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(xù)性，但生產實際中應用的許多備自投裝置由于運行方式和邏輯關系不符合要求，而無法正式投入運行，從運行方式和邏輯關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行全面的檢驗。在目前的生產實際中對電源自投裝置的檢驗沒有專門測試儀，一般測試借用其它鋪助裝置進行，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，這是電力生產中是不允許的。

1、引言
備用電源自動投入和備用設備自動投入，在現(xiàn)場一般簡稱“備自投“。備自投能夠提高
電網正常運行時的供電能力，減少重載線路的負何，限制短路電流，提高供電可靠性和連續(xù)性，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，備用電源自投裝置的作用和地位越來越來重要。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、復雜接線與復雜邏輯方式
①復雜接線：備用電源自投裝置由于要面對系統(tǒng)運行方式的多種變化，造成備用電源自投裝置邏輯關系復雜，接線方式也復雜。就邏輯關系的復雜性在如深圳地區(qū)電網高達70余鐘組合方式。如：降壓變電站的典型接線是2條進線、2臺主變分裂運行或一運行一備用，但變電站接線種類繁多。又如：有3臺或更多主變，高壓進線可能有3條或更多；高壓側雙母接線；高壓側擴大內橋接線；低壓側分段開關兼做旁路開關等。復雜的接線帶來了多種復雜的備自投方式，這就要求各自投裝置能自動識別系統(tǒng)運行方式，自動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，備自投裝置根據(jù)所采集的電壓、電流及開關位置信號來判斷一次設備是否處于這一狀態(tài)，經過10s～15s延時后，完成充電過程。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，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，滿足其啟動條件，經或不經延時執(zhí)行其跳閘邏輯(可能斷路器已跳開)，跳閘對象可能有多個。d．備自投執(zhí)行完跳閘邏輯后，滿足其合閘條件，經或不經延時執(zhí)行其合閘邏輯，合閘對象也可能有多個。

3、電源備自投其它方面問題
①斷路器拒動檢查和自動(遠方手動)復歸問題：斷路器拒動是指備自投動作邏輯正確，但由于斷路器原因斷路器未動作，主供電源斷路器未斷開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，直到斷路器動作或人員干預整組復位進行重啟動；二是裝置從發(fā)出跳合閘脈沖后計時一定時間內如果斷路器不動則收回跳合閘脈沖并同時發(fā)出信號。筆者曾遇到一種情況：某廠生產的備自投裝置在主供電源斷路器跳開后，備用電源斷路器拒動，從而使備自投裝置程序進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圈燒毀。一般來說，斷路器操作回路中有跳閘自保持繼電器，備自投動作跳閘后只要輸出跳閘脈沖200ms就可以啟動該繼電器。后要求廠家對備自投邏輯進行完善：發(fā)出主供電源跳閘令200ms后及時收回，備用電源斷路器合閘失敗后，應具備斷路器拒動告警、備自投裝置自動復歸和遠方手動復歸功能。
②斷路器偷跳的處理問題：對母線無PT的變電站，啟動備自投有兩種辦法：利用進線PT三相電壓分別經進線斷路器位置觸點串連后代替母線PT電壓接入和利用斷路器位置啟動備自投。筆者不建議采用斷路器位置啟動的方式，該方式受直流電源的影響并且單一的斷路器輔助觸點相對可靠性較差，容易因振動等造成備自投誤動作。
③合閘過程中投入母聯(lián)保護問題：對單母線分段接線進線保護，一般短延時跳分段開關，長延時跳進線開關。備用電源投到故障母線上時，必須快速切除故障段母線，減小短路沖擊和防止保護越級造成兩段母線停電。為此有的廠家生產的備自投裝置在合閘過程前中就將母聯(lián)開關速斷保護短時投入，這樣當備用電源投到故障母線速斷保護時就會快速切除。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，其接線和邏輯復雜，實際運行動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保護或母線后備保護(如主變復合電壓閉鎖過流等)出口觸點閉鎖備自投，則不必增設母聯(lián)速斷；如果不便利用母線保護或母線后備保護(如主變復合電壓閉鎖過流等)出口觸點閉鎖備自投，則必須考慮合閘過程中投入母聯(lián)保護來避免事故擴大。
④備用電源的PT斷線監(jiān)視功能：備用電源的線路PT斷線或保險熔斷將使檢有壓條件為假，造成備自投啟動后自投失敗。因此，備用電源線路PT斷線監(jiān)視功能十分重要。原理上發(fā)生三相PT斷線或只裝設單相PT時，斷線與對側停電只依靠檢驗電壓是不能區(qū)分的，所以應同時監(jiān)視PT二次回路的空氣開關輔助觸點，但從根本上來講應加強PT二次回路的可靠性。
⑤多級備自投的配合問題：當系統(tǒng)中存在多級備自投時，應考慮各級備自投間的關系。原則上高電壓等級、高可靠性、影響面大的備自投先動作，低電壓等級的、低可靠性、影響面小的備自投按躲過上級備自投整定。但是，低電壓等級線路事故率高，在可靠性要求很高的情況下，為了縮短延時，筆者主張各備自投可以同時動作，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(tǒng)變電站廣泛使用，在110kV電壓等級系統(tǒng)變電站的母線大部分沒有安裝母線差動保護，無母差保護動作后開入閉鎖備自投，此時是無法判別是線路故障還是母線故障造成的母線失電。這樣，在母線及其相連設備（如電壓互感器）故障造成母線失電時，備用電源自投裝置會動作，將備用電源自動投入，對故障母線再次沖擊，擴大故障。例如：某110kV變電站因110kV母線電壓互感器因過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作，將備用電源自動投入，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題
按照繼電保護技術監(jiān)督的要求，新投產的備自投裝置以及備自投裝置的定期檢驗，必須經帶開關傳動試驗合格,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以后，裝置能夠正確動作，保證供電。同時，按照繼電保護試驗的慣例，在做開關傳動試驗前，先要進行模擬試驗，確保裝置本身可靠以提高試驗效率，同時還可以減少開關動作次數(shù)，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不完全和投產后開關正常運行狀態(tài)下的定期檢驗，矛盾更為突出，根本無法進行傳動試驗。在實際現(xiàn)場，并沒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、正確性無法保證。

5、綜合分析
在電力生產和供應過程中,為確保供電可靠性,最大限度減少對用戶停電,變電站和重要用戶一般采用雙電源或多電源互為備用供電方式,備用電源自動投入裝置是實現(xiàn)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鍵。
由于上述各方面問題及缺陷的存在，導致備自投裝置拒動和誤動而造成的停電事故在電力系統(tǒng)停電事故中仍然占相當?shù)谋壤驗椴捎秒p電源或多電源系統(tǒng)供電的設備關聯(lián)復雜，運行方式多變，備自投裝置的現(xiàn)場實際模擬試驗因需要改變供電方式或停電而無法進行。整組傳動實驗環(huán)節(jié)多，接線復雜而費時費力，且容易出錯，因此判定和驗證備自投裝置能否正常動作，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(xiàn)場檢驗的難題，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(xiàn)場工作。
GMT3101備自投測試儀能夠根據(jù)變電站和供電系統(tǒng)各類備投回路的一次接線，提供和顯示各種方式下的線路和開關的電氣與位置信號，模擬在各種運行方式下的異常情況，為裝置長期運行維護管理提供依據(jù)。