電源備自投裝置測試儀必要性

摘要:
備用電源自投裝置可以提高供電的可靠性和連續性，但生產(chǎn)實(shí)際中應用的許多備自投裝置由于運行方式和邏輯關(guān)系不符合要求，而無(wú)法正式投入運行，從運行方式和邏輯關(guān)系等方面確保電源自投裝置正確性，其中手段之一是對電源自投裝置進(jìn)行全面的檢驗。在目前的生產(chǎn)實(shí)際中對電源自投裝置的檢驗沒(méi)有專(zhuān)門(mén)測試儀，一般測試借用其它鋪助裝置進(jìn)行，這樣就存在許多測試不準，漏項、配合困難等，從而埋下安全隱患，這是電力生產(chǎn)中是不允許的。

1、引言
備用電源自動(dòng)投入和備用設備自動(dòng)投入，在現場(chǎng)一般簡(jiǎn)稱(chēng)“備自投“。備自投能夠提高
電網(wǎng)正常運行時(shí)的供電能力，減少重載線(xiàn)路的負何，限制短路電流，提高供電可靠性和連續性，隨著(zhù)電力系統的發(fā)展，備用電源自投裝置的作用和地位越來(lái)越來(lái)重要。對該裝置測試必須做到可靠、安全，消除其中存在的安全隱患。本文在此針對備用電源自投裝置的測試存在困難及缺陷進(jìn)行分析后，提出一可以測試該裝置儀器，望為對存在安全隱患有所作為。

2、復雜接線(xiàn)與復雜邏輯方式
①復雜接線(xiàn)：備用電源自投裝置由于要面對系統運行方式的多種變化，造成備用電源自投裝置邏輯關(guān)系復雜，接線(xiàn)方式也復雜。就邏輯關(guān)系的復雜性在如深圳地區電網(wǎng)高達70余鐘組合方式。如：降壓變電站的典型接線(xiàn)是2條進(jìn)線(xiàn)、2臺主變分裂運行或一運行一備用，但變電站接線(xiàn)種類(lèi)繁多。又如：有3臺或更多主變，高壓進(jìn)線(xiàn)可能有3條或更多；高壓側雙母接線(xiàn)；高壓側擴大內橋接線(xiàn)；低壓側分段開(kāi)關(guān)兼做旁路開(kāi)關(guān)等。復雜的接線(xiàn)帶來(lái)了多種復雜的備自投方式，這就要求各自投裝置能自動(dòng)識別系統運行方式，自動(dòng)選擇相應的備自投方案。
②備自投的邏輯：a．備自投充電。當工作電源運行在正常供電狀態(tài)、備用電源工作在熱備用狀態(tài)(明備用)，或兩者均在正常供電狀態(tài)(暗備用)時(shí)，備自投裝置根據所采集的電壓、電流及開(kāi)關(guān)位置信號來(lái)判斷一次設備是否處于這一狀態(tài)，經(jīng)過(guò)10s～15s延時(shí)后，完成充電過(guò)程。b．備自投放電。當備自投退出運行，工作斷路器由人為操作跳開(kāi)，備用斷路器不在備用狀態(tài)，斷路器拒跳、拒合，備用對象故障等不允許備自投動(dòng)作的情況下，將備自投放電，使其行為終止。c．備自投充電后，滿(mǎn)足其啟動(dòng)條件，經(jīng)或不經(jīng)延時(shí)執行其跳閘邏輯(可能斷路器已跳開(kāi))，跳閘對象可能有多個(gè)。d．備自投執行完跳閘邏輯后，滿(mǎn)足其合閘條件，經(jīng)或不經(jīng)延時(shí)執行其合閘邏輯，合閘對象也可能有多個(gè)。

