电网安全自动装置备自投作用

电网安全自动装置备自投作用

胡正芹

（江苏省电力公司睢宁县供电公司调度控制分中心江苏睢宁221200）

摘要：随着我国社会经济的快速发展，各个行业都得到了很大的提升，电网也逐渐走向智能化。智能变电站作为智能电网的重要组成部分，同时它也是确保新能源能够顺利接入电网的重要保证。智能变电站还具有衔接电网发电、输电、配电、变电、用电以及调度等几个环节的重要作用，在技术以及功能上都能够很好的满足电网系统的要求。本文主要就电网系统中安全自动装置进行分析研究，着重探究它的备自投作用。

关键词：电网安全；自动装置；自投；作用

当工作电源因故障被断开以后，能自动且迅速地将备用电源投入工作，保证用户连续供电的装置。电网安装自动装置中的备自投装置是电力系统中非常重要的电气装置，在一些较低电压等级的用户供电系统中会经常应用到备自投装置，用来确保自动化生产供电中不会发生中断或者是为了避免生产装置因为因为断电而出现一些严重后果。不过要想充分发挥电网安全自动装置的备自投作用，就一定要做好对备自投装置的维护工作，因为它的运行正确与否会直接影响到安全生产。因此有必要做好对备自投装置的日常运行维护工作。备自投装置在投入运行之后，工作人员一定要按照相关的运行程序，坚持做好对备自投装置以及二次回路的定期巡检工作，做到定期切换试验工作，保证当电网系统需要时能够自动投入。

一、安全自动装置相关概念阐述

1、安全自动装置概念

安全自动装置用来反应电力系统及其部件的运行异常情况，并且它能够自动控制，在尽可能短的时间内保证电力系统能够恢复到最初的正常状态的一种控制装置或者系统。这里所指的不正常状态是指系统或者系统内部元件不正常的状态，它们一般是由于切除故障或者误动电网系统造成的输出电功率和发电功率不平衡情况。

2、电力系统的运行状态

第一、正常运行状态。正常运行状态时

I第一、电力系统故障状态。它主要是指部分等式以及不等式之间约束情况不满足，要想保证电力系统恢复到正常状态需要对故障元件进行消除，使得系统能够尽可能恢复到正常的状态，当然这个过程主要依靠的设备是继电保护装置。

第二、电力系统的异常运行状态。这种运行状态是由不等式约束部分不满足引起的，要想改善异常的运行状态，主要借助的便是安全自动装置。

3、电力系统安全自动装置的作用

在具备双电源条件下，当一路电源停电时通过备自投装置切换至另一路电源，尽快恢复负载供电。电网中设备通常采用线路备投和主变备投，事故发生时快速恢复正常设备供电，保证电网安全、优质、经济运行，提高对用户安全可靠供电能力。根据电网运行方式、设备进行检修等方式，调度员及时调整备自投方式，以便迅速正确处理电网事故。

第一、安全自动装置能够尽可能恢复供电、保证输电设备的正常运行，尽量减少网络拓扑的变化，尽可能迅速的恢复网络暂稳和稳态的输电能力；同时它还能够考虑到故障状态下系统所产生的不平衡能量，提升整个系统的稳定能力。

第二、保持稳态下输电需求和输电能力之间平衡。该装置能够过负荷控制和报警，能够根据离线计算和运行经验已知某些元件跳开后输出能力不足可定过负荷时，借助一些列设备切断负荷。当情况比较严重很难通过采用唯一的措施进行处理时，报警则需要由运行人员进行控制。

第三、保持动态的输电能力和输电需求之间的平衡。暂态稳定控制：逻辑式连锁切机、切负荷；利用局部量的稳定性预测和紧急控制装置；基于离线或者在线计算的区域性稳定控制系统。

第四、确保频率能够在安全范围内的一种自动装置。当发电能力出现过剩或者是不足情况的时候，系统的频率就会相应的升高或者降低，在动态的过程中一般会采用频率继电器来控制发电机和切负荷，保证频率能够保持动态平衡。通过对频率以及变化率的定值，利用继电器进行控制。

第五、保持无功率紧急平衡的自动控制装置。能够防止扰动之后的无功不平衡、电压不合格等情况的出现，可以设置电压紧急控制装置。常见的有：电容器强补、强行励磁、切除并联电抗器等。

二、智能变电站安全自动装置的应用

从目前的情况来看的话，很多现代化的装置都在电网中得到了广泛的应用，就比如说使用于电厂中的励磁调节装置，用于线路上的自动重合闸，另外还有应用于变电站的自投装置等，除了这些之外人们还充分利用先进的卫星定位技术，对电网安全进行实时监控。随着我国科技的不断提升，大电网、高电压得到迅猛的发展，安全自动装置在电网中也得到越来越广泛的应用。借助安全自动装置能够在很大程度上提升电网运行的安全性，极大提升了电网的输送电效率。本文主要以我国华北地区的电力系统作为研究对象，对电网中的安全自动系统装置进行分析研究。根据装置的功能，我们可以将装置划分为不同的种类，具体如下所示：

