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摘要:文章结合凯里地区电力系统的情况,介绍一种南瑞公司研发的适用于安稳系统的110 kV线路备自投:安稳系统动作远切110 kV终端变电站造成主供电源失电时,该终端站线路备自投不应动作,但由其它原因使主供电源失电时,备自投应能正确动作(常规的线路备自投不具备区分这2种情况的能力)。文章介绍了110 kV线路备自投的运行经验,以及对线路备自投在110 kV变电站应用中的危险点进行分析并提出防范措施。
关键词:安稳系统;备自投;变电站反措
中图分类号:TM63文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)14-0072-02
安稳装置即安全稳定控制系统,是变电站为保证电网的安全稳定运行的一种控制系统,一般由安装在枢纽变电站的控制主站及多个控制子站(安装在下级变电站和大型发电厂)组成。当电力系统发生短路或异常运行工况时,各控制子站将信息综合后送主站,同时接受主站发送来的远方切负荷或切机命令,作为电网的第三层保护。主要作用就是维持系统功角稳定、电压稳定和频率稳定,保证电网的可靠运行。
1常规进线备自投及增加判据后安稳备投的原理
装置引入1DL、2DL、3DL开关位置接点(TWJ),用于系统运行方式判别、自投准备及自投动作。引入了1DL、2DL、3DL开关的合后位置信号(从开关操作回路引来),作为各种运行情况下自投的闭锁。另外还分别引入了闭锁方式1自投,闭锁方式2自投,闭锁方式3、4自投三个输入。
#1进线运行,#2进线备用,即1DL、3DL在合位,2DL在分位。当#1进线电源因故障或其他原因被断开后,#2进线备用电源应能自动投入,且只允许动作一次。为了满足这个要求,设计了类似于线路自动重合闸的充电过程,只有在充电完成后才允许自投。
充电条件:①Ⅰ母、Ⅱ母均三相有压,当检#2线路电压控制字投入时,#2线路有压(Ux2);②1DL、3DL在合位, 2DL在分位。
满足以上条件,经15秒后充电完成。
放电条件:①当检#2线路电压控制字投入时,#2线路无压(Ux2),延时15 s放电。无压门槛是:当线路PT额定二次值为100 V时为Uyy;当线路PT额定二次值为57.7 V时为Uyy×0.577;②2DL合上;③手跳1DL或3DL(KKJ1或KKJ3=0);④其他外部闭锁信号(端子307开入);⑤1DL,2DL或3DL的TWJ异常;⑥整定控制字不允许#2进线开关自投。
动作过程:当充电完成后,Ⅰ母、Ⅱ母均三相无压,Ux2有压(JXY2投入时),I1无流,则起动,经延时Tb1发令跳1DL(至发跳令起400 ms内开关未跳开则放电,结束本次自投),确认1DL跳开后,合2DL。
进线1明备用备投的原理与上述相同。
综上分析,无论是安稳系统切除对侧电源断路器,还是线路故障,开关偷跳等原因使主供电源失电,都会满足条件使备自投动作跳电源断路器,然后投入备用电源。为了区别这两种情况,适应安稳的备自投引入了重合闸判据和不平衡电压判据来开放备自投,相应的闭锁备自投,保证备自投的正确动作。
1.1重合闸判据
重合闸过程起动:当安稳系统切负荷,在对侧跳开本站电源进线时,备自投不应动作。在安稳装置的接点不能远传至本站情况下,只能就地通过接入自投装置的母线电压来判断。由于信息不完全,无法区分三相故障跳闸和安稳切负荷跳闸,只能考虑根据电源进线发生不对称故障跳闸后再重合于故障加速跳开整个过程中,本侧母线电压变化的特点来起动线路备投。
当控制字“经重合闸起动”整“1”时,线路备投逻辑必需经过进线重合闸过程后才能进行动作,重合闸起动判断逻辑如图1所示。
