中山供電局的研究人員江清楷，在2019年第8期《電氣技術》雜誌上撰文，介紹了一種220kV備自投裝置，列出了母聯備自投和線路備自投的充電條件及

220kV備自投裝置（簡稱“備自投裝置”）已廣泛應用於廣東電網220kV變電站中，其主要功能是檢測220kV主供電源失去且母線失壓後，裝置自動投入備投線路或母聯開關，恢復失壓母線所帶負荷的供電。該備自投裝置要求能適應以下三種接線方式：雙母線、雙母線帶旁路及雙母線單分段。為簡化邏輯和接線，該備自投裝置只取一個母聯開關置。

對於雙母線單分段接線的母線，其母線運行方式與兩個母聯開關和一個分段開關的運行方式有關，若備自投裝置只取一個母聯開關位置，將可能無法正確識別雙母單分段母線的實際運行方式。為使備自投裝置在各種運行方式下能正確動作或不動作，有必要對該備自投裝置加以改進，使其具有更好的靈活性，更強的適應性和更高的可靠性。

1 備自投裝置充電條件及起動條件

1.1 線路備自投充電條件及起動條件

1）線路備自投充電條件：“備自投功能壓板”在投入狀態；母聯檢修壓板退出時兩段母線均有壓，或母聯檢修壓板投入時有且僅有一段母線有壓；非檢修狀態的母聯開關應在合位；其中一組線路有主供線路，另一組線路有且只有備投線路（可含有檢修線路）。

滿足上述條件經過Tc時延後，裝置處於充電完成狀態，備自投功能開放。

2）線路備自投起動條件。當裝置檢測到系統滿足以下兩個條件，且經Tq延時後，裝置起動：所有運行的母線電壓＜U2（判別電壓起動定值）；所有主供線路無流。

1.2 母聯備自投充電條件及起動條件

1）母聯備自投充電條件。裝置檢測到滿足以下條件時進入充電狀態：“備自投功能壓板”在投入狀態；母聯開關在備投狀態（即熱備用狀態）。滿足上述條件經過Tc時延後，裝置處於充電完成狀態，備自投功能開放。

2）母聯備自投起動條件。當裝置檢測到系統滿足以下兩個條件，且經Tq延時後，裝置起動：任一段母線電壓＜U2（判別電壓起動定值）；有供電線路無流，且其切換後電壓＜U2（判別電壓起動定值）。

2 備自投裝置在雙母單分段接線變電站中應用存在的問題

下面以中山地區220kV逸仙站為例進行說明。逸仙站220kV母線為雙母單分段接線，如圖1所示。其中1M、2M由母聯2012開關連接，1M、5M由分段2015開關連接，2M、5M由母聯2025開關連接。為簡化邏輯和接線，該站220kV備自投裝置只取220kV母聯2012開關位置，而未引入220kV母聯2025和分段2015開關位置，同時220kV備自投只取1M、2M電壓，未接入5M電壓。該備自投裝置可實現線路備自投和母聯2012備自投功能。

圖1 220kV逸仙站220kV母線一次接線示意圖

由母聯備自投充電條件可知，該備自投裝置只需母聯2012開關在熱備用狀態，母聯備自投就可充電。然而，當母聯2012開關在熱備用狀態，而母聯2025開關和分段2015開關同時合位時，母聯備自投仍可充電，而此時220kV母線實際是在並列運行，母聯備自投不應充電。

根據母聯備自投起動條件可知，母聯2012備自投動作需滿足220kV有一段母線失壓，因220kV母線在並列運行，母聯備自投不滿足實際起動條件，無法正確動作。實際上，此時220kV母線在並列運行，可實現線路備自投功能，但因母聯2012開關在分位，不滿足線路備自投充電條件，線路備自投不會充電。

