jié)構(gòu)不合理，電網(wǎng)、電源建設(shè)跟不上供電的需要，電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)了一些不穩(wěn)定的因素；一些輸電線路經(jīng)常處于滿載，甚至過(guò)載狀態(tài)，部分電網(wǎng)的短路電流超標(biāo)等。為了解決上述問(wèn)題，提高電網(wǎng)正常運(yùn)行情況下的供電能力，減少重載線路的負(fù)荷，限制短路電流,經(jīng)分析研究，這兩年，廣東電網(wǎng)采取了特殊的解網(wǎng)分區(qū)供電運(yùn)行方式。一些220kV變電站的220kV母線分列運(yùn)行，一些220kV線路環(huán)網(wǎng)解環(huán)運(yùn)行。采取這些措施后，短路電流得到了控制，解決了局部電網(wǎng)正常情況下線路重載問(wèn)題和N-1故障情況下相應(yīng)輸電線路嚴(yán)重過(guò)載問(wèn)題，提高了供電能力。
　　解決了這些問(wèn)題的同時(shí)，由于一些母線解列，線路解環(huán)。一些母線，甚至整座變電站出現(xiàn)了由單側(cè)電源供電的情況，使供電的可靠性下降了。面對(duì)這樣的運(yùn)行情況，必須要研究和解決的課題是：如何做到既要提高供電能力，又要保證供電的可靠性。
　　要在相對(duì)薄弱既定的電網(wǎng)格局下，彌補(bǔ)一次系統(tǒng)網(wǎng)架不完善造成的不足，提高電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，并且做到少投資，多收益，就要恰如其分地配置安全自動(dòng)裝置并正確發(fā)揮它們的反事故作用。經(jīng)過(guò)充分的分析研究，要提高供電的可靠性，就要在單側(cè)電源供電的網(wǎng)點(diǎn)、過(guò)載的網(wǎng)點(diǎn)以及安全穩(wěn)定運(yùn)行需要的網(wǎng)點(diǎn)，設(shè)置備用電源。當(dāng)主供電源中斷后，或相關(guān)元件過(guò)載時(shí)，迅速自動(dòng)投入備用電源。由此，近兩年來(lái)，備用電源自動(dòng)投入已經(jīng)成為220kV電網(wǎng)提高供電可靠性的一項(xiàng)重要措施。

2功能設(shè)計(jì)

　　220kV電網(wǎng)備用電源自動(dòng)投入裝置的功能和方式，并不像傳統(tǒng)無(wú)壓自動(dòng)投入那種單一形式的自動(dòng)投入裝置那么簡(jiǎn)單。根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行實(shí)際，按照功能和作用劃分，我們?cè)趶V東省220kV電網(wǎng)中研究設(shè)計(jì)了四種形式的備用電源自動(dòng)投入裝置。
　　a)無(wú)壓檢定自動(dòng)投入裝置
　　主要是解決由單側(cè)電源供電的負(fù)荷供電的可靠性，當(dāng)單一電源運(yùn)行中因故跳閘后，通過(guò)檢定母線失壓，自動(dòng)投入備用電源。
　　b)過(guò)載檢定自動(dòng)投入裝置
　　檢定主變壓器或輸電線路過(guò)載，自動(dòng)投入備用線路（電源）。通過(guò)自動(dòng)投入的線路電源分擔(dān)部分負(fù)荷，達(dá)到消除原主變壓器或線路過(guò)載的目的。這種自動(dòng)投入措施的優(yōu)點(diǎn)在于它不損失任何供電負(fù)荷，比檢測(cè)線路過(guò)流切負(fù)荷更勝一籌，因?yàn)楹笳咭獡p失被切除的負(fù)荷。
　　c)穩(wěn)定控制自動(dòng)投入裝置
　　當(dāng)主變壓器（或線路）三相跳閘后影響到相關(guān)線路的熱穩(wěn)定或暫態(tài)穩(wěn)定時(shí)，通過(guò)自動(dòng)投入備用電源（或線路）來(lái)解決穩(wěn)定控制問(wèn)題。如有需要，可設(shè)計(jì)成智能型帶控制策略的自動(dòng)投入裝置，智能型穩(wěn)定控制自動(dòng)投入裝置要檢測(cè)220kV線路（或主變壓器）跳閘前的潮流和該站110kV線路可切負(fù)荷大小和功率方向。通過(guò)穩(wěn)定計(jì)算分析來(lái)確定，自動(dòng)投入前是否需要先切負(fù)荷，設(shè)置功率門檻，整定切負(fù)荷量，需要時(shí)按控制策略實(shí)施切負(fù)荷和自動(dòng)投入。
　　d)雙備用電源補(bǔ)充自動(dòng)投入裝置
　　對(duì)于一些較重要或穩(wěn)定控制要求較高的設(shè)備，如果一次（或一個(gè)開關(guān)）自動(dòng)投入不成功，會(huì)導(dǎo)致較嚴(yán)重后果時(shí)，設(shè)置雙備用自動(dòng)投入。當(dāng)一個(gè)開關(guān)自動(dòng)投入不成功時(shí)，再啟動(dòng)自動(dòng)投入第二個(gè)備用開關(guān)。500kV增城變電站的220kV母線分段開關(guān)自動(dòng)投入形式就是這種雙備用自動(dòng)投入方式。