3、電源備自投其它方面問(wèn)題
①斷路器拒動(dòng)檢查和自動(dòng)(遠方手動(dòng))復歸問(wèn)題：斷路器拒動(dòng)是指備自投動(dòng)作邏輯正確，但由于斷路器原因斷路器未動(dòng)作，主供電源斷路器未斷開(kāi)或備用電源斷路器未合上，使備用電源裝置處于等待狀態(tài)。有兩種處理辦法：一是保持跳合閘脈沖，裝置不復歸，直到斷路器動(dòng)作或人員干預整組復位進(jìn)行重啟動(dòng)；二是裝置從發(fā)出跳合閘脈沖后計時(shí)一定時(shí)間內如果斷路器不動(dòng)則收回跳合閘脈沖并同時(shí)發(fā)出信號。筆者曾遇到一種情況：某廠(chǎng)生產(chǎn)的備自投裝置在主供電源斷路器跳開(kāi)后，備用電源斷路器拒動(dòng)，從而使備自投裝置程序進(jìn)入等待合閘的死循環(huán)，不能收回跳主供電源斷路器的跳閘令，造成主供電源不能恢復和跳閘線(xiàn)圈燒毀。一般來(lái)說(shuō)，斷路器操作回路中有跳閘自保持繼電器，備自投動(dòng)作跳閘后只要輸出跳閘脈沖200ms就可以啟動(dòng)該繼電器。后要求廠(chǎng)家對備自投邏輯進(jìn)行完善：發(fā)出主供電源跳閘令200ms后及時(shí)收回，備用電源斷路器合閘失敗后，應具備斷路器拒動(dòng)告警、備自投裝置自動(dòng)復歸和遠方手動(dòng)復歸功能。
②斷路器偷跳的處理問(wèn)題：對母線(xiàn)無(wú)PT的變電站，啟動(dòng)備自投有兩種辦法：利用進(jìn)線(xiàn)PT三相電壓分別經(jīng)進(jìn)線(xiàn)斷路器位置觸點(diǎn)串連后代替母線(xiàn)PT電壓接入和利用斷路器位置啟動(dòng)備自投。筆者不建議采用斷路器位置啟動(dòng)的方式，該方式受直流電源的影響并且單一的斷路器輔助觸點(diǎn)相對可靠性較差，容易因振動(dòng)等造成備自投誤動(dòng)作。
③合閘過(guò)程中投入母聯(lián)保護問(wèn)題：對單母線(xiàn)分段接線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)保護，一般短延時(shí)跳分段開(kāi)關(guān)，長(cháng)延時(shí)跳進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)。備用電源投到故障母線(xiàn)上時(shí)，必須快速切除故障段母線(xiàn)，減小短路沖擊和防止保護越級造成兩段母線(xiàn)停電。為此有的廠(chǎng)家生產(chǎn)的備自投裝置在合閘過(guò)程前中就將母聯(lián)開(kāi)關(guān)速斷保護短時(shí)投入，這樣當備用電源投到故障母線(xiàn)速斷保護時(shí)就會(huì )快速切除。這種設計相當于母聯(lián)保護雙重化，對防止事故擴大有積極作用，但備自投必須引入母聯(lián)電流，其接線(xiàn)和邏輯復雜，實(shí)際運行動(dòng)作表明該方式的相對可靠性差。我們認為，如果站內可以利用母線(xiàn)保護或母線(xiàn)后備保護(如主變復合電壓閉鎖過(guò)流等)出口觸點(diǎn)閉鎖備自投，則不必增設母聯(lián)速斷；如果不便利用母線(xiàn)保護或母線(xiàn)后備保護(如主變復合電壓閉鎖過(guò)流等)出口觸點(diǎn)閉鎖備自投，則必須考慮合閘過(guò)程中投入母聯(lián)保護來(lái)避免事故擴大。
④備用電源的PT斷線(xiàn)監視功能：備用電源的線(xiàn)路PT斷線(xiàn)或保險熔斷將使檢有壓條件為假，造成備自投啟動(dòng)后自投失敗。因此，備用電源線(xiàn)路PT斷線(xiàn)監視功能十分重要。原理上發(fā)生三相PT斷線(xiàn)或只裝設單相PT時(shí)，斷線(xiàn)與對側停電只依靠檢驗電壓是不能區分的，所以應同時(shí)監視PT二次回路的空氣開(kāi)關(guān)輔助觸點(diǎn)，但從根本上來(lái)講應加強PT二次回路的可靠性。
⑤多級備自投的配合問(wèn)題：當系統中存在多級備自投時(shí)，應考慮各級備自投間的關(guān)系。原則上高電壓等級、高可靠性、影響面大的備自投先動(dòng)作，低電壓等級的、低可靠性、影響面小的備自投按躲過(guò)上級備自投整定。但是，低電壓等級線(xiàn)路事故率高，在可靠性要求很高的情況下，為了縮短延時(shí)，筆者主張各備自投可以同時(shí)動(dòng)作，并且從運行方式上考慮避免多級備自投順序自投。
⑥目前采用的微機型備用電源自投裝置，在110kV電壓等級系統變電站廣泛使用，在110kV電壓等級系統變電站的母線(xiàn)大部分沒(méi)有安裝母線(xiàn)差動(dòng)保護，無(wú)母差保護動(dòng)作后開(kāi)入閉鎖備自投，此時(shí)是無(wú)法判別是線(xiàn)路故障還是母線(xiàn)故障造成的母線(xiàn)失電。這樣，在母線(xiàn)及其相連設備（如電壓互感器）故障造成母線(xiàn)失電時(shí)，備用電源自投裝置會(huì )動(dòng)作，將備用電源自動(dòng)投入，對故障母線(xiàn)再次沖擊，擴大故障。例如：某110kV變電站因110kV母線(xiàn)電壓互感器因過(guò)電壓造成電壓互感器發(fā)熱損壞而引起主供電源跳閘，備用電源自投裝置動(dòng)作，將備用電源自動(dòng)投入，引起電壓互感器爆炸，擴大事故。

