摘要：本文主要对现在使用的适用于110kV三圈变的备自投装置的过负荷闭锁原理进行分析，找出存在的问题，并提出解决方案。
关键词：备自投 过负荷 闭锁 可靠性
0. 前言
为提高供电可靠性、减少系统故障所造成对客户的停电，在变电站母线的联络或分段开关上加装备用电源自动投入（以下简称备自投）装置是一个行之有效的重要手段。为了防止备自投动作后造成主变压器过载，可以采取联跳非重要负荷线路开关或过负荷闭锁备自投的措施，我公司一般采取后者。而对于内桥接线的三圈变，当两台主变负荷都大于50％的额定负荷时，如何既要能确保尽可能多的重要负荷供电，又不致引起主变过载，就显得尤为重要，目前国内现有备自投装置尚无实用的动作逻辑。本文探讨了一种控制策略，并在实际装置中运用，取得了良好的运行效果。
1. 现有备自投装置中过负荷闭锁判据存在的问题
1.1 备自投原理简析
图一. 备自投原理图
以内桥接线的两台三圈变为例（见图一），备自投动作基本原理为：如果1＃主变进线电源消失、差动或瓦斯保护动作，造成主变失电，这时110、310备自投跳开101、301开关，将110、310母联合上，由2＃主变带原来1＃主变负荷。
在备自投保护原理中，以10kV母联备自投为例，其闭锁条件主要有四个：
a、手跳101或102开关；
b、110开关控制回路断线，弹簧未储能，101，102，110的TWJ异常等；
c、有外部闭锁信号，如主变后备保护动作闭锁备自投；
d、I101 I102之和电流过负荷闭锁备自投。
1.2 备自投和电流闭锁条件
如图二所示，以10kV侧备自投为例，I101、I102为两进线一相电流，用于判断进线有无电流，防止PT断线时310、110装置误起动，确认进线开关已跳开；同时，也是为了电流闭锁之用。
图二. 备自投和电流闭锁
备自投装置内的单片机在时刻计算I101 I102电流之和是否大于备自投的过负荷闭锁定值，如果大于其闭锁定值，则将备自投闭锁掉。如果对于两圈变，I101 I102即为两台主变总负荷电流，这样就能有效防止备自投动作后，引起另一台主变过负荷的情况发生。
但是对于三圈变，I101 I102只是两台主变总负荷电流的一部分（I101 I102 I301 I302为两台主变总负荷电流）。分析如下：
以A站为例，1＃（2＃）主变容量31.5MVA，变一侧Ie1＝165A；变二侧Ie2＝520A；变三侧Ie3＝1732A；有关保护定值如下：
10kV备自投过负荷闭锁定值2080A；
35kV备自投过负荷闭锁定值为566A；
主变过负荷定值为204A（变一侧）；
假设：1#主变 I301=200A，I101=800A
2＃主变I302=200A，I102=800A
此时1#主变进线电源消失，则和电流闭锁与备自投动作情况如下：
I301 302=400A<566A → 310备自投动作，合上母联310
I101 102=1600A<2080A → 110备自投动作，合上母联110
1＃主变负荷切到2＃主变上后，2＃主变的负荷达到：
I702=280A > 204A → 2＃主变过负荷。
因此，对于三圈变，各侧备自投装置内的采样电流只有本侧电流，不能检测另侧负荷情况，也不能检测主变全部负荷情况，所以不能有效预测主变过负荷的情况而使得备自投装置误动作。 <![endif]>
2. 原因分析
为了提高备自投装置动作的可靠性，保证在主变负荷率大于50％情况下既要使备自投装置能动作、又要有效限制主变过负荷情况的发生。我们对现有备自投装置和电流过负荷闭锁存在缺陷进行了分析。
在原备自投装置中，只采样3个电流，（以10kV备自投为例）即：I101、I102、I110，如果再有I701、I702电流，我们就可以计算出I301、I302电流，即根据变压器两侧的电流计算出另侧电流。这样，就可以对备自投过负荷的情况进行分析。下面我们对三圈变和电流过负荷判据进行分析：