3功能和技術(shù)要求

3.1對(duì)檢無(wú)壓備用電源自動(dòng)投入裝置的要求

　　為了自動(dòng)投入后供電的安全可靠，除了檢測(cè)原供電母線確已失壓外，還要保證備用電源線路一定要處于正常、待命的狀態(tài)。防止自動(dòng)投入于故障或失壓的線路上。因此，一般要檢測(cè)備用電源線路的運(yùn)行電壓和頻率在整定的合格范圍內(nèi)。

3.2裝置要靈活可靠，適應(yīng)多種運(yùn)行方式的需要

　　一個(gè)變電站的運(yùn)行方式是多變的，要具體分析需要自動(dòng)投入的方式，按需要設(shè)計(jì)。
　　一般情況下，環(huán)網(wǎng)中開環(huán)的變電站最基本的檢無(wú)壓備用電源自動(dòng)投入方式有三種：
　　a)雙母線分列運(yùn)行，任一母線失壓，對(duì)應(yīng)的進(jìn)線無(wú)電流，根據(jù)故障前此線路的功率大小，決定是否切除部分負(fù)荷后，切除原供電線路開關(guān)，自動(dòng)投入母聯(lián)2012開關(guān)。
　　b)進(jìn)線甲開環(huán)，負(fù)荷由進(jìn)線乙供電。檢測(cè)到變電站220kV母線失壓，且進(jìn)線乙已無(wú)電流。再檢測(cè)比較進(jìn)線乙故障前的功率大小是否大于整定值，如大于整定值，切除適量負(fù)荷和切除進(jìn)線乙開關(guān)后，自動(dòng)投入進(jìn)線甲開關(guān)。
　　c)進(jìn)線乙開環(huán)，負(fù)荷由進(jìn)線甲供電。進(jìn)線甲、乙開環(huán)方式互換，自動(dòng)投入開關(guān)相應(yīng)改變，原理相同。
　　如果是設(shè)備三跳或過(guò)載自動(dòng)投入，則要根據(jù)分析和計(jì)算確定需要自動(dòng)投入的開關(guān)及方式。
　　如果裝置只有單一的自動(dòng)投入方式，當(dāng)運(yùn)行方式改變后，將失去備用電源自動(dòng)投入功能，達(dá)不到提高供電可靠性和穩(wěn)定控制的目的。

3.3有旁路代供，二次電流回路自動(dòng)切換功能

　　接入備用電源自動(dòng)投入裝置的線路，有時(shí)會(huì)由旁路開關(guān)代路供電，為了保證旁路開關(guān)代供時(shí)的自動(dòng)投入功能，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將旁路開關(guān)的TA和TV回路接入裝置，設(shè)置代路切換開關(guān)，軟件寫入自動(dòng)代路功能。

