220kV備自投裝置（簡稱“備自投裝置”）已廣泛應用于廣東電網220kV變電站中，其主要功能是檢測220kV主供電源失去且母線失壓后，裝置自動投入備投線路或母聯(lián)開關，恢復失壓母線所帶負荷的供電。該備自投裝置要求能適應以下三種接線方式：雙母線、雙母線帶旁路及雙母線單分段。為簡化邏輯和接線，該備自投裝置只取一個母聯(lián)開關置。

對于雙母線單分段接線的母線，其母線運行方式與兩個母聯(lián)開關和一個分段開關的運行方式有關，若備自投裝置只取一個母聯(lián)開關位置，將可能無法正確識別雙母單分段母線的實際運行方式。為使備自投裝置在各種運行方式下能正確動作或不動作，有必要對該備自投裝置加以改進，使其具有更好的靈活性，更強的適應性和更高的可靠性。

1 備自投裝置充電條件及起動條件

1.1 線路備自投充電條件及起動條件

1）線路備自投充電條件：“備自投功能壓板”在投入狀態(tài)；母聯(lián)檢修壓板退出時兩段母線均有壓，或母聯(lián)檢修壓板投入時有且僅有一段母線有壓；非檢修狀態(tài)的母聯(lián)開關應在合位；其中一組線路有主供線路，另一組線路有且只有備投線路（可含有檢修線路）。

滿足上述條件經過Tc時延后，裝置處于充電完成狀態(tài)，備自投功能開放。

2）線路備自投起動條件。當裝置檢測到系統(tǒng)滿足以下兩個條件，且經Tq延時后，裝置起動：所有運行的母線電壓＜U2（判別電壓起動定值）；所有主供線路無流。

1.2 母聯(lián)備自投充電條件及起動條件

1）母聯(lián)備自投充電條件。裝置檢測到滿足以下條件時進入充電狀態(tài)：“備自投功能壓板”在投入狀態(tài)；母聯(lián)開關在備投狀態(tài)（即熱備用狀態(tài)）。滿足上述條件經過Tc時延后，裝置處于充電完成狀態(tài)，備自投功能開放。

2）母聯(lián)備自投起動條件。當裝置檢測到系統(tǒng)滿足以下兩個條件，且經Tq延時后，裝置起動：任一段母線電壓＜U2（判別電壓起動定值）；有供電線路無流，且其切換后電壓＜U2（判別電壓起動定值）。

2 備自投裝置在雙母單分段接線變電站中應用存在的問題

下面以中山地區(qū)220kV逸仙站為例進行說明。逸仙站220kV母線為雙母單分段接線，如圖1所示。其中1M、2M由母聯(lián)2012開關連接，1M、5M由分段2015開關連接，2M、5M由母聯(lián)2025開關連接。為簡化邏輯和接線，該站220kV備自投裝置只取220kV母聯(lián)2012開關位置，而未引入220kV母聯(lián)2025和分段2015開關位置，同時220kV備自投只取1M、2M電壓，未接入5M電壓。該備自投裝置可實現線路備自投和母聯(lián)2012備自投功能。

圖1 220kV逸仙站220kV母線一次接線示意圖

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開關在熱備用狀態(tài)，母聯(lián)備自投就可充電。然而，當母聯(lián)2012開關在熱備用狀態(tài)，而母聯(lián)2025開關和分段2015開關同時合位時，母聯(lián)備自投仍可充電，而此時220kV母線實際是在并列運行，母聯(lián)備自投不應充電。

根據母聯(lián)備自投起動條件可知，母聯(lián)2012備自投動作需滿足220kV有一段母線失壓，因220kV母線在并列運行，母聯(lián)備自投不滿足實際起動條件，無法正確動作。實際上，此時220kV母線在并列運行，可實現線路備自投功能，但因母聯(lián)2012開關在分位，不滿足線路備自投充電條件，線路備自投不會充電。

