二次回路微機(jī)保護(hù)備自投裝置動(dòng)作原理及實(shí)例

備自投的定義：顧名思義是負(fù)責(zé)投入備用電源的，全名是備用電源自動(dòng)投入裝置。這里對(duì)電源的理解要擴(kuò)大，變電站中處處都是電源：對(duì)站端來(lái)說(shuō)進(jìn)線是電源，對(duì)分段母線來(lái)說(shuō)另一端母線可以是電源，對(duì)于變壓器來(lái)說(shuō)另一臺(tái)備用的變壓器也能作為電源......可以這樣理解，當(dāng)變電站里某一個(gè)正常部位失電，能夠通過(guò)斷路器的配合讓電能從其他地方供給到失電的部位，那么這里的“其他地方”就是一個(gè)備用電源。而負(fù)責(zé)控制這些斷路器配合動(dòng)作，讓失電的部位成功恢復(fù)正常狀態(tài)的裝置，就是備自投裝置了。變電站里總能遇到“意想不到”的問(wèn)題，所以對(duì)各種可能出現(xiàn)的故障，除了常規(guī)保護(hù)裝置(作用是切斷故障點(diǎn)，縮小系統(tǒng)故障時(shí)間和范圍)，還要配置能夠補(bǔ)救停電范圍擴(kuò)大的裝置(對(duì)已經(jīng)失電的正常線路進(jìn)行恢復(fù)供電》，這就是備自投。

備自投方式的分類：在變電站中投入的備自投接管大體上有以下幾種備用關(guān)系。

2）分段母線備用：W1和W2都正常運(yùn)行，當(dāng)一條母線所接的進(jìn)線短路，導(dǎo)致母線失壓 (假設(shè)是線2故障)，此時(shí)保護(hù)會(huì)切斷進(jìn)線開(kāi)關(guān)2DL，隔離故障點(diǎn)，不過(guò)此時(shí)母線已經(jīng)處于喪失了供電電源。那么備自投會(huì)經(jīng)過(guò)一些邏輯判斷之后，閉合3DL，讓另一段帶電母線w1去為失壓母線w2供電。分段母線備用有明備用與暗備用：分段母線正常時(shí)均投入運(yùn)行，一段失電后另一段立馬通過(guò)分段開(kāi)關(guān)向其供電。這種兩段電源在正常工況下全都投入運(yùn)行的備用方式叫暗備用，與之相反，專門(mén)設(shè)置備用電源，并不投入系統(tǒng)，而是留有容量及時(shí)接入到被備用點(diǎn)的方式稱為明備用。一般來(lái)說(shuō)，分段母線互為暗備用，而進(jìn)線備用、變壓器備用會(huì)設(shè)置成明備用。

3）變壓器備用：

(1)備自投動(dòng)作有前提。備自投動(dòng)作的第一個(gè)前提是故障點(diǎn)被隔離了。注意: 隔離故障點(diǎn)是通過(guò)保護(hù)驅(qū)動(dòng)斷路器實(shí)現(xiàn)的，所以備自投就需要接收幾個(gè)斷路器的位置信息。備自投動(dòng)作的第二個(gè)前提來(lái)自于本身的裝置狀態(tài)：備自投成功充上了電【備自投的“充電”非字面意義上的充電，而是參考重合閘充電起到類似功能的延時(shí)邏輯，即為了只動(dòng)作一次，不在備自投失敗后立馬進(jìn)行下一次備自投而設(shè)計(jì)的功能。備自投充電期間不可能動(dòng)作，充電時(shí)間在10s單位量級(jí)左右】。備自投動(dòng)作的第三個(gè)前提是備用關(guān)系成立，或者說(shuō)存在可備用的電源。備用關(guān)系成立的基礎(chǔ)是備用電源與主電源之間通過(guò)一個(gè)斷開(kāi)的斷路器連接，假如這個(gè)斷路器本身狀態(tài)是合上的，那么備用關(guān)系就不成立了【例如分段母線備用中，分段母聯(lián)斷路器本身就處于合上位置，那么備自投就無(wú)法動(dòng)作讓這個(gè)斷路器“再”合上一次】。

(2)備自投動(dòng)作時(shí)需要延時(shí)，沒(méi)那么快。和保護(hù)裝置相比，備自投的動(dòng)作時(shí)間要慢很多，主要有以下幾點(diǎn)原因：一是躲過(guò)保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間，剛才也說(shuō)到過(guò)，備自投動(dòng)作的前提是確認(rèn)故障點(diǎn)被保護(hù)隔離了，那么只有當(dāng)保護(hù)動(dòng)作結(jié)束之后，備自投才能夠動(dòng)作。二是備自投如果需要聯(lián)切其他設(shè)備，需要等待這些設(shè)備切斷再動(dòng)作，例如聯(lián)切小電源聯(lián)絡(luò)線或者接地變等設(shè)備。三是動(dòng)作前要判段各種動(dòng)作條件是否滿足: 例如要核查保護(hù)是否已經(jīng)跳開(kāi)了故障點(diǎn)，相關(guān)的斷路器是否已經(jīng)斷開(kāi)。