3.4自動(dòng)投入的同期要求

　　a)備用電源的自動(dòng)投入，如屬于兩個(gè)不同系統(tǒng)的并列，要按同期并列的條件設(shè)計(jì)和整定。
　　b)備用電源的自動(dòng)投入，如屬于大環(huán)網(wǎng)的并環(huán)，要按同期并環(huán)的條件設(shè)計(jì)和整定。并列和并環(huán)的同期條件參照電力系統(tǒng)調(diào)度規(guī)程的規(guī)定。

3.5裝置的閉鎖功能要求

　　為了防止誤動(dòng)作以及誤動(dòng)作造成事故擴(kuò)大，裝置必須設(shè)置閉鎖功能，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行上可能出現(xiàn)的情況，裝置應(yīng)考慮設(shè)置以下四種閉鎖功能。
　　a)為了防止備用電源自動(dòng)投入于故障母線，設(shè)置母差保護(hù)或失靈保護(hù)動(dòng)作閉鎖自動(dòng)投入的功能，必須等到手動(dòng)復(fù)歸信號(hào)后，裝置自動(dòng)投入功能才重新開放。
　　b)為防止開關(guān)在檢修時(shí)誤動(dòng)自動(dòng)投入，設(shè)置開關(guān)檢修自動(dòng)閉鎖自動(dòng)投入功能。但應(yīng)注意僅閉鎖正在檢修的開關(guān)的自動(dòng)投入，其余非檢修開關(guān)的自動(dòng)投入功能照常開放。
　　c)對(duì)于檢無(wú)壓自動(dòng)投入和開關(guān)三相跳閘自動(dòng)投入裝置，還應(yīng)設(shè)置手跳開關(guān)閉鎖自動(dòng)投入功能，防止手跳開關(guān)后失壓錯(cuò)誤自動(dòng)投入和錯(cuò)誤作三相故障跳閘自動(dòng)投入。但應(yīng)注意，所有的手跳閉鎖功能僅閉鎖該手跳開關(guān)對(duì)自動(dòng)投入裝置的啟動(dòng)功能。
　　d)設(shè)置人工閉鎖信號(hào)（可用設(shè)置投、退總壓板的方式）閉鎖整套裝置，收到人工閉鎖信號(hào)后閉鎖自動(dòng)投入功能，解除閉鎖后經(jīng)Tbs延時(shí)，自動(dòng)投入功能重新開放。

3.6裝置綜合輔助功能

　　為便于運(yùn)行管理、維護(hù)和事故分析，裝置應(yīng)具有事件記錄、數(shù)據(jù)記錄、打印、自檢和告警功能。

4應(yīng)用成果

　　合適的地點(diǎn)、合理的配置、多種功能的備用電源自動(dòng)投入裝置在電網(wǎng)反事故工作中發(fā)揮了重大作用。

4.1保證了主供電源跳閘后變電站的連續(xù)供電，提高了用戶供電的可靠性

　　例證如下：
　　a)2002年12月31日6時(shí)34分，向220kV平勝變電站供電的單一電源線路220kV平雷線故障跳閘，裝設(shè)在平勝變電站的無(wú)壓檢定自動(dòng)投入裝置檢測(cè)到平勝變電站母線失壓后，立即跳開220kV平雷線開關(guān)，自動(dòng)投入220kV芳平線開關(guān)。使220kV平勝變電站原來(lái)所帶的48MW負(fù)荷安全連續(xù)運(yùn)行，挽回了對(duì)用戶供電的損失。
　　b)2003年11月28日，220kV莆心變電站的220kV母線分列運(yùn)行，220kV深莆線事故跳閘，原深莆線所帶莆心變電站的220kVⅡ母線瞬間失壓。我們裝設(shè)在莆心變電站的備用電源自動(dòng)投入裝置檢測(cè)到這一信息，正確動(dòng)作，自動(dòng)投入220kV母聯(lián)2012號(hào)開關(guān)，使220kV深莆線所帶的莆心變電站115MW負(fù)荷恢復(fù)了連續(xù)供電，避免了負(fù)荷損失。

