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摘要：简述备自投装置的原理，对两个备自投装置拒动案例进行分析，并提出相应的防止备自投装置拒动的措施。
关键词：备自投原理，拒动，案例分析，预防措施
中图分类号：TM732
一、前言
电力系统对发电厂厂用电、变电所所用电的供电可靠性要求很高，因为发电厂厂用电、变电站站用电一旦供电中断，可能造成整个发电厂停电、变电站无法正常运行，后果十分严重。因此发电厂、变电站、站用电均设置有备用电源。当工作电源因故障被断开后，能自动而迅速地将备用电源投入工作，保证用户连续供电的装置即为备用电源自动投入装置，简称备自投装置。若工作电源因故障断开后，备自投装置因某些原因发生拒动，将会导致其保护范围内的负荷失电，造成不可避免的损失甚至更为严重的后果。因此，分析导致备自投装置拒动的原因并采取相应的措施进行预防，具有重要的意义。
二、备自投装置原理
以母联备投方式为例，正常情况下母线工作在分段状态，靠母联断路器取得相互备用。这是一种典型的暗备用。在暗备用方式中，取线路电流作为母线失压的闭锁判据，从而防止TV断线时备自投误动。采用供电元件受电侧断路器的常闭辅助触点作为备用电源和设备的断路器合闸起动依据。备自投装置由独立的低电压元件起动保护，从而使工作母线和设备上的电压不论何种原因消失时均起动备自投。正常运行时，母联在断开状态，I、II段母线分别通过各自的供电设备或线路供电，当某一段母线因供电设备或线路故障跳开或偷跳时，若此时另一条进线断路器为合位，则母联断路器自动合闸，从而实现供电设备或线路互为备用。该过程可分解为以下动作逻辑：
1、充电条件：两个进线开关均在合位，母联开关在分位，且I母、II母均有压时备自投装置充电。
2、放电条件：只要其中一个进线开关在分位，或母联开关在合位，或I母、II母同时无压时备自投装置放电。
3、I母失压时起动条件：I母无压且进线I无流，同时II母有压且进线2开关在合位，则备自投起动后经延时跳进线1开关，合母联开关，发出动作信号，同时动作于信号继电器。
4、II母失压时起动条件：II母无压且进线II无流，同时I母有压且进线1开关在合位，则备自投起动后经延时跳进线2开关，合母联开关，发出动作信号，同时动作于信号继电器。
闭锁备自投的条件包括：变压器或母线发生故障，保护动作跳开进线开关并闭锁备自投；手跳进线断路器，也必须闭锁备自投。前者通过外部接线至备自投装置的闭锁备自投开入，后者通过进线开关的合后继电器变位来实现备自投的闭锁。当备自投装置拒动时，首先核对备自投装置定值中的备自投功能控制字及备自投总功能压板是否投入，接着查看备自投装置的电流、电压采样及开关量是否正常，然后检查闭锁备自投的外部回路是否接线正确，再结合事故情况进行事故模拟，找出备自投装置拒动的原因。接下来结合两个备自投装置拒动的案例，分析导致备自投装置拒动的原因有哪些，如何加以防范。
三、备自投装置拒动案例分析
案例一
某年某月某日03时左右110kV甲线出现B相接地故障。对侧线路保护距离一段动作后，重合闸动作，由于故障一直存在，对侧后加速动作，再次跳掉此110kV线路开关，导致本侧#2主变停运，10kVII母失压，但此时 500B所配置分段备自投放电拒动，造成本侧变电站10kV II母失压。经过现场试验检验可以判定为该线路B相故障时，在故障未切除前110kV乙线（#1主变变高）B相电压也同时下降，从而#1站用变为500B装置所在的直流系统提供的交流电压也受到影响，由于该直流系统的蓄电池组损坏，因此在该过程中直流电源电压出现波动导致500B备自投装置相关开关量变化，从而备自投装置放电不动作。
备自投装置的充电条件包括进线开关及母联开关的开关位置开入，而直流供电电源的稳定性对开入量的保持和变位有着重要的影响。发生该拒动事故的变电站内备自投装置配置的是ISA-358GA装置。为防止现场遥信开入防抖时间设置不合理影响保护逻辑，ISA-358GA备自投装置配置有两类遥信防抖处理机制。对于保护逻辑使用到的遥信，使用软件内部固化防抖时间：保护硬压板固化为50ms，加速、闭锁备自投固化为5ms，开关位置固化为10ms，合后位置固化为20ms。当直流系统波动导致开入抖动时间大于保护遥信内部固化防抖时间，则会导致备自投放电拒动。因此，在日常维护定检中做好直流供电系统的定检工作十分重要。保护直流供电电源要求供电支路熔断器、小断路器逐级配合，无越级跳闸隐患，互为冗余配置的两套主保护的直流供电电源取自不同直流母线段，断路器跳闸回路直流供电回路压降满足标准，两组跳闸回路直流供电电源取自不同段直流母线 。对于变电站内直流系统及蓄电池，应定期检查直流系统无异常、无接地隐患，定期蓄电池核容满足标准，处理更换不合格蓄电池组，并将直流系统、蓄电池、馈线屏相关告警信号正确接入监控后台。