4、備自投裝置驗收及定檢中存在的問(wèn)題
按照繼電保護技術(shù)監督的要求，新投產(chǎn)的備自投裝置以及備自投裝置的定期檢驗，必須經(jīng)帶開(kāi)關(guān)傳動(dòng)試驗合格,以確保裝置的可靠性和外部回路的正確性。從而確保在工作電源或設備因故障等原因斷開(kāi)以后，裝置能夠正確動(dòng)作，保證供電。同時(shí)，按照繼電保護試驗的慣例，在做開(kāi)關(guān)傳動(dòng)試驗前，先要進(jìn)行模擬試驗，確保裝置本身可靠以提高試驗效率，同時(shí)還可以減少開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數，以有利于一次設備的安全運行。在變電站分期建設而一次接線(xiàn)不完全和投產(chǎn)后開(kāi)關(guān)正常運行狀態(tài)下的定期檢驗，矛盾更為突出，根本無(wú)法進(jìn)行傳動(dòng)試驗。在實(shí)際現場(chǎng)，并沒(méi)有合適的模擬試驗手段和設備。備自投裝置的邏輯及其回路的可靠性、正確性無(wú)法保證。

5、綜合分析
在電力生產(chǎn)和供應過(guò)程中,為確保供電可靠性,最大限度減少對用戶(hù)停電,變電站和重要用戶(hù)一般采用雙電源或多電源互為備用供電方式,備用電源自動(dòng)投入裝置是實(shí)現此功能的智能控制設備,其安全可靠運行是保證電源備投成功的關(guān)鍵。
由于上述各方面問(wèn)題及缺陷的存在，導致備自投裝置拒動(dòng)和誤動(dòng)而造成的停電事故在電力系統停電事故中仍然占相當的比例，因為采用雙電源或多電源系統供電的設備關(guān)聯(lián)復雜，運行方式多變，備自投裝置的現場(chǎng)實(shí)際模擬試驗因需要改變供電方式或停電而無(wú)法進(jìn)行。整組傳動(dòng)實(shí)驗環(huán)節多，接線(xiàn)復雜而費時(shí)費力，且容易出錯，因此判定和驗證備自投裝置能否正常動(dòng)作，是一項非常繁瑣和困難的工作。GMT3101備自投測試儀，很好地解決了備自投裝置現場(chǎng)檢驗的難題，填補了備自投裝置校驗儀器的國內空白，也極大地方便了設備調試人員的現場(chǎng)工作。
GMT3101備自投測試儀能夠根據變電站和供電系統各類(lèi)備投回路的一次接線(xiàn)，提供和顯示各種方式下的線(xiàn)路和開(kāi)關(guān)的電氣與位置信號，模擬在各種運行方式下的異常情況，為裝置長(cháng)期運行維護管理提供依據。