微机保护装置备用电源自投逻辑运用分析

微机保护装置备用电源自投逻辑运用分析

作者：黎林

来源：《硅谷》2013年第01期

摘 要： 备用电源自投保护是保证连续供电的主要措施，对SEL系列微机保护装置备用电源自投逻辑在攀钢卫东变电所综合自动化系统改造过程中的运用进行深入分析，并通过试验验证备用电源自投逻辑的正确性，可为类似逻辑编程提供参考。 关键词： 备用电源自投；SEL；逻辑 0 引言

备用电源自投（简称：备自投或BZT）装置是电力系统中为了提高供电可靠性而装设的自动装置，对提高多电源供电负荷的供电可靠性，保证连续供电有重要作用。微机备用电源自投装置可以通过分析输入装置的开关量和电流电压，跟踪变电站系统当前的运行方式，自动判断是否满足充电放电及动作条件，发跳合闸命令；并且可以通过编程完成各种更加复杂的逻辑和功能，满足电网一次接线要求。

随着攀钢生产的发展，卫东变电所完成了变电所综合自动化系统改造，由传统的电磁式继电器更换为SEL系列微机保护装置。但是SEL系列微机保护装置没有特定的备自投装置和标准备自投功能，为实现主变和6kV分段备自投功能，需结合装置特性和运行要求完成备自投功能设计、逻辑编程和调试。 1 微机备自投装置的特点

微机备自投装置采用大规模集成电路，具有：元件数目少、连线简单、可靠性高等特点，在攀钢电网中得到广泛应用。同时，微机型备自投装置还具有故障自诊断的能力，如电压回路断线、开关位置异常等故障可以在运行中及时发现，不会像传统备自投装置那样，必须等到一年一度的定检工作中，甚至装置误动拒动后，才能发现问题。

备自投动作条件取决于主接线方式、电源性质和容量、负荷重要性等因素。微机备自投装置动作判据主要决定于软件，所以通过编程可以满足各种逻辑要求，并且在工作中可自动判断变电站系统当前的运行方式，选择自投方案。

微机备自投逻辑类型虽然较多，但是都必须满足与传统备自投一样的基本逻辑，并遵守文献[1，2]中以下原则：

1）只有当主供电源开关确实被跳开后，备用电源才能投入。工作母线失压后，不管其主供电源开关是否已经断开，装置起动延时到后必须先跳主供电源开关，以防备用电源倒送短路电流的情况。

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2）备用电源断路器的合闸脉冲命令只允许动作一次，下一次动作需在相应充电条件满足后才能允许。

3）人工切除工作电源时，装置引入断路器的合后接点，主供开关的合后接点断开后，备自投放电。

4）电压互感器二次回路断线时，备自投不应动作，并发出断线信号。

5）当备自投动作后，如备用电源投于故障母线及故障设备，应有保护加速跳闸。 6）备自投的各种工作条件满足后开始充电，当任意一个放电条件满足后，或出现闭锁条件后立即放电。

2 备用自投逻辑在卫东变电所的应用

一套完善的备自投逻辑方案，除了应满足规范要求外，还应考虑装置实际运行环境的问题。设计良好的备自投应该是在满足常见运行方式下，充分考虑相关环节，在系统可靠性与装置可靠性间取得合理的优化。

卫东变电所备自投功能一次系统接线，如图1。 2.1 存在的问题

1）SEL保护装置无特定的备自投保护装置，不具备标准备自投保护功能和二次回路接线。

2）SEL保护装置具有灵活的可编程功能，可根据用户的需求对逻辑进行编程实现，但此前无标准参照逻辑，因此需根据备自投原理结合保护装置特性对逻辑进行研究。

3）SEL保护装置只有1组电压通道，无法实现备自投需接入6kV两段PT电压的功能，因此对SEL保护装置研究后确定采用2台主变6kV侧SEL351A装置通过逻辑共同配合完成备自投功能，其配合逻辑需要研究。

4）卫东变电所备自投逻辑的正确性需经过试验验证。 2.2 卫东变电所备自投动作条件研究 2.2.1 备自投的充、放电条件

为保证备自投只自投一次，备自投均应设置充电条件，在传统备自投上采用类似电容器充放电过程和瞬时动作延时返回的中间继电器实现一次合闸；在微机备自投中，一般采用逻辑判

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断和软件延时代替充电过程，即在所有闭锁条件均无效时，经备自投装置固有延时后，允许备自投工作，“闭锁”或“退出”条件为“真”则立即放电。以6kVⅠ段备自投为例： 1）充电条件