案例二
某110kV变电站主供电源线路发生永久性故障，保护跳开开关后重合闸于故障，加速跳开开关，但是备自投装置启动后放电拒动。经过检查，发现该备自投装置的进线开关跳位取的是操作箱的跳闸位置辅助接点，该接点与开关机构的弹簧储能接点串联，而开关重合闸后弹簧储能需要一段时间，备自投装置在启动后需要确定进线开关在跳位后才能继续发出合母联开关的命令，因开关弹簧储能时间超出备自投装置确认进线开关在跳位的时间，故备自投因未及时收到主供电源线路的TWJ开入而放电拒动。
大部分110kV旧变电站的备自投装置的进线开关位置判别多习惯使用开关分位，且开关分位信号习惯上从保护操作箱中取用。如果保护操作箱中TWJ监视了开关的弹簧储能接点，那么在主供线路故障重合闸后由于弹簧储能的原因容易导致备自投装置判别不出开关的分闸状态而拒动。因此，建议进线开关的位置判别在回路设计上尽量采用开关合位，若使用开关分位进行位置判别，则必须直接采用开关辅助接点。为了防止类似原因导致的备自投装置拒动事故发生，在新建备自投工程设计和验收时，应特别注意开关位置开入接点的取用问题，并对已经投入运行中的采用开关操作箱跳位进行位置判别的备自投装置进行反措整改。
五、结束语
随着电网规模不断扩大，网络结构日益复杂，用户对电网安全可靠性的要求也越来越高。备自投装置在变电站中的应用越来越广泛，备自投装置作为继电保护的最后一道防线，是否正确动作也直接关系到电网系统的安全稳定运行及供电可靠性。因此，在设计上，设计人员应多与设备厂家沟通，避免因为设备与设备之前的配合问题导致备自投拒动；在验收中，验收人员应尽量多地模拟实际运行中特别是故障状态下的动作；在投产后要定期维护，严格按照规范及要求对备自投装置及其相关设备包括蓄电池都应逐项排查缺陷，消除隐患。这样，才能有效预防备自投装置拒动，对系统稳定运行、提高供电可靠性有着重要的意义。
参考文献
【1】国家电力调度通信中心，国家电网公司继电保护培训教材，中国电力出版社，2009.
【2】防止断路器及保护拒动特殊维护技术规范.
【3】敖健永，备自投装置拒动原因分析及对策，企业技术开发，2011，（17）.
关键词：备自投原理，拒动，案例分析，预防措施
中图分类号：TM732
一、前言
电力系统对发电厂厂用电、变电所所用电的供电可靠性要求很高，因为发电厂厂用电、变电站站用电一旦供电中断，可能造成整个发电厂停电、变电站无法正常运行，后果十分严重。因此发电厂、变电站、站用电均设置有备用电源。当工作电源因故障被断开后，能自动而迅速地将备用电源投入工作，保证用户连续供电的装置即为备用电源自动投入装置，简称备自投装置。若工作电源因故障断开后，备自投装置因某些原因发生拒动，将会导致其保护范围内的负荷失电，造成不可避免的损失甚至更为严重的后果。因此，分析导致备自投装置拒动的原因并采取相应的措施进行预防，具有重要的意义。
二、备自投装置原理
以母联备投方式为例，正常情况下母线工作在分段状态，靠母联断路器取得相互备用。这是一种典型的暗备用。在暗备用方式中，取线路电流作为母线失压的闭锁判据，从而防止TV断线时备自投误动。采用供电元件受电侧断路器的常闭辅助触点作为备用电源和设备的断路器合闸起动依据。备自投装置由独立的低电压元件起动保护，从而使工作母线和设备上的电压不论何种原因消失时均起动备自投。正常运行时，母联在断开状态，I、II段母线分别通过各自的供电设备或线路供电，当某一段母线因供电设备或线路故障跳开或偷跳时，若此时另一条进线断路器为合位，则母联断路器自动合闸，从而实现供电设备或线路互为备用。该过程可分解为以下动作逻辑：
1、充电条件：两个进线开关均在合位，母联开关在分位，且I母、II母均有压时备自投装置充电。
2、放电条件：只要其中一个进线开关在分位，或母联开关在合位，或I母、II母同时无压时备自投装置放电。
3、I母失压时起动条件：I母无压且进线I无流，同时II母有压且进线2开关在合位，则备自投起动后经延时跳进线1开关，合母联开关，发出动作信号，同时动作于信号继电器。
4、II母失压时起动条件：II母无压且进线II无流，同时I母有压且进线1开关在合位，则备自投起动后经延时跳进线2开关，合母联开关，发出动作信号，同时动作于信号继电器。
