变电站备自投原理知识分享
变电站备自投原理知识分享
01 、概述
1.电力系统安全自动装置
为防止电力系统失去稳定性和避免电力系统发生大面积停电的自动保护装置 。如自动重合闸、备用电源和备用设备自动投入、自动切负荷 、自动按频率（电压）减负荷、发电厂事故减出力 、发电厂事故切机、电气制动、水轮机发电机自动启动和调相改发电、抽水蓄能机组由抽水改发电 、自动解列及自动快速调节励磁等装置。
常用安全自动装置：重合闸 、备自投、低频低压减负荷装置等。
2.备自投装置
对具备双电源或多电源供电的变电站或设备，因电网开环或其他需要只有一回电源供电（也称为工作电源）时 ，当供电电源因故失去后 ，能迅速投入其他供电电源的装置。
3.备自投装置的作用
由于电磁环网开环的需要 ，具备双电源或多电源供电的变电站通常只有一回线供电 ，供电可靠性降低。备自投装置的应用可以：
（1）提高供电可靠性，迅速恢复变电站供电；
（2）降低投资（减少环网供电、多台变压器的投资） ；
（3）简化继电保护整定配合的复杂性。（开环运行下的整定更简单） 。
4. 备自投装置的基本要求
（1）应保证在工作电源或设备断开后，才投入备用电源或设备 ；
（2）失去供电电源后，自动投入装置应保证备用电源开关只动作一次；
（3）应有PT二次断线的闭锁装置，当电压回路异常失压时，备用电源自动投入装置不应误动作；
（4）备用电源有电压正常的监视回路 ，工作电源应有电压消失的判别回路 ；
（5）当变电站母线故障时，备自投不应该动作 。
02 、变电站备自投原理
电网各110kV 、35kV变电站除不具备双电源条件的一般都配置了进线备自投装置 。
1. 进线备自投原理说明：
如上图所示，适用于两条进线一主一备的运行方式 。
（1）充电条件 ：（#2进线备#1进线）（两个条件都满足才充电）
①Ⅰ母、Ⅱ母均三相有压，当#2进线有压检查控制字投入时，#2进线有压 ；
②1DL 、3DL合位，2DL在分位 。
（2）放电条件：（满足下列任一条件即放电）
①当进线有压控制字投入后 ，#2进线无压延时放电；
②2DL合上；
③手跳1DL ；
④其它外部闭锁信号。
（3）动作逻辑 ：（#2进线备#1进线）
当充电完成后,Ⅰ母 、Ⅱ母均无压（三相线电压均小于母线无压定值) ，#1进线无流，#2进线有压（检#2进线电压投入时）启动，经延时跳电源1开关1DL。确认1DL跳开后 ，经延时合2DL。（#1进线备#2进线原理相同）
说明：由以上原理可见，当手跳或遥控拉开#1进线开关1DL时 ，进线备自投将放电闭锁，从而造成进线备自投无法启动。
2. 桥（分段）备自投原理说明：
如上图所示 ，适用于两条进线或两台变压器分别带一段母线的运行方式 。
（1）充电条件：（两个条件都满足才充电）
①1DL 、2DL合位，3DL分位；
②Ⅰ母 、Ⅱ母均三相有压 。
（2）放电条件 ：（满足下列任一条件即放电）
①3DL在合位；
②Ⅰ、Ⅱ母均无压；
③手跳1DL或2DL；
④有外部闭锁信号 。
（3）动作逻辑：当充电完成后
①I母无压 ，#1进线无流，Ⅱ母有压则经延时后跳开1DL，确认1DL跳开后经延时合上3DL 。
②Ⅱ母无压，#2进线无流，Ⅰ母有压则经延时后跳开2DL,确认2DL跳开后经延时合上3DL。
说明 ：由以上原理可见 ，当手跳或遥控1DL或2DL ，桥（分段）备自投将放电闭锁，从而造成桥（分段）备自投无法启动。当为高压侧桥备自投时，主变差动、非电量及高后备保护动作闭锁高压侧桥备自投；当为中 、低压侧分段备自投时，主变中 、低压侧后备保护动作闭锁中 、低压侧分段备自投。
3.变压器备自投
热备用：母线失电 ，相应主变低压侧断路器处于合位，在备用变压器高压侧有压情况下跳开工作变压器低压侧断路器，合备用变压器低压侧断路器；当工作变压器偷跳 ，合备用变压器低压侧断路器。为防止母线TV失压时备自投误动 ，取主变低压侧电流作为母线PT失压的闭锁判据。
