备用电源自动投入装置设计及应用的注意事项
摘要：备用电源自动投入（以下简称备自投）装置在电网中的使用，是保证电网安全、稳定、可靠运行的有力技术手段。备自投装置的逻辑是否完善和接线是否正确，直接影响着备自投装置动作的可靠性。本文从备自投的基本原则展开来讨论备自投装置的一些注意事项，希望能对装置的设计和应用起到一定的指引作用。
关键字：备自投；应用；设计
电力系统许多重要场合对供电可靠性要求很高，采用备用电源自动投入装置是提高供电可靠性的重要方法之一。所谓备用电源自动投入装置，就是当工作电源因故障被断开后，能自动将备用电源迅速投入工作的装置。
1.基本备自投方式：
1)变压器备自投
2)分段断路器备自投
3)桥断路器备自投
4)进线断路器备自投
对更复杂的备自投方式，都可以看成是上述典型方式的组合。
2.备自投的逻辑分析
备自投逻辑尽管很复杂，但仍有规律可循。一般说来，备自投的逻辑分为以下4个逻辑进程：
1）备自投充电。当工作电源运行在正常供电状态、备用电源工作在热备用状态(明备用)，或两者均在正常供电状态(暗备用)时，备自投装置根据所采集的电压、电流及开关位置信号来判断一次设备是否处于这一状态，经过10s～15s延时后，完成充电过程。
2）备自投放电。当备自投退出运行；工作断路器由人为操作跳开；备用断路器不在备用状态；断路器拒跳、拒合；备用对象故障等不允许备自投动作的情况下，将备自投放电，使其行为终止。
3）备自投充电后，满足其启动条件，经或不经延时执行其跳闸逻辑(可能断路器已跳开)，跳闸对象可能有多个。
4）备自投执行完跳闸逻辑后，满足其合闸条件，经或不经延时执行其合闸逻辑，合闸对象也可能有多个。
3.备自投的设计和应用的事项
1）母线有电压、无电压的判断
母线有电压：指接入的三个相(线)电压至少有一个大于检有电压定值，三个有电压条件相或可以防止TV一相或两相断线时备自投误动。
母线无电压：指接入的三个相(线)电压均小于检无电压定值，即用逻辑与门来判断母线无电压，可以避免工作电源TV一相或两相断线时备自投的误动。
2）当工作母线上的电压低于检无电压定值，并且持续时间大于给定时间定值时，备自投装置方可起动。
备自投延时是为了躲母线电压短暂下降，故备自投延时应大于最长的外部故障切除时间。因母线的进线断路器跳开而引起的母线失压，且进线无重合闸功能时，可不经过延时直接跳开断路器，以加速合备用电源。如主变差动保护或本体保护动作全跳主变时，可加速低压侧分段备自投和变压器备自投动作。备自投的时间定值应与相关的保护及重合闸的时间定值相配合。
3）备用电源的电压应工作于正常范围，或备用设备应处于正常的准备状态，备自投装置方可动作，否则应予闭锁。
4）必须在断开工作电源的断路器之后，备自投装置方可动作。
工作电源消失后，不管其进线断路器是否已被断开，备自投装置在起动延时到了以后总是先跳该断路器，确认该断路器在跳位后，方能合备用电源的断路器。按照上述逻辑动作，可以避免工作电源在别处被断开，备自投动作后合于故障或备用电源倒送电的情况发生。但故障断路器不应由备自投装置切除，故备自投动作跳工作电源的时限应长于有关所有保护和重合闸的最长动作时间。
备用电源自投装置动作，先跳开运行断路器，再合上备用断路器，一般不会涉及到同期问题，但如果变电站存在其他电源或是小电源接入系统的接入点，则备用电源自投不仅要考虑先跳开运行断路器，而且要同时跳开其他电源的联络线，否则，在投入备用电源的同时，有可能出现非同期并列。在设计时，装置应考虑的联切功能，在跳开运行断路器的同时，发出联跳联络线的信号，使小电源与电网解列，虽然牺牲了小电源的供电可靠性，但避免了电力系统受到再一次的冲击，保证了系统在故障情况下能够及时恢复送电。
