关于220kV同塔双回线路配置备自投装置的探讨

GXF360 2019-11-10

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福建省220kV变电站的220kV部分目前基本采用双母线接线方式，变电站间采用手拉手供电方式以提供供电的可靠性。随着省内220kV变电站的不断建设，电源点的增设越来越多，电网之间的联系越来越紧密，电网短路电流水平不断上升。现有规划阶段及后续实际运行中均采取设置220kV电网解环点来解决短路电流超标问题，但随之带来的却是解环点两侧变电站的供电可靠性问题，尤其是单输电走廊供电、双回线路同塔率超50%的输电通道，如发生因同杆异名相故障、倒塔等故障造成变电站运行全部停止，将构成五级电网事件，在有重要用户或人口密集区的供电范围内必然产生较大的社会影响。因此在220kV电网解环点处设置备自投装置，实现故障发生后快速恢复对失压负荷的供电尤为必要。

1 工程现状

目前针对220kV同塔双回线路的电网解环的情况有两种典型案例：单一220kV变电站，四回线路，由两个500kV变电站（或220kV变电站）各两回线路供电，其中一侧解环运行；两个220kV变电站，每个变电站四回线路，变电站间经双回线路串接，由两个500kV变电站或220kV变电站各两回线路供电，220kV变电站间双回线路改交叉对角解环运行。

针对第一种情况，220kV备自投功能为：变电站失压后采取线路备投的方式跳开原供电的双回线路开关，并合上解环点任一回线路开关由其供电。

对圆形基础区域采用人工凿毛处理，除去混凝土表面的水泥薄膜、松动的石子和软弱的混凝土层，并将其冲洗干净，不得积水。

针对第二种情况，为确保任一变电站均有失压备自投的功能，两个变电站均设置一个解环点，即每个变电站各对一回线路充电运行。该方式下两个变电站均可设备自投装置，采用线路备投的方式实现变电站供电侧电源中断后备自投由充电线路供电的目标。

图1 220kV同塔双回线路电网解环两种典型案例

厦门220kV埭头变于2013年建成投运，为智能化变电站，220kV侧为双母线接线，共有四回接线，其中两回由220kV内官变电站供电，两回由220kV梧侣变电站供电。220kV内官变电站供电的两回线路和220kV梧侣变电站供电的两回线路均采用同塔双回的架设方式，符合典型案例一对于电网解环点处设置备自投装置的要求。

2 解决方案

本工程的方案原则是基于变电站内实现线路备自投，不考虑跨站实现。为防止失压系统中仍存在未解列的小电源，导致备自投非同期合闸，备自投装置应有联切电源的功能，联切本站小电源接入的线路，以最大限度恢复失压负荷为目标。220kV埭头变110kV侧及10kV侧均无小电源接入，因此本次方案不考虑其他电压等级线路联跳的情况。

线路备自投的充电条件必须根据线路和母联开关的实际运行情况来判别是否满足要求：备自投功能压板须投入；至少一段母线有压；非检修状态的母联在合位；其中一个电源点的线路为供电线路，另一个电源点的线路有且只能为备用线路。本工程根据220kV埭头变目前的运行情况设置了两种备自投方式。

方式一：220kV两段母线任意一段母线有压，内官Ⅰ回1DL或内官Ⅱ回2DL为供电线路，开关处于运行状态，梧侣Ⅰ回3DL和梧侣Ⅱ回4DL为备用线路，开关处于解环状态，母联5DL处于合闸状态。当1DL和2DL其中一个开关因故障跳闸，在检测到两回供电线路母线无压线路无流且两回备用线路线路有压的情况下延时跳开1DL和2DL，在确认1DL和2DL已经处于分闸状态且两段母线均无压的情况下延时合上3DL或4DL。

图2 备自投方式一

图3 备自投方式二

方式二：220kV两段母线任意一段母线有压，梧侣Ⅰ回3DL和梧侣Ⅱ回4DL为供电线路，开关处于运行状态，内官Ⅰ回1DL和内官Ⅱ回2DL为备用线路，开关处于解环状态，母联5DL处于合闸状态。当3DL和4DL其中一个开关因故障跳闸，在检测到两回供电线路母线无压线路无流且两回备用线路线路有压的情况下延时跳开3DL和4DL，在确认3DL和4DL已经处于分闸状态且两段母线均无压的情况下延时合上1DL或2DL。

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线路备自投功能通过整定供电或备用线路组别以及备用线路备自投顺序后，装置可根据工程的实际运行情况判别出供电线路与备用线路，并进入充电状态。

图4 备自投动作逻辑图

3 技术比较

220kV埭头变为智能变电站，220kV部分设置有过程层中心交换机，GOOSE和SV采用共同组网的方式。220kV线路采用双套合并单元和智能终端，一套为南瑞继保的PCS-221G、PCS-222B-I型设备，一套为南瑞科技的NSR-386A、NSR-385A型设备。根据国家电网公司企业标准Q/GDW441-2010《智能变电站继电保护技术规范》规定跨间隔跳闸宜采用直采直跳，也可以采用网采网跳，以下就采样和跳闸的不同方式提出两种技术比较。

3.1 GOOSE和SV点对点方式

需分别敷设一根多模光缆至各线路间隔、母联间隔、母线间隔的智能控制柜以及相关的线路保护屏、母联保护屏、母差保护屏，占用前期合智装置和保护装置较多设备光接口，对于光纤配线架没有剩余位置的间隔还要在柜内增补配线架。

SV点对点主要负责对母线电压、线路电压和线路电流的采样，母线电压采样需要与220kV母线合并单元点对点获取，线路电压和线路电流采样需要与线路其中一套合并单元点对点获取。GOOSE点对点主要负责接收：各间隔开关状态量；各间隔手跳闭锁备自投信号；各间隔保护闭锁备自投信号，发送；分合闸指令至各间隔开关；闭锁线路重合闸指令至各间隔保护；备自投装置的遥信信号。这些功能都由线路和母联间隔的双套智能终端以及相关的线路保护、母联保护、母差保护点对点来实现。

经“两查”取得全面资料，再进行“两比”：第一，将现存结构与已知年代的建筑或“法式”进行对比；第二，将现存结构与文献资料对比[4]5-6。

图5 过程层GOOSE和SV信息逻辑图

3.2 GOOSE和SV网络方式

本工程在前期已配置有一台220kV过程层中心交换机，且交换机上预留有足够的光接口。前期各线路间隔、母联间隔、母线间隔的合智装置以及相关的线路保护、母联保护、母差保护装置均已通过光接口接入过程层中心交换机，形成GOOSE和SV网络可实现数值采样和分合闸功能，本期只需将备自投装置的GOOSE和SV光接口接入过程层网络，实现网络采样、网络分合闸。

以上可以看出，采用GOOSE和SV网络方式可节省大量光缆，对前期设备也无需进行改造，可最大程度缩短停电改造时间。网采网跳的设计关键是开关的误动和拒动，必须根据数字信号的特点协调处理好装置各种异常信号和告警信号对逻辑的影响，尤其是对GOOSE和SV异常情况下是否告警和放电的特殊处理进行考量，分析其中的利弊和各种动作的可能性，最大可能考虑周全，从而提高备自投的动作正确率。

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