冷备用：逻辑同上面热备用，通过外部增加继电器扩展接点，同时跳2DL、4DL及电容器组，合1DL、3DL等。
4.带远方备自投功能的备自投装置
目前电力系统有很多手拉手环网接线，采取开环运行方式。如采用常规备自投，只能在开环点处实现备自投作用，对于不是开环点运行的变电站，当电源线路发生永久性故障 ，就会造成变电站全站停电。
上图为110kV系统，A变电站3DL为开断点，1号线 、2号线有故障 ，没有变电站失压，但3号线故障将造成B变电站失压 。
（1）远方备自投装置原理
远方备自投装置就是在常规备自投的基础上进行改造、针对手拉手结构电网的特点而设计的特殊备自投。即在A 、B两个变电站各装设一套远方备自投装置，两套装置互相配合，从而实现远方备自投功能。
（2）远方备自投装置优点
每套装置只采样本变电站的开关位置及电流、电压量，其动作条件与环网中另一变电站的采样值无关。此设计的优点是结构简单，不需要增加一次设备或通信设备，投资及改造工作量小。（通过软件功能实施）
（3）远方备自投方式
①方式1
在开环点（A变电站）处常规备自投 。即1号线路运行 ，2号线路备用。当1号线路电源因故障或其他原因被断开后 ，2号线路备用电源自动投入。
充电条件：
a.母线三相有电压，当2号线路电压检查控制字投入，2号线路有电压（UX2）；
b.2DL在合位 ，3DL在分位。
动作过程 ：当充电完成后，母线无电压，1号线路无电流 ，当2号线路电压（UX2）检查控制字投入，且UX2有电压，延时tb1跳开2DL，确认2DL跳开后，合3DL。
②方式2
在开环点（A变电站）处备投。1号线路运行，2号线路备用。当2号线路失压时，合2号线路开关3DL，向对侧送电。
充电条件（同方式一）：
a.母线三相有电压，当2号线路电压检查控制字投入，2号线路有电压（UX2）；
b.2DL在合位 ，3DL在分位。
动作过程 ：当充电完成后 ，母线有电压，2号线路（UX2）无电压 ，延时tb2合3DL 。
方式2存在的问题
对于方式2 ，只要2号线路失压，即合上2号线路开关（3DL）。当2号线路本身故障时，可能造成多次合于故障上，不利于故障的消除 。
解决方法：为避免多次重合于故障线路，运行中应退出备用开关3DL和带空载线路开关4DL的重合闸。当2号线路故障时，开关4DL保护动作后不重合，由备自投动作合上开关3DL，如果是永久性故障 ，保护跳闸后不会重合 。
③方式3
在非开环点（B变电站）处备投。2号线路运行，3号线路运行 ，当主供电源3号线路因故障或其他原因被断开后，跳开3号线路开关开关5DL。在确认主供线路开关断开后，依靠对侧备自投装置动作延时供电 。该方式与开环点处方式二配合使用。
充电条件：
a.母线三相有电压，当3号线路电压检查控制字投入，3号线路有电压（UX3） ；
b.4DL 、5DL在合位。
动作过程：当充电完成后 ，母线无电压，3号线路无电流，当3号线路电压检查控制字投入，3号线路无电压（UX3），延时tb3跳开5DL 。
方式3存在的问题
备自投动作时间应该与主供电源后备保护跳闸、重合闸时间配合；
A 、B变电站备自投动作时间应配合 ；
2号线路停电，操作前先退出A变电站备自投装置；
涉及PT停电的停电 ，应考虑备自投的误动 ；
凡是不满足备自投装置运行的检修方式 ，应考虑退出备自投装置。
03、变电站备自投特殊情况
1. 当变电站两条进线一主一备时，投入进线备自投；当一条线路故障或停电检修时 ，应停用进线备自投；当两台主变中 、低压侧分列运行时 ，投入分段备自投，当两台主变并列运行或一台主变带全站运行时，应停用分段备自投。
2. 若110kV变电站进线备自投具备联切小电源功能（通过现场保护屏“进线备自投联切35kV小电源压板实现）。当小电源经35kV线路在110kV变电站并网时投入该联切压板 ；当小电源不经35kV线路在110kV变电站并网时 ，退出该压板 。