ARP-851A数字式备自投装置简介

高 琼

景洪供电有限公司，云南景洪 666100

1 概述

ARP-851A备自投装置，适用于10kV、6kV、0.4kV电压等级，当工作电源跳开后，为有效减少停电时间或者缩小停电范围，能自动经延时迅速地将备用电源投入工作，同时兼有保护测控功能。可组屏安装，也可就地安装到开关柜。

2 特点

1）背插式全密闭机箱，IP61防护等级，可工作于恶劣环境；2）保护、测控一体化，汉字液晶显示有关信息及操作提示，面板LED指示灯，清晰表明装置正常、异常及动作时的各种状态；3）装置提供高精度的负荷录波，便于分析负荷；4）适用温度范围宽：-25℃～+55℃；5）跳合闸电流自适应；6）灵活方便的通信接口配置，强大的通信规约，可满足电力系统的要求。

3 功能

1）备自投功能：一般根据系统特点，应用于单母线接线方式的现场，并且根据工况不同，分为进线不分段、变压器不分段、进线分段、变压器分段四种运行方式，在这几种运行方式下，还能够灵活实现多达十四种明备投、暗备投、以及备投动作后自动复位的功能组合；

2）保护功能：分段（桥）断路器两段过流、一段零序过流、相电流和零序电流充电保护、过负荷联切；合环保护；

3）测控功能：一个断路器就地操作及远方操作，及断路器拒动检查；控制回路断线告警、母线PT断线告警、线路PT断线告警；测量Iac、Icc、Uab1、Ubc1、Uab2、Ubc2、P、Q、Cosφ、F1。

4 备自投运行方式及原理

备自投装置需要判断母线或线路有压或无压，线路有流或无流，作为是否可以正常投入的判据，以下为各种判据的解释：

母线有压：指接入到装置的母线线电压值，大于母线有压定值。

母线无压：指接入到装置的母线线电压值，小于母线无压定值。

线路有压：指接入到装置的进线任一线电压值，大于线路有压定值。

线路无压：指接入的装置的进线任一线电压值，小于线路无压定值。

进线无流：指接入到装置的进线电流的任一相电流值，小于进线无流定值。

4.1 单母线双电源进线分段（或桥）断路器备自投方式

虽然现场使用的ARP-851A备自投装置具有四种运行方式及十六种备自投方式的灵活组合，但根据我公司所属变电站系统主接线运行方式，属于单母线双电源进线带分段运行方式，最适合采用进线分段（或桥）断路器备自投方式。（以下内容均已介绍此种运行方式为主，其他运行方式不再赘述）

图1 进线带分段（桥）备自投主接线

4.2 原理简介

1）装置分别接入每段母线的母线电压（Uab1、Ubc1、Uab2、Ubc2），作为母线有压、母线无压的判据；2）装置分别接入每条电源进线的线电压（UL1、UL2），作为备自投装置充电条件、放电条件及动作条件的判据，可经控制字或者软压板选择投退；3）装置分别接入每条电源进线的一相电流（IL1、IL2），其目的是用来判断电源进线断路器是否已经跳开，并且可以精确预防PT断线造成分段（桥）断路器误动作；4）装置分别接入每条电源进线和分段（桥）断路器的位置（接线图中断路器1DL、2DL、3DL的位置），用于系统运行方式、充放电条件以及备自投动作条件的判据。

4.3 进线分段备投明备投方式1

1#电源进线投入运行，2#电源进线冷备用，分段（桥）投入运行，即断路器1DL、3DL在合闸位置，断路器2DL在分闸位置。在系统正常运行工况下，当1#电源进线因故障导致失电后，备自投装置在满足充电条件的情况下，跳开1#电源进线断路器，自动投入2#电源进线断路器。（方式2与方式1同理）

4.3.1 充电条件

1）I段母线、II段母线均三相有压，2#电源进线有压（UL2）；2）断路器1DL、3DL在合闸位置，断路器2DL在分闸位置；3）软件固定经15 秒延时后满足充电条件，充电完成。

4.3.2 放电条件

1）2#电源进线断路器2DL在合闸位置；2）装置开入点有外部引入的闭锁备自投、手动投切备自投、断路器拒动等信号高电平进入；3）当备自投装置整定控制字“2#电源进行进线电压检查”设置为投入时，2#电源进线无压（UL2）；4）备自投整定控制字“明备投方式1”设置为退出。

4.3.3 动作过程

当充电完成后， 1#电源进线失电，导致I段母线、II段母线均三相无压，当2#电源进线整定控制字“电压检查”控制字选择投入时，2#电源进线有压（UL2），1#电源进线IL1无流，则保护装置启动，经“明备投方式1延时”跳开1#电源进线断路器1DL，并在确认1#电源进线断路器1DL跳开后，合2#电源进线断路器2DL。