当6kVⅠ段进线开关2DL1在合位、6kVⅠ段PT电压大于有压定值（70V）、6kV分段开关3DL2在分位、6kVⅡ段电压大于有压定值（70V）、6kV分段备自投投入（功能投退卡子）以上5个遥信开入条件均满足后备自投开始充电，并在15s后定时器SV5T置位并当无闭锁条件（SV6T）后启动备自投充电完成标志和逻辑。

因SEL351A保护装置只有1组电压通道，因此采用2#主变6kV侧SEL351A装置设置有压定值59PP启动出口继电器OUT105接入1#主变6kV侧遥信开入IN102作为判断，当6kVⅡ段电压大于有压定值（70V）则59PP、OUT105、IN102均置位。 备自投充电条件逻辑框图见图2。 2）放电条件

放电条件即为闭锁条件，当任意条件满足后即闭锁备自投。经过专业组讨论研究，根据现有的操作和运行习惯，确定：当6kV分段开关在合位、6kVⅠ段进线开关2DL1操作（包括：开关柜手动分闸操作、保护屏手动分闸操作、遥控）、6kVⅠ段进线大电流闭锁、6kV分段备自投退出（功能投退卡子）以上6个遥信开入任一条件满足后备自投开始起动闭锁条件（SV6T）备自投0s放电。 在实施过程出现的问题：

① 由于充电、放电条件均带有返回时间，为确保闭锁条件启动后备自投能完全放电，将放电条件SV6T返回时间11s大于充电条件SV5T的10s返回时间。

② 在设计初期，只取了一个6kVⅠ段进线2DL1开入量输入点IN101的分位来闭锁备自投，不管是手分、遥分、保护跳都闭锁不动了。经过研究发现：差动保护、高后备保护、瓦斯、压力释放都是跳三侧的（35kV进线、35kV母联、6kV进线），IN101在这几种情况下都是分位，闭锁住备自投不动了。如果是6KV出线或者母排上面故障，备自投不动是应该的，但如果是变压器本体故障或者35kV进线故障，备自投不动就不行了。单凭一个IN101的分位判断就没有选择性了，因此修改为在遥分、手分及6kV保护跳闸情况下闭锁备自投，其余情况要开放备自投。

最后确定的备自投放电条件逻辑框图，见图3。 2.2.2 备自投动作逻辑

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当备自投充电完成、6kV分段备自投投入（功能投退卡子）、6kVⅠ段进线无小电流闭锁、6kVⅠ段电压低于动作值（25V）、6kVⅡ段电压大于有压定值（70V）、6kVⅡ段进线2DL2在合位这6个条件均满足则在备自投动作：1.5s跳6kVⅠ段进线，并再次检测备自投充电完成、6kV分段备自投投入（功能投退卡子）、6kVⅡ段电压大于有压定值（70V）、6kV分段开关3DL2在分位、6kVⅠ段电压低于动作值（25V）、6kVⅠ段进线2DL1在分位则0s合6kV分段开关。

在实施过程出现的问题：

1）卫东变电所备自投功能是通过主变6kV侧SEL351A保护装置实现，其主变的部分保护也通过该保护装置实现。SEL351A保护装置低压保护定值只有一组电压元件27PP所采电压输入为三组线电压，另两组电压元件27P1P、27P2P电压输入为三相电压，由于主变35kV侧复合电压闭锁过流保护的电压动作元件取6kV侧电源二次线电压，则27PP给主变保护用后，备自投的低压动作值（25V）只能采用27P1P或27P2P元件编程实现： 27P1P= 14.50V（将线电压25V折算为相电压）

SV2= 27A1 * 27B1 * 27C1（三相电压同时低于14.50V置位）

2）备自投跳进线2DL1断路器时，加入了IN101判2DL1合位，以保证备自投只跳一次闸。但当断路器由于保护动作或其它原因跳开时，则该条件将闭锁由备自投动作，导致母线失电。因此增加备自投快速切换功能，在合母联时增加判2DL1分位：如果是6KV保护动作跳闸，则去闭锁备自投不动；如果是高后备或差动、瓦斯跳闸，则直接去合母联。

3）为解决备自投快速切换功能的可靠性，在合分段时再次引入6kVⅠ段电压低于动作值（25V）条件判断。因为单凭一个2DL1分位，不是很可靠，如果信号虚接或者其他原因造成IN101=0，备自投就会动作去合3DL2，造成保护误动作。这种情况对于不同系统的两路电源非常危险，会造成不判同期的有压并列，引发事故。 最后确定的备自投动作逻辑框图，见图4。