闭锁备自投的条件包括：变压器或母线发生故障，保护动作跳开进线开关并闭锁备自投；手跳进线断路器，也必须闭锁备自投。前者通过外部接线至备自投装置的闭锁备自投开入，后者通过进线开关的合后继电器变位来实现备自投的闭锁。当备自投装置拒动时，首先核对备自投装置定值中的备自投功能控制字及备自投总功能压板是否投入，接着查看备自投装置的电流、电压采样及开关量是否正常，然后检查闭锁备自投的外部回路是否接线正确，再结合事故情况进行事故模拟，找出备自投装置拒动的原因。接下来结合两个备自投装置拒动的案例，分析导致备自投装置拒动的原因有哪些，如何加以防范。
三、备自投装置拒动案例分析
案例一
某年某月某日03时左右110kV甲线出现B相接地故障。对侧线路保护距离一段动作后，重合闸动作，由于故障一直存在，对侧后加速动作，再次跳掉此110kV线路开关，导致本侧#2主变停运，10kVII母失压，但此时 500B所配置分段备自投放电拒动，造成本侧变电站10kV II母失压。经过现场试验检验可以判定为该线路B相故障时，在故障未切除前110kV乙线（#1主变变高）B相电压也同时下降，从而#1站用变为500B装置所在的直流系统提供的交流电压也受到影响，由于该直流系统的蓄电池组损坏，因此在该过程中直流电源电压出现波动导致500B备自投装置相关开关量变化，从而备自投装置放电不动作。
备自投装置的充电条件包括进线开关及母联开关的开关位置开入，而直流供电电源的稳定性对开入量的保持和变位有着重要的影响。发生该拒动事故的变电站内备自投装置配置的是ISA-358GA装置。为防止现场遥信开入防抖时间设置不合理影响保护逻辑，ISA-358GA备自投装置配置有两类遥信防抖处理机制。对于保护逻辑使用到的遥信，使用软件内部固化防抖时间：保护硬压板固化为50ms，加速、闭锁备自投固化为5ms，开关位置固化为10ms，合后位置固化为20ms。当直流系统波动导致开入抖动时间大于保护遥信内部固化防抖时间，则会导致备自投放电拒动。因此，在日常维护定检中做好直流供电系统的定检工作十分重要。保护直流供电电源要求供电支路熔断器、小断路器逐级配合，无越级跳闸隐患，互为冗余配置的两套主保护的直流供电电源取自不同直流母线段，断路器跳闸回路直流供电回路压降满足标准，两组跳闸回路直流供电电源取自不同段直流母线 。对于变电站内直流系统及蓄电池，应定期检查直流系统无异常、无接地隐患，定期蓄电池核容满足标准，处理更换不合格蓄电池组，并将直流系统、蓄电池、馈线屏相关告警信号正确接入监控后台。
案例二
某110kV变电站主供电源线路发生永久性故障，保护跳开开关后重合闸于故障，加速跳开开关，但是备自投装置启动后放电拒动。经过检查，发现该备自投装置的进线开关跳位取的是操作箱的跳闸位置辅助接点，该接点与开关机构的弹簧储能接点串联，而开关重合闸后弹簧储能需要一段时间，备自投装置在启动后需要确定进线开关在跳位后才能继续发出合母联开关的命令，因开关弹簧储能时间超出备自投装置确认进线开关在跳位的时间，故备自投因未及时收到主供电源线路的TWJ开入而放电拒动。
大部分110kV旧变电站的备自投装置的进线开关位置判别多习惯使用开关分位，且开关分位信号习惯上从保护操作箱中取用。如果保护操作箱中TWJ监视了开关的弹簧储能接点，那么在主供线路故障重合闸后由于弹簧储能的原因容易导致备自投装置判别不出开关的分闸状态而拒动。因此，建议进线开关的位置判别在回路设计上尽量采用开关合位，若使用开关分位进行位置判别，则必须直接采用开关辅助接点。为了防止类似原因导致的备自投装置拒动事故发生，在新建备自投工程设计和验收时，应特别注意开关位置开入接点的取用问题，并对已经投入运行中的采用开关操作箱跳位进行位置判别的备自投装置进行反措整改。
五、结束语
随着电网规模不断扩大，网络结构日益复杂，用户对电网安全可靠性的要求也越来越高。备自投装置在变电站中的应用越来越广泛，备自投装置作为继电保护的最后一道防线，是否正确动作也直接关系到电网系统的安全稳定运行及供电可靠性。因此，在设计上，设计人员应多与设备厂家沟通，避免因为设备与设备之前的配合问题导致备自投拒动；在验收中，验收人员应尽量多地模拟实际运行中特别是故障状态下的动作；在投产后要定期维护，严格按照规范及要求对备自投装置及其相关设备包括蓄电池都应逐项排查缺陷，消除隐患。这样，才能有效预防备自投装置拒动，对系统稳定运行、提高供电可靠性有着重要的意义。
参考文献
【1】国家电力调度通信中心，国家电网公司继电保护培训教材，中国电力出版社，2009.
【2】防止断路器及保护拒动特殊维护技术规范.
【3】敖健永，备自投装置拒动原因分析及对策，企业技术开发，2011，（17）.