(3)備自投動(dòng)作到一半可能會(huì)停止動(dòng)作。備自投發(fā)出一系列斷路器命令，只有這些命令全部都正確執(zhí)行之后，備用電源才能投入。任何一個(gè)斷路器拒絕動(dòng)作，都會(huì)導(dǎo)致備自投過(guò)程終止任何一個(gè)信號(hào)不滿足備自投要求，備自投過(guò)程終止。中途人為干預(yù)以及中途被閉鎖時(shí)，備自投過(guò)程也會(huì)終止。下面，我們以母線分段備自投為例，對(duì)這種備用關(guān)系及其流程描述如下：o兩條母線互為備用，分段開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，備用母線進(jìn)線開(kāi)關(guān)閉合以保證備用關(guān)系成立。o每條母線都連接進(jìn)出線，負(fù)荷滿足容量冗余要求，測(cè)控裝置能采集到各斷路器的開(kāi)關(guān)位置、母線電壓、支路的電壓電流。o上述測(cè)控量滿足備自投充電條件o備自投充電。o某條母線進(jìn)線故障，導(dǎo)致該母線失壓，影響母線上所有的負(fù)荷。o備自投啟動(dòng)，等待保護(hù)切除故障進(jìn)線(兼有發(fā)跳閘指令) ，驗(yàn)證開(kāi)關(guān)位置。o故障進(jìn)線被隔離，若有聯(lián)切需求，備自投發(fā)聯(lián)切指令并驗(yàn)證開(kāi)關(guān)位置。o備自投發(fā)合分段開(kāi)關(guān)指令，通過(guò)正常母線向失電母線供電，驗(yàn)證開(kāi)關(guān)位置。o發(fā)相關(guān)信號(hào)，記錄。o如果動(dòng)作期間任何一處開(kāi)關(guān)位置驗(yàn)證失敗，或者存在任意備自投放電條件，則備自投停止動(dòng)作并閉鎖。現(xiàn)在我們來(lái)順著上面這個(gè)過(guò)程，逐項(xiàng)講解分段備自投是如何實(shí)現(xiàn)它的功能邏輯的。重點(diǎn)把握這幾個(gè)定義：輸入交流量、輸入開(kāi)入量、充電條件、放電條件、動(dòng)作邏輯。輸入交流量

(1)母線有壓指的是母線的三個(gè)線電壓Uab，Uac，Ubc中，至少有一個(gè)大于母線有壓的定值。這里均折算成PT二次值來(lái)計(jì)算。

(2)母線無(wú)壓指的是母線的三個(gè)線電壓Uab，Uac，Ubc中，每一個(gè)均小于母線有壓的定值。這里均折算成PT二次值來(lái)計(jì)算。為了躲過(guò)電壓擾動(dòng)，母線有壓定值會(huì)大于母線無(wú)壓定值。

(3)進(jìn)線無(wú)流指的是工作電源進(jìn)線的一個(gè)相電流小于進(jìn)線無(wú)流的定值。為了防止備自投誤動(dòng)，進(jìn)線無(wú)流定值要小于最小負(fù)荷電流。均折算成二次值。

（4）除了以上三種判據(jù)，有的備自投還具備進(jìn)線有壓判據(jù)，即判斷進(jìn)線PT的某一相電壓是否大于該定值，這就需要在進(jìn)線處設(shè)置一個(gè)電壓互感器。但是目前變電站很少有這樣的設(shè)法，本文就不再闡述此判據(jù)。以上可以看到：備自投需要的電壓判據(jù)涉及到三相信號(hào)，這是因?yàn)閷?duì)應(yīng)母線失壓，可能只在某一相中發(fā)生，所以必須兼顧二相。而備自投的無(wú)流判據(jù)只涉及到某一相，這是因?yàn)檎Ｇ闆r工作電源的電流三相均大于定值，而一旦工作電源被隔離(代表著故障區(qū)域被切除)，那么三相電流均降至0(或低于定值)，所以只用判定一相即可。【有壓和無(wú)壓的判據(jù)用在備自投判斷能否充電啟動(dòng)；而無(wú)流判據(jù)則用在備自投已經(jīng)充電完成并開(kāi)始動(dòng)作的時(shí)間段內(nèi)，它們負(fù)責(zé)的任務(wù)不同才導(dǎo)致了采樣時(shí)的區(qū)別。】輸入開(kāi)入量除了上述這些交流量，備自投還需要引入以下開(kāi)入量才能完成所有的動(dòng)作邏輯。

合后：即代表著斷路器處于“已經(jīng)手動(dòng)合閘過(guò)一次”的狀態(tài)，并且沒(méi)有經(jīng)過(guò)“手動(dòng)”分閘，包括:合閘后正常運(yùn)行狀態(tài)以及合閘后經(jīng)由保護(hù)跳閘兩種狀態(tài)。請(qǐng)仔細(xì)分析合后的定義，提問(wèn)：重合閘動(dòng)作后，合后消失嗎?自然是不消失的，要再向前看，重合閘之前-->保護(hù)跳閘之前，開(kāi)關(guān)是合位，這必然是由手動(dòng)(遙控/現(xiàn)場(chǎng))合閘造成的，保護(hù)及合閘均不改變它的狀態(tài)。o說(shuō)到這里，不妨把“合后”給分析地更透徹一點(diǎn)：