设定在10kV备自投优先情况下，假设1＃主变失电， （If为110备自投过负荷定值）。
1、I701 I702<If→不闭锁备自投,35kV、10kV备自投皆动作。
2、I701 I702>=If →下一步判断：
若I702 I101<If 且I702 I301<If，由于10kV备自投优先，则不闭锁10kV备自投，35kV备自投则闭锁掉 。
若I702 I101>If 且I702 I301<If，则闭锁10kV备自投，不闭锁35kV备自投。
若I702 I101>If 且I702 I301>If，则闭锁10kV备自投，也闭锁35kV备自投。
可见，这两套分散的装置，所判断出来的是否闭锁本侧备自投的结果应当一致。这样不但避免了备自投误闭锁、或误投的情况，而且还对让10kV的备自投动作还是让35kV的备自投动作进行了选择（如果设定优先级，甚至可以对10kVI、II段母线、35kVI、II段母线的失电自投进行优先级选择）。这样，不但满足了装置可靠性要求，而且也满足动作选择性的技术要求。
如果根据如此的逻辑进行编程，从装置软件上进行改进，则过负荷闭锁不会再存在漏洞，足以保证备自投装置动作的可靠性。
3. 备自投过负荷闭锁判据改进方案
3.1 改进方案
根据以上分析，在市公司生产运营部的支持下，我们与设备制造厂家联系，对备自投装置从硬件与软件上进行了修正,使之能够适应三线圈变的特殊需要。
实施一：硬件方面，增加2个变送器，对主变变一侧电流进行采样。
实施二：在软件方面，我们对四个方面进行了修正：
1、另侧电流的计算：高压侧电流-本侧电流
2、过负荷闭锁的判据修正
3、主变各侧不同CT变比的修正
4、主变容量不同的修正
实施三：在二次接线方面，增加了701、702电流接线。
3.2 改进后装置的测试
根据以上方案，在备自投改进完成后，我们对主变负荷大于0.5倍负荷率情况下所做的模拟试验见表一。
试验时假设1＃主变失电（为了直观，以下数据皆归算到1＃变变一侧的一次值，备自投过负荷定值为200A，10kV备自投优先。）
表一. 主变负荷大于0.5倍负荷率情况下所做的模拟试验
序号
I101
I301
I102
I302
10kV备自投
35kV备自投
评价
1
50
60
60
70
动作
闭锁
正确
2
20
80
60
70
动作
闭锁
正确
3
80
50
60
70
闭锁
动作
正确
4
80
80
60
70
闭锁
闭锁
正确
5
100
50
60
70
闭锁
动作
正确
6
30
50
30
40
动作
动作
正确
从以上试验结果来看，改进后的备自投装置不但保证了主变负荷<0.5倍负荷率情况下的全部动作，而且还保证在>0.5倍负荷率情况下对35kV、10kV备自投动作的选择。尽量缩小停电范围，最大限度保证了用户连续供电。
4．改造前后效益对比
根据以上分析，在三圈变备自投改造前，可能发生因310、110备自投都动作而使得负荷转移到一台变压器上致使变压器过负荷的情况。过负荷可能对变压器的可靠运行带来危害，会增大主变发热，减少变压器的使用寿命。另外，若利用改变110、310备自投过负荷整定值的方法人为地分配10kV侧、35kV侧负荷以避免主变过负荷情况的发生，则可能出现主变未过负荷而两侧都闭锁的情况，认为地扩大了停电范围。
改造后，不但能够避免过负荷对变压器的影响，而且还对让装置让10kV的备自投动作还是让35kV的备自投动作进行了选择，提高了变压器的利用率，减小了停电范围。仅以A站为例，2003年35kV侧减少停电时间10小时，10kV侧减少停电时间4小时，增加供电1.732*35*260*10 1.732*10*700*4＝206108 kWh，产生直接企业效益2万元，间接社会效益20万元。
可见，备自投改造后不但满足可靠性与选择性的要求，而且亦会产生巨大效益。
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