據此，母聯(lián)2012開關在分位的情況下，備自投裝置運行時需注意以下兩點：

• 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至少有一個開關在分位。
• 2）若要使用線路備自投功能，需保證2012開關在分位前線路備自投在充電狀態(tài)且2012開關分位后線路備自投不得放電，否則線路備自投將無法再自行充電（在線路備投的充電方式下，若非檢修母聯(lián)開關變?yōu)榉治唬b置不放電，但應發(fā)出告警信號，即備投方式異常告警）；或者母聯(lián)2012檢修壓板投入時有且僅有一段母線有壓。

3 解決方案

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

1）用短接線將母聯(lián)2012開關合位開入短死，備自投裝置固定實現線路備自投功能，取消母聯(lián)備自投功能。該方案的優(yōu)點是實現簡單，只需加裝1根短接線；缺點是備自投裝置無母聯(lián)備自投功能，適應性較差。

2）升級備自投裝置，增加2015和2025開關合位2個開入量，同時增加“分段2015開關檢修”和“母聯(lián)2025開關檢修”兩塊壓板。母聯(lián)備自投充電條件2改為“母聯(lián)2012開關在備投狀態(tài)（即熱備用狀態(tài)）且母聯(lián)2025開關和分段2015開關不同時在合位”；線路備自投充電條件3改為：“非檢修狀態(tài)的母聯(lián)2012開關應在合位或非檢修狀態(tài)的母聯(lián)2025開關和非檢修狀態(tài)的分段2015開關同時在合位”。當“分段2015開關檢修”或“母聯(lián)2025開關檢修”壓板投入時，裝置認為該分段（母聯(lián)）開關處于分位，且不參與自投。

該方案的優(yōu)點是備自投原理清晰、運行維護方便；缺點是邏輯、接線相對復雜，與標準備自投裝置簡化邏輯和接線的設計初衷不符，且升級后改變了標準版?zhèn)渥酝哆壿嫞焕趥渥酝堆b置統(tǒng)一管理。

3）在不升級備自投裝置的情況下，在母聯(lián)2012開關常開輔助觸點回路上并接分段2015開關和母聯(lián)2025開關常開輔助觸點的串聯(lián)回路，如圖2所示。

圖2 開關輔助觸點接線示意圖

該方案可自適應識別母線運行方式：

• 1）當2012開關在合位時，備自投裝置判定220kV母線為并列運行方式，母聯(lián)備自投不會充電，線路備自投可充電。
• 2）當2012開關在分位時，若2015和2025開關同時在合位，備自投裝置判定220kV母線為并列運行方式，母聯(lián)備自投不會充電，線路備自投可充電。
• 3）當2012開關在分位，且2015或2025開關至少有一個開關在分位，備自投裝置判定220kV母線為分列運行，母聯(lián)備自投可充電。

該方案的弊端是：當2015或2025開關在檢修時，因其開關狀態(tài)不定，檢修開關的分、合將直接影響備自投方式的變化，影響備自投的正常運行。為使2015或2025開關在檢修時不影響備自投方式正常運行，需增加“2015開關運行”和“2025開關運行”兩塊壓板，將這兩塊壓板串接在2015和2025開關常開輔助觸點回路上，如圖3所示。

圖3 含壓板的開關輔助觸點接線示意圖

正常運行時投入此兩塊壓板，當2015開關檢修時，退出“2015開關運行”壓板；同理，當2025開關檢修時，退出“2025開關運行”壓板。即當2015或2025開關檢修時，備自投裝置充放電條件將只根據2012開關位置判定，而與2015和2025開關位置無關。

該方案無需對備自投裝置進行升級，在不改變備自投裝置邏輯的基礎上，能自適應識別母線運行方式，線路備自投和母聯(lián)備自投能根據兩個母聯(lián)開關和一個分段開關的狀態(tài)自適應切換，運行維護方便，邏輯簡單清晰。

總結

綜上所述，備自投裝置在經過第三種方案的改進后，更具有選擇性和靈活性，能自適應識別雙母單分段母線運行方式，根據運行方式的變化自動切換母聯(lián)備自投和線路備自投功能，有利于提高備自投裝置的可靠性，該方案已在220kV逸仙站得到了實踐應用，其在雙母單分段接線的220kV變電站具有廣泛的應用前景。