5）人工切除工作电源时，备自投装置不应动作。
备自投装置应引入断路器的合后接点，就地或远控跳断路器时，其合后接点断开，备自投退出。有的厂家在备自投起动条件中加入检进线断路器合闸位置。检查进线断路器的合闸位置实际上是引入的闭锁条件（进线断路器不在合闸位置则闭锁备自投）。如果母线或变压器发生故障，保护动作跳开进线断路器，进线断路器将处于跳闸位置，此时备自投被闭锁，手跳进线断路器情况类似。
6）避免备用电源合于永久性故障
在考虑运行方式和保护配置时，应避免备自投装置动作使备用电源合于永久性故障的情况发生，一般通过引入闭锁量或检断路器位置使备自投放电。以下通过两运行情况进行说明。
情况1：
图1：为内桥接线的主接线形式，一般有三种运行方式。
方式一：两回进线各带一台变压器运行，1QF、2QF合闸位置，3QF跳闸位置。
方式二：I回线主供，II回线备用，1QF、3QF合闸位置，2QF跳闸位置。
方式三：II回线主供，I回线备用，2QF、3QF合闸位置，1QF跳闸位置。
对于方式一，如果#1变压器差动保护动作，跳开1QF（3QF已处于分闸位置），I母失电，若无闭锁引入，系统满足桥断路器备自投充电和启动条件，合上3QF，则会将故障变压器重新投入系统，对电力系统进行又一次冲击。#2变压器保护动作情况与#1变类似。
对于方式二，如果#1变压器差动保护动作，跳开1QF、3QF，两条母线同时失电，备用电源自投装置应启动，合上2QF，继续用#2变压器供电。如果#2变压器差动保护动作，跳开3QF（2QF已处于分闸位置），如果此时I回线失压，备用电源自投动作，合上2QF，则会将2#故障变压器重新投入系统。方式三与方式情况类似。
所以，主接线形式为桥接线的，且运行方式为一主一备的，主供电源所对应的主变压器的保护动作不应闭锁进线自投，备用电源所对应的主变压器的保护动作必须闭锁进线自投，以避免备自投投于故障变压器。如果备用自投方式为桥断路器备用自投，显而易见，为了避免将故障变压器再次投入系统，应将两台变压器的差动保护动作信号引入闭锁备用电源自投。
情况2：
受运行方式的限制，两台变压器需要将低压侧分列运行，考虑到低压系统供电可靠性的要求，如果一台主变压器跳闸，需要将故障变压器，所带的负荷通过备用电源自投的正确动作，转移到另外一台变压器供电。见图2，如果#1变压器故障跳闸，低压1母线失压，低压2母线有电压，跳开1QF，合上3QF，继续对低压1母线供电。#2变压器故障的动作逻辑同理。
就主变低压侧分段断路器备自投而言，变压器差动保护动作跳主变各侧时，一般表明主变本体发生故障，此时无需闭锁主变低压侧分段开关备自投；而变压器后备保护动作时，可能是低压侧母线或其出线上发生了故障，此时一般应闭锁低压侧分段断路器备自投。
备用电源自装置的应用,在电网的实际应用中，不可否认已取得很多成功的经验，但是随着电力系统的不断完善和日益复杂，及电网自动化程度的提高，使得原来不太明显的问题逐步显现出来，需要在设计、施工、验收、使用的各个环节，更进一步全面化和精细化，特别是在设计和调试阶段，充分地考虑电网运行的实际要求，认真做好各种可能出现情况的试验，才能保证装置的可靠动作和电网的安全稳定运行。
参考文献：
1《继电保护和安全自动装置技术规程》GB/T14285-2006
2《静态备用电源自动投入装置技术条件》QF/T526-2002
3《备用电源自投装置设计、应用的若干问题》昆明供电局郑曲直、程颖