4.2主供電源跳閘后，備用電源自動(dòng)投入，避免其它電源（線路）過(guò)載導(dǎo)致穩(wěn)定事故

　　例證如下：
　　500kV增城變電站的220kVⅥ和Ⅱ母線負(fù)荷很重，由2號(hào)、3號(hào)主變壓器和220kV的增開線供電。2003年1月25日，500kV的3號(hào)主變壓器發(fā)生故障，瓦斯保護(hù)動(dòng)作跳開主變壓器三側(cè)開關(guān)，備用電源自動(dòng)投入裝置檢測(cè)到3號(hào)主變壓器跳閘，按預(yù)先制定的控制策略自動(dòng)投入220kV的2026號(hào)母線分段開關(guān)，引入1號(hào)主變壓器電源，分擔(dān)了失去3號(hào)主變壓器電源的部分負(fù)荷，避免了2號(hào)主變壓器和增開線的過(guò)載事故及可能發(fā)生的電網(wǎng)連鎖反應(yīng)事故。

5安全運(yùn)行注意事項(xiàng)

　　a)裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置的線路開關(guān)斷開熱備用一側(cè)線路，一定要裝設(shè)避雷器，以免雷電擊穿熱備用開關(guān)的絕緣，毀壞變電站設(shè)備。在線路沒(méi)有安裝避雷器的情況下，可以根據(jù)實(shí)際情況，考慮利用母線避雷器作為設(shè)備防雷保護(hù)，在母聯(lián)開關(guān)裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置。
　　b)備用電源自動(dòng)投入的整定值要與繼電保護(hù)開關(guān)三相跳閘重合閘、線路后備保護(hù)和上下級(jí)備用電源自動(dòng)投入裝置動(dòng)作的時(shí)間配合，避免在三相重合或后備保護(hù)動(dòng)作過(guò)程中自動(dòng)投入備用電源（注：開關(guān)單相跳閘不滿足自動(dòng)投入裝置檢測(cè)的三跳失壓條件，可不予考慮時(shí)延配合問(wèn)題）。
　　c)備用電源自動(dòng)投入裝置應(yīng)設(shè)置低頻低壓、電壓變化率超限、頻率變化率超限及安全自動(dòng)裝置動(dòng)作閉鎖信號(hào)，使其在安全穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)或安全自動(dòng)裝置動(dòng)作時(shí)自動(dòng)閉鎖自投。
　　d)對(duì)于向主網(wǎng)供電的220kV變電站中110kV、10kV側(cè)接有的小電源，在主供電源跳閘且母線電壓低于整定值后，應(yīng)先斷開小電源，再投重合閘或備用電源。
　　e)原供電線路跳閘前如果所帶負(fù)荷過(guò)重，應(yīng)先切除部分負(fù)荷（可整定，先計(jì)算確定），然后自動(dòng)投入自備用電源，以免自動(dòng)投入時(shí)沖擊過(guò)大，自動(dòng)投入后引起相關(guān)元件過(guò)載和穩(wěn)定事故。

6結(jié)論
　　由于電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)不能滿足電網(wǎng)的運(yùn)行要求，在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱又必須采取解網(wǎng)分區(qū)供電運(yùn)行的情況下，造成局部電網(wǎng)和部分變電站的供電可靠性及穩(wěn)定性下降，在電網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中，備用電源自動(dòng)投入裝置成為提高供電可靠性和穩(wěn)定性最快捷、可行、經(jīng)濟(jì)的手段。備用電源自動(dòng)投入裝置的設(shè)置必須具有適應(yīng)各種運(yùn)行方式變化的靈活性，以提高裝置的利用率和可投率。備用電源自動(dòng)投入裝置必須穩(wěn)定可靠，保證投運(yùn)的成功率，必須設(shè)置閉鎖功能，防止誤動(dòng)作以及誤動(dòng)造成事故擴(kuò)大。備用電源自動(dòng)投入裝置的應(yīng)用成果說(shuō)明：多種功能的備用電源自動(dòng)投入裝置對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了重大作用。