一例特高压站用电备自投误闭锁研究与改进
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国网山西省电力公司检修公司的研究人员尹晓海、王时光、肖云亮等，在2018年第3期《电气技术》杂志上撰文指出，站用电系统对特高压变电站安全稳定运行举足轻重，备用电源自动投入装置（备自投）对站用电可靠持续运行作用重要。文章针对某特高压变电站站用电系统备自投误闭锁设计缺陷，研究了备自投工作机理，分析了误闭锁回路并给出了改进的回路接线，验证了备自投动作的正确性。
站用电交流系统是保障变电站安全、稳定运行的重要部分，承担着变电站内设备操作电源、变压器冷却电源、辅助系统电源等重要回路的供电任务[1,2]。站用交流电源丢失，将危及变电站的正常运行，甚至引起系统停电和扩大事故范围[3,4]。
目前，一般的变电站都采用两路不同的电源，特高压变电站由于其承担着输变电的重要任务，采用三路站用电源，其中一路是外接电源，并且应至少保持两路站用电源平稳运行。为了保证供电的连续可靠性，特高压变电站在380V母线间设置了备自投[5,6,7]。
为保证备自投装置能够正确动作，避免将备用电源再次投入到故障元件中，扩大事故范围，应采取一定的闭锁条件，使得备自投在不该闭锁的情况下能够可靠动作，该闭锁的情况下能够可靠闭锁[8,9]。
本文介绍了某一特高压变电站在备自投功能验收过程中，由于备自投闭锁回路设计不当，造成了备自投误闭锁；研究了备自投动作机理，分析了误闭锁回路并且对该闭锁回路进行了修改，现场验证了回路的正确性。
1 某特高压变电站站用电系统简介
该站共有3路站用电源，如图1所示。由于站内本期只有一组主变压器，故第一路引自本站1号主变110kV 母线，经111B变压器（110/35kV）及301B变压器（35/0.4 kV）两级变压后给400V 1号母线供电；第二路引自2号外接电源，经302B变压器（35/0.4 kV）变压后给400V 2号母线供电；第三路引自0号外接电源，经300B变压器（35/0.4 kV）变压后给400V 0号母线供电，其为备用电源。
该站设置两台备自投装置，均为单向自投。备自投1作为第一路电源消失第三路电源自动投入的装置，备自投2作为第二路电源消失第三路电源自动投入的装置，正常情况两台备自投装置均在投入状态。该站使用四方公司生产的CSC-246线路备投装置。
图1 某特高压变电站站用电系统
2 备自投工作机理
2.1 备自投原理（以备自投1为例）
备自投在满足一定的条件下，开始充电，经延时才能充满电。备自投只有在充满电状态下，且满足启动条件，又无外部任何闭锁条件，备自投才会动作。备自投在逻辑执行过程中，出现任一闭锁条件，备自投放电。
（1）备自投充电条件：400V 1号母线、0号母线均有压，401、400断路器在合位、403断路器在分位；无任何闭锁条件。
（2）备自投充满电条件：充电条件满足且超过10s。
（3）备自投放电条件：任一闭锁条件满足，备自投动作出口后。
（4）备自投闭锁条件：遥分/手分401断路器，保护动作且故障在400V 1号母线，投入保护装置“备自投总闭锁”功能压板。
（5）备自投动作条件：备自投充满电，启动条件均满足，闭锁条件均不满足，且延时T内上述条件均满足，如图2所示，图中T为时间继电器。
图2 备自投动作条件
2.2 备自投逻辑
正常运行时，400V 1号母线、0号母线均有压，401、400断路器在合位、403断路器在分位，备自投充满电。400V 1母失压，经T1延时跳开401断路器， T3延时合上403断路器，动作逻辑分解图如图 3、图4所示，图中T1、T3为时间继电器。
为防止PT断线时备自投误动，取线路电流作为母线失压的闭锁判据。
第一步：
图3 备自投动作逻辑分解1
在同时满足400V 1母失压、CT1（电流互感器）无流、400V 0母有压的启动条件，且同时不满足401断路器在分位、403断路器在合位的闭锁条件（即满足401在合位、403在分位），则经T1延时备自投动作跳开401断路器。
第二步：
图4 备自投动作逻辑分解2
在同时满足401断路器在分位、400V 1母失压、400V 0母有压的启动条件，且同时不满足403断路器在合位的闭锁条件（即满足403在分位），则经T3延时备自投动作合上403断路器。
3 备自投误闭锁研究及改进
3.1 备自投误闭锁分析
在对该站备自投功能验收时发现，在备自投充满电、无任何闭锁条件的情况下，当拉开备自投1 400V 1母电压空开（即模拟400V 1母失压）时，备自投动作、401断路器跳开，装置面板显示出口5跳进线1DL（出口5接401断路器，即401断路器跳开），未显示403断路器合上，如图5所示。
经查发现备自投跳401断路器和测控遥控分401断路器共用一个跳闸出口133，而且端子排遥控分闸回路133和继电器ZJ-1短接。当备自投动作跳401断路器时，继电器ZJ-1接点带正电，使得ZJ-2和ZJ-3常开接点导通，闭锁备自投，导致403断路器无法自动合上，回路接线图如图6所示，图中ZJ为中间继电器。
图5 备自投装置闭锁报文
图6 备自投误闭锁回路
3.2 备自投闭锁回路改进
通过以上分析，得出备自投误闭锁原因：备自投跳401断路器、测控分401断路器端子及继电器ZJ-1接点直接接在一起，使得备自投跳401断路器时，装置误判为遥控分401断路器，闭锁备自投。
改进：将备自投跳401断路器、测控分401断路器端子分开：备自投跳401断路器端子不经过继电器直接接跳闸出口133；测控分401断路器利用继电器ZJ两组辅助接点，一组接401断路器跳闸出口133，一组接闭锁备自投回路。修改后的回路如图7所示。
当备自投动作跳401断路器时，133接点带正电，401断路器断开；同时继电器ZJ-1接点不带正电，ZJ-2和ZJ-3常开接点不导通，不会闭锁备自投。当测控分401断路器时，ZJ-4和ZJ-5常开接点导通，401断路器跳闸线圈带电，401断路器断开；ZJ-2和ZJ-3常开接点导通，闭锁备自投。
通过对遥分401断路器闭锁备自投回路的修改，一方面测控分401断路器时，闭锁备自投；另一方面备自投动作跳开401断路器后，不会误闭锁备自投，使得403断路器能够自动合上。
最后，现场验证了改进回路的正确性，如图8所示，装置面板显示出口5跳进线1DL（出口5接401断路器，即401断路器跳开），出口2合母联3DL（出口2接403断路器，即403断路器合上）。
图7 修改后的备自投闭锁回路
图8 备自投装置正确报文
4 结论
备自投作为特高压变电站工作电源消失使备用电源自动投入的装置，其动作的正确可靠性关系到站用电供电的持续稳定性，故需确保备自投在该动作时可靠动作，该闭锁时可靠闭锁。
本文探讨了某特高压变电站备自投功能验收中发现的误闭锁回路设计缺陷，给出了改进的设计回路，分析并现场验证了备自投动作的正确性，变电站采用这种回路保障了站用电安全稳定运行，同时为其它站备自投闭锁回路设计提供了参考。