據此，母聯2012開關在分位的情況下，備自投裝置運行時需注意以下兩點：

• 1）若要使用母聯2012備自投功能需保證母聯2025和分段2015至少有一個開關在分位。
• 2）若要使用線路備自投功能，需保證2012開關在分位前線路備自投在充電狀態且2012開關分位後線路備自投不得放電，否則線路備自投將無法再自行充電（在線路備投的充電方式下，若非檢修母聯開關變為分位，裝置不放電，但應發出告警信號，即備投方式異常告警）；或者母聯2012檢修壓板投入時有且僅有一段母線有壓。

3 解決方案

由以上分析可知，該備自投裝置問題是由只引入母聯2012開關位置，而未引入母聯2025和分段2015開關位置引起的。解決此問題可有以下3種方案：

1）用短接線將母聯2012開關合位開入短死，備自投裝置固定實現線路備自投功能，取消母聯備自投功能。該方案的優點是實現簡單，只需加裝1根短接線；缺點是備自投裝置無母聯備自投功能，適應性較差。

2）升級備自投裝置，增加2015和2025開關合位2個開入量，同時增加“分段2015開關檢修”和“母聯2025開關檢修”兩塊壓板。母聯備自投充電條件2改為“母聯2012開關在備投狀態（即熱備用狀態）且母聯2025開關和分段2015開關不同時在合位”；線路備自投充電條件3改為：“非檢修狀態的母聯2012開關應在合位或非檢修狀態的母聯2025開關和非檢修狀態的分段2015開關同時在合位”。當“分段2015開關檢修”或“母聯2025開關檢修”壓板投入時，裝置認為該分段（母聯）開關處於分位，且不參與自投。

該方案的優點是備自投原理清晰、運行維護方便；缺點是邏輯、接線相對複雜，與標準備自投裝置簡化邏輯和接線的設計初衷不符，且升級後改變了標準版備自投邏輯，不利於備自投裝置統一管理。

3）在不升級備自投裝置的情況下，在母聯2012開關常開輔助觸點回路上並接分段2015開關和母聯2025開關常開輔助觸點的串聯迴路，如圖2所示。

圖2 開關輔助觸點接線示意圖

該方案可自適應識別母線運行方式：

• 1）當2012開關在合位時，備自投裝置判定220kV母線為並列運行方式，母聯備自投不會充電，線路備自投可充電。
• 2）當2012開關在分位時，若2015和2025開關同時在合位，備自投裝置判定220kV母線為並列運行方式，母聯備自投不會充電，線路備自投可充電。
• 3）當2012開關在分位，且2015或2025開關至少有一個開關在分位，備自投裝置判定220kV母線為分列運行，母聯備自投可充電。

該方案的弊端是：當2015或2025開關在檢修時，因其開關狀態不定，檢修開關的分、合將直接影響備自投方式的變化，影響備自投的正常運行。為使2015或2025開關在檢修時不影響備自投方式正常運行，需增加“2015開關運行”和“2025開關運行”兩塊壓板，將這兩塊壓板串接在2015和2025開關常開輔助觸點回路上，如圖3所示。

圖3 含壓板的開關輔助觸點接線示意圖

正常運行時投入此兩塊壓板，當2015開關檢修時，退出“2015開關運行”壓板；同理，當2025開關檢修時，退出“2025開關運行”壓板。即當2015或2025開關檢修時，備自投裝置充放電條件將只根據2012開關位置判定，而與2015和2025開關位置無關。

該方案無需對備自投裝置進行升級，在不改變備自投裝置邏輯的基礎上，能自適應識別母線運行方式，線路備自投和母聯備自投能根據兩個母聯開關和一個分段開關的狀態自適應切換，運行維護方便，邏輯簡單清晰。

總結

綜上所述，備自投裝置在經過第三種方案的改進後，更具有選擇性和靈活性，能自適應識別雙母單分段母線運行方式，根據運行方式的變化自動切換母聯備自投和線路備自投功能，有利於提高備自投裝置的可靠性，該方案已在220kV逸仙站得到了實踐應用，其在雙母單分段接線的220kV變電站具有廣泛的應用前景。