4.3.4 明备投自复方式

当备自投装置动作，投入备用电源进线以后，只要失电电源进线电压恢复正常， 装置将以自复方式动作，使系统恢复到原来的工作状态。

4.4 进线分段备投暗备投方式1

当两段母线分列运行时，分段（桥）断路器断开，两段母线处于相互暗备用状态，即两条电源进线的断路器1DL、2DL均在合闸位置，分段（桥）断路器3DL在分闸位置。当2＃电源进线因故障导致失电后，备自投装置在满足充电条件的情况下，跳开2#电源进线断路器，同时将分段（桥）断路器自动投入。（方式2与方式1同理）

4.4.1 充电条件

1）I段母线、II段母线均三相有压；2）断路器1DL、2DL在合闸位置，断路器3DL在分闸位置；3）软件固定经15 s延时后满足充电条件，充电完成。

4.4.2 放电条件

1）I段母线、II段母线均三相无压；2）分段（桥）断路器3DL在合位；3）装置开入点有外部引入的闭锁备自投、手动投切备自投、断路器拒动等信号高电平进入；4）当备自投装置整定控制字“暗备投方式1”设置为退出。

4.4.3 动作过程

当充电完成后， I段母线三相有压，II段母线三相无压，2#电源进线IL2无流，则保护装置启动，经“暗备投方式1延时”跳开2#电源进线断路器2DL，并在确认2#电源进线断路器2DL 跳开后，合分段（桥）断路器3DL。

4.4.4 暗备投自复方式

当备自投装置动作，投入分段（桥）断路器以后，只要失电的工作电源恢复正常，装置将以自复方式动作，先跳开分段（桥）断路器，并在确认分段断路器跳开后，自动恢复工作电源。

5 保护测控功能介绍

5.1 控制回路断线告警

“控制回路断线告警”整定控制字选择投入，当装置采用本身操作回路时，从内部采集断路器合闸位置和分闸位置，当判断到两个位置状态相同时，经延时发控制回路断线告警，该功能可通过控制字选择投入或者退出。

5.2 线路PT断线告警

“检查线路电压”整定控制字选择投入，判断线路电压UL1（UL2）小于0.3Un，并且线路电流IL1（IL2）大于0.02In，经9 秒报1#（2#）PT 断线告警，该功能可通过控制字选择投入或者退出。

5.2 母线PT断线告警

“母线PT断线告警”整定控制字选择投入，当下面条件之中任一条件满足时，经9秒报母线PT断线告警，该功能可通过控制字选择投入或者退出。

1）最大相间电压UФфmax＜30V，且相应母线进线电流大于无流定值；2）或者最大相间电压UФфmax＜30V，当备投方式选择为变压器分段、进线分段备投时，如果母联断路器合位且相邻母线进线电流大于无流定值；3）UФфmax＞30V，且UФфmax＞1.25* UФфmin(最小相间电压)。

5.4 过负荷联切

暗备自投动作以后，在投入的整定时间内，监视备用电源一相电流，当电流超过定值以后，过负荷联切启动，其后再不受投入的整定时间的控制，直到启动返回或所有各轮联切动作后，过负荷联切自动退出。

5.5 分段（或桥）断路器电流保护

装置具备相电流充电保护、零序电流充电保护、两段过电流保护和零序过流保护功能，这些保护均独立于备自投逻辑，可通过软压板选择投入或退出。

5.6 合环保护

装置设有合环保护功能，在系统处于合环运行时，如果合环电流大于定值则延时动作于出口，该功能可通过控制字选择投入或者退出。。

5.7 断路器拒动检查

备自投动作逻辑需要判断相应的断路器位置，为防止因断路器拒动，而导致装置一直等待断路器变位而无法终止备自投逻辑，本装置设有断路器拒动检查功能。装置发出断路器跳合闸命令10s后，若判断出断路器未能变位，则立即终止相应的备自投过程，并收回跳合闸命令，同时发断路器拒动信息。

5.8 遥测功能

装置正常情况下实时测量接入装置的两相电流（Iac，Icc），两段母线电压（Uab1、Ubc1、Uab2、Ubc2），有功功率（P）、无功功率（Q）、功率因数（COSΦ）和母线频率（F1）。

结论：在变电站的多次实际应用中，均体现出ARP-851A数字式备用电源自投保护测控装置原理先进、设计合理、动作可靠、采样精度高的特点，完全满足电力系统的要求。

[1]Q/AJ 6233-2008.ARP-850A系列数字式备用电源自投保护测控装置.

[2]GB50059-92.35-110kV变电所设计规程.