二次回路微机保护备自投装置动作原理及实例

备自投的定义：顾名思义是负责投入备用电源的，全名是备用电源自动投入装置。这里对电源的理解要扩大，变电站中处处都是电源：对站端来说进线是电源，对分段母线来说另一端母线可以是电源，对于变压器来说另一台备用的变压器也能作为电源......可以这样理解，当变电站里某一个正常部位失电，能够通过断路器的配合让电能从其他地方供给到失电的部位，那么这里的“其他地方”就是一个备用电源。而负责控制这些断路器配合动作，让失电的部位成功恢复正常状态的装置，就是备自投装置了。变电站里总能遇到“意想不到”的问题，所以对各种可能出现的故障，除了常规保护装置(作用是切断故障点，缩小系统故障时间和范围)，还要配置能够补救停电范围扩大的装置(对已经失电的正常线路进行恢复供电》，这就是备自投。

备自投方式的分类：在变电站中投入的备自投接管大体上有以下几种备用关系。

2）分段母线备用：W1和W2都正常运行，当一条母线所接的进线短路，导致母线失压 (假设是线2故障)，此时保护会切断进线开关2DL，隔离故障点，不过此时母线已经处于丧失了供电电源。那么备自投会经过一些逻辑判断之后，闭合3DL，让另一段带电母线w1去为失压母线w2供电。分段母线备用有明备用与暗备用：分段母线正常时均投入运行，一段失电后另一段立马通过分段开关向其供电。这种两段电源在正常工况下全都投入运行的备用方式叫暗备用，与之相反，专门设置备用电源，并不投入系统，而是留有容量及时接入到被备用点的方式称为明备用。一般来说，分段母线互为暗备用，而进线备用、变压器备用会设置成明备用。

3）变压器备用：

(1)备自投动作有前提。备自投动作的第一个前提是故障点被隔离了。注意: 隔离故障点是通过保护驱动断路器实现的，所以备自投就需要接收几个断路器的位置信息。备自投动作的第二个前提来自于本身的装置状态：备自投成功充上了电【备自投的“充电”非字面意义上的充电，而是参考重合闸充电起到类似功能的延时逻辑，即为了只动作一次，不在备自投失败后立马进行下一次备自投而设计的功能。备自投充电期间不可能动作，充电时间在10s单位量级左右】。备自投动作的第三个前提是备用关系成立，或者说存在可备用的电源。备用关系成立的基础是备用电源与主电源之间通过一个断开的断路器连接，假如这个断路器本身状态是合上的，那么备用关系就不成立了【例如分段母线备用中，分段母联断路器本身就处于合上位置，那么备自投就无法动作让这个断路器“再”合上一次】。

(2)备自投动作时需要延时，没那么快。和保护装置相比，备自投的动作时间要慢很多，主要有以下几点原因：一是躲过保护动作的时间，刚才也说到过，备自投动作的前提是确认故障点被保护隔离了，那么只有当保护动作结束之后，备自投才能够动作。二是备自投如果需要联切其他设备，需要等待这些设备切断再动作，例如联切小电源联络线或者接地变等设备。三是动作前要判段各种动作条件是否满足: 例如要核查保护是否已经跳开了故障点，相关的断路器是否已经断开。

(3)备自投动作到一半可能会停止动作。备自投发出一系列断路器命令，只有这些命令全部都正确执行之后，备用电源才能投入。任何一个断路器拒绝动作，都会导致备自投过程终止任何一个信号不满足备自投要求，备自投过程终止。中途人为干预以及中途被闭锁时，备自投过程也会终止。下面，我们以母线分段备自投为例，对这种备用关系及其流程描述如下：o两条母线互为备用，分段开关断开，备用母线进线开关闭合以保证备用关系成立。o每条母线都连接进出线，负荷满足容量冗余要求，测控装置能采集到各断路器的开关位置、母线电压、支路的电压电流。o上述测控量满足备自投充电条件o备自投充电。o某条母线进线故障，导致该母线失压，影响母线上所有的负荷。o备自投启动，等待保护切除故障进线(兼有发跳闸指令) ，验证开关位置。o故障进线被隔离，若有联切需求，备自投发联切指令并验证开关位置。o备自投发合分段开关指令，通过正常母线向失电母线供电，验证开关位置。o发相关信号，记录。o如果动作期间任何一处开关位置验证失败，或者存在任意备自投放电条件，则备自投停止动作并闭锁。现在我们来顺着上面这个过程，逐项讲解分段备自投是如何实现它的功能逻辑的。重点把握这几个定义：输入交流量、输入开入量、充电条件、放电条件、动作逻辑。输入交流量

(1)母线有压指的是母线的三个线电压Uab，Uac，Ubc中，至少有一个大于母线有压的定值。这里均折算成PT二次值来计算。

(2)母线无压指的是母线的三个线电压Uab，Uac，Ubc中，每一个均小于母线有压的定值。这里均折算成PT二次值来计算。为了躲过电压扰动，母线有压定值会大于母线无压定值。

(3)进线无流指的是工作电源进线的一个相电流小于进线无流的定值。为了防止备自投误动，进线无流定值要小于最小负荷电流。均折算成二次值。

（4）除了以上三种判据，有的备自投还具备进线有压判据，即判断进线PT的某一相电压是否大于该定值，这就需要在进线处设置一个电压互感器。但是目前变电站很少有这样的设法，本文就不再阐述此判据。以上可以看到：备自投需要的电压判据涉及到三相信号，这是因为对应母线失压，可能只在某一相中发生，所以必须兼顾二相。而备自投的无流判据只涉及到某一相，这是因为正常情况工作电源的电流三相均大于定值，而一旦工作电源被隔离(代表着故障区域被切除)，那么三相电流均降至0(或低于定值)，所以只用判定一相即可。【有压和无压的判据用在备自投判断能否充电启动；而无流判据则用在备自投已经充电完成并开始动作的时间段内，它们负责的任务不同才导致了采样时的区别。】输入开入量除了上述这些交流量，备自投还需要引入以下开入量才能完成所有的动作逻辑。

合后：即代表着断路器处于“已经手动合闸过一次”的状态，并且没有经过“手动”分闸，包括:合闸后正常运行状态以及合闸后经由保护跳闸两种状态。请仔细分析合后的定义，提问：重合闸动作后，合后消失吗?自然是不消失的，要再向前看，重合闸之前-->保护跳闸之前，开关是合位，这必然是由手动(遥控/现场)合闸造成的，保护及合闸均不改变它的状态。o说到这里，不妨把“合后”给分析地更透彻一点：