拥有自动判断功能的装置

一般这种装置除了具有自动判断功能之外，通常它还会具有切负荷、切机的功能。它通过引入多种信息，比如电压、频率、电流等，通过对这些信息的判断，分析电网的运行情况。

（二）切负荷、切机装置

主要指单一的切机，它的工作原理是借助电力系统中一些开关节点或者保护接点，实现切负荷、切机的目的，能够有效保证电网运行的安全。

（三）拥有判断作用的装置

这里所讲的判断针对的是频率以及电压两个方面的内容，包括解列、联切装置。它主要应用在一些电网联系比较薄弱的地区，因为这些地区容易发生电压崩溃的情况。当电网出现解列情况时，该装置就能够借助频率和电压等方面的信息，切除部分符合，保证电网运行恢复稳定状态。

（四）同时具有判断以及调节作用的装置

这种装置要求比较高，综合了多种功能，比如它具有切机、解列等功能，能够保证电网的安全运行。

（五）维持电网运行稳定的装置

电网在运行过程中一旦出现问题，这种装置就能够通过对预定解列点，对电网的稳定破坏进行解列，达到控制电网故障范围的目的。这种装置主要扮演的是震荡解列装置的角色。

（六）具有多任务、多判断的区域性装置

一般来讲这种安全自动装置本身是由多种的装置组成的，所在整合在一起之后具有的功能非常强大。它能够根据电网的具体运行方式和电网发生的故障，自行进行判断，并且根据判断结果执行对应的方案。

备自投装置应符合下列要求：

1、应保证在工作电源或设备断开后，才投入备用电源或设备。备自投装置只能在工作电源的受电侧断路器断开以后，合闸部分才能启动，迅速合上备用电源的断路器。

2、工作电源或设备上的电压，不论因任何原因消失时，自动投入装置均应动作。备自投装置在工作母线上设置独立的低压启动部分，当工作母线失压时，启动备自投跳闸回路，断开供电元件的受电侧断路器投入备用电源。

3、自动投入装置应保证只动作一次。控制合闸脉冲时间，使备自投装置只能动作一次。

4、当工作母线和备用母线同时失去电压时，备自投装置不应起动。备自投装置在动作前必须检测备用母线是否有电，即具备“有压鉴定功能”。

5、备自投装置的动作时间应使负荷停电时间尽可能短。动作时间过长不利于电动机的自启动。动作时间过短，电动机残压过高，投入备用电源后会产生很大的冲击电流损坏电动机。备自投装置的动作时间以1s-1.5s为宜，低压场合可减至0.5s。

6、当测量工作电源电压的TV二次侧熔断器熔断时，备自投装置不应动作。

三、备用电源的自动投入分析

第一、应用可编程的PLC功能。我们知道备自投的方式并不是单一的，它具有很多的种类，所以不可能针对每一种类型的投入方式制作专门的装置。这相应的也就要求我们要学会利用相同硬件基础上的软件所具有的PLC功能；借助装置内部装嵌的PLC解释软件对外部自投逻辑的重新编排进行解释，在现场就可以进行设置。

第二、厂用电快速备自投。在火电厂当中具有很多大容量的厂用机械电动机，在电动机的用电切换过程当中，备自投在其中发挥着非常重要的作用。当工作电源消失的时候，大容量的旋转机械会使得母线上的电压逐渐衰减，而不是立即消失。再加上电动机群存在惰性作用的影响，残压频率和幅值也是不断变化的，所以备用电源在投入之后也会存在一个最佳合闸时机的问题。通过大量的实践表明，一般来讲最佳的投入时间其实是失电之后的第一次30°的角差范围之内，这个时候对快速出口继电器和快速处理器DSP的选择就会显得尤为重要。当没有把握好第一次快速备自投的机会之后，等待下一次最佳投入时机的问题就又转化成为同期问题。

四、结束语：

我们知道，安全自动装置用来反应电力系统及其部件的运行异常情况，并且它能够自动控制，在尽可能短的时间内保证电力系统能够恢复到最初的正常状态的一种控制装置或者系统。根据安全自动装置所具有的不同功能可以将其划分为：拥有自动判断功能的装置、切负荷、切机装置、拥有判断作用的装置、同时具有判断以及调节作用的装置、维持电网运行稳定的装置、具有多任务、多判断的区域性装置六种类别。变电系统中的安全自动装置一定要从多个方面进行考虑，保证装置能够正常运行，发挥其应有的作用。

参考文献

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[2]陈钧.基于检修方式的地区电网运行风险评估[D].华南理工大学,2013.

[3]何硕佳.肇庆电网区域备自投技术的研究[D].华南理工大学,2013.