【新方法】多层次一体化备自投系统的研究及应用-北极星输配电网

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项目背景

区域电网为了解决电磁合环运行时短路电流超标、潮流控制难度大、继电保护整定配合困难等问题，普遍采用开环运行的方式，但是开环运行后会出现大量由单电源供电的变电站，区域电网的供电可靠性下降，若变电站的主供电源失去，将会导致大量用户失电，若枢纽变电站失电，还可能导致大停电事故，对经济生产造成重大损失。为了提高区域电网的供电可靠性，必须配置备自投装置。由于传统备自投要求所在变电站必须存在热备用开关，而区域电网开环运行时只有开环点所在的变电站存在热备用开关，其他变电站会因为不存在热备用开关而导致传统备自投无法工作，因此，使用传统备自投无法解决区域电网故障时的快速恢复供电问题。针对这种情况，必须配置综合区域电网全景信息的区域备自投以有效提高区域电网的供电可靠性。

另外，随着备用电源自投技术的发展，高电压等级如220kV的备自投也度过了理论验证以及试点应用的时期，近年来在220kV变电站配置备自投装置已经是普遍存在的情况。

在配置了220kV变电站备自投、区域备自投之后，区域电网中会存在多套不同电压等级不同用途的备自投装置，这些备自投装置之间存在着优先级配合关系，如果配合关系处理不当，区域电网故障时可能会引起多套备自投装置动作，从而引发不必要的多次运行方式切换。若采用传统的动作时间定值整定配合，则低优先级的备自投的动作时间将会被整定得过长，不利于快速恢复供电。

针对上述情况，本文提出了一种多层次一体化备自投系统，通过区域电网信息的共享，不仅可解决区域电网故障时的快速恢复供电问题，并且可避免多套备自投的优先级配合失败风险。

传统备自投的功能局限

同一变电站不同电压等级的备自投装置没有信息交互

传统的备自投一般按照电压等级配置，即使在同一个变电站，也会按照不同的电压等级分别配置备自投装置。每台备自投装置只接入本电压等级的相关间隔，不同电压等级的备自投装置之间不交互信息。若变电站存在三个电压等级，则一般会在高压侧、中压侧、低压侧各配置一台备自投装置，若只有两个电压等级，则在高压侧和低压侧各配置一台备自投装置。同一变电站的不同电压等级的备自投是有优先级配合关系的，高压侧的备自投要比中低压侧的备自投优先动作，中压侧和低压侧的备自投优先级相同。当变电站的供电电源发生故障时，应优先通过高压侧备自投为整个变电站恢复供电，这样中低压侧的备自投则不需要再动作。若优先级配合出现问题，可能会出现变电站供电电源发生故障时，中低压侧的备自投先动作，而动作完成后由于高压侧备自投仍然满足动作条件，仍然会再次动作，这就会引发多次运行方式切换，而且中低压侧备自投的动作是多余的。

为了实现正确的优先级配合，传统备自投普遍采用时间级差整定配合的方式来实现，要求中低压侧的备自投装置的跳闸时间按照躲开高压侧备自投的动作时间来整定，这包括高压侧备自投的跳闸时间、主供断路器跳开时间、合闸时间、备用断路器合闸时间，同时还要考虑一定的时间裕度。这种时间定值配合的方式虽然实现了优先级配合，但是存在弊端。

第一，为了满足配合关系，中低压侧备自投的动作时间被延长了，如果高压侧备自投不满足动作条件，只能由中低压侧备自投来恢复供电时，中低压侧备自投必须要经过较长的延时后才能动作，不利于快速恢复供电。

第二，不同厂家的备自投装置计时方法不尽相同，若高压侧和中低压侧的备自投装置来自不同厂家，虽然在定值整定时中低压侧备自投躲开了高压侧备自投的动作时间，但在实际发生故障时由于计时方式的不同可能仍会出现中低压侧备自投抢动的情况，低压侧动作完成后高压侧再次动作，导致多余的运行方式切换，这种失配情况曾在多个变电站发生过。

造成上述情况的原因在于同一变电站内不同电压等级的备自投装置之间没有信息交互，优先级配合采用的是间接的时间级差整定配合，如果能够交互信息，采用直接的逻辑配合，高压侧满足动作条件时通过逻辑配合保证优先动作，高压侧不满足动作条件时则直接允许中低压侧备自投动作，则既可实现准确的优先级配合，又不需要延长中低压侧的动作时间。

原标题：多层次一体化备自投系统的研究及应用

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