从图1中可以看出,其中Ujqzd为进线不对称故障时,母线非故障相相间电压定值,按线整定。Tchz为重合闸起动过程判别的整定时间,整定原则是进线重合闸时间与合于故障跳开时间及适当裕度的和。Ⅰ母和Ⅱ母最大相间电压分别是U1max和U2max,Ⅰ母和Ⅱ母最大相电压分别为Up1max和Up2max,Uwyzd为自投无压定值。
进线2重合闸起动标志判断逻辑与进线1重合闸起动标志相对称。
1.2不平衡电压判据
电压不平衡起动:当线路重合闸退出时,只能考虑根据电源进线发生不对称故障跳闸过程中,本侧母线电压非故障相与故障相的比值大于来区分是线路故障跳闸还是安稳切负荷。由于信息不完全,无法区分三相故障跳闸和安稳切负荷跳闸。
当控制字“经不平衡起动”为整“1”时,线路备投逻辑必需经过电压不平衡判据方能进行动作,电压不平衡起动判断逻辑如图2所示。
从图2中可以看出,其中,U1max和U1min分别为Ⅰ母最大相间电压和最小相间电压,Ⅱ母最大相间电压和最小相间电压分别为U2max和U2min,Ⅰ母最大相电压和最小相电压分别为Up1max和Up1min,Up2max和Up2min分别为Ⅱ母最大相电压和最小相电压。Kbph为电压不平衡的比值。Ujqzd为进线不对称故障时母线非故障相相间电压定值,按线整定。Tbph为满足电压不平衡判据后,允许备自投起动的时间展宽。
下面来看看适应安稳系统的线路备自投动作过程:
方式1,2(进线备投)。#1进线运行,#2进线备用,即1DL、3DL在合位,2DL在分位。当#1进线电源因故障或其他原因被断开后,#2进线备用电源应能自动投入,且只允许的动作为一次。为了满足这个要求,设计了类似于线路自动重合闸的充电过程,只有在充电完成后才允许自投。
充电条件:①Ⅰ母、Ⅱ母均三相有压,当检#2线路电压控制字投入时,#2线路有压(Ux2);②1DL、3DL在合位, 2DL在分位。
满足以上条件,经15s后充电完成。
放电条件:①当检#2线路电压控制字投入时,#2线路无压(Ux2),延时15 s放电。无压门槛是:当线路PT额定二次值为100 V时为Uyy;当线路PT额定二次值为57.7 V时为Uyy×0.577;②2DL合上;③手跳1DL或3DL(KKJ1或KKJ3=0);④其他外部闭锁信号(端子307开入);⑤1DL,2DL或3DL的TWJ异常;⑥整定控制字不允许#2进线开关自投;⑦双母均无压(小于无压起动定值),自投未起动,经30 s延时放电;⑧当“低频闭锁自投”控制字投入时,#2线路电压为低频;⑨当“低压闭锁自投”控制字投入时,#2线路电压为低压。
动作过程:当充电完成后,Ⅰ母、Ⅱ母均三相无压,Ux2有电压(JXY2投入时),I1无电流,当控制字“经重合闸起动”整为1时,有进线1重合闸起动标志,或者当控制字‘经不平衡起动’整为1时,若双母线均无PT断线则要求两条母线均有电压不平衡起动标志,若其中一条母线PT断线线则要求另一条母线有电压不平衡起动标志,或者‘经重合闸起动’和‘经不平衡起动’两起动控制字都没有投入,或者1DL已跳开,则起动,经延时Tb1发令跳1DL(至发跳令起400 ms内开关未跳开则放电,结束本次自投),确认1DL跳开后,合上2DL。
2备自投应用中的危险点分析及其防范措施
①跳位不宜采用操作箱的TWJ。运行维护中,若断路器机构箱处远方把手打至就地,或控制保险熔断,会造成操作箱中TWJ不启动,跳位接点不闭合,导致备自投误判断路器合位,从而满足某些备投动作逻辑序列,造成误动作或不正确动作,这会对电网造成很大威胁。我们应杜绝采用操作箱的TWJ接点作为备自投跳位开入的情况,直接采断路器的辅助接点作开关量输入。
②能将KKJ复归或接于手跳永跳回路。对于南瑞的备自投装置,为了使其能正确动作,跳线路的同时要取该出口继电器的备用接点开入至该线路保护装置的闭锁重合闸输入,使装置重合闸放电,防止保护的偷跳启动重合(若直接接入手跳开入,会对下一次备投的充电产生影响)。其它厂家备自投无判KKJ的放电方式,所以直接接入手跳或永跳开入,防止保护的偷跳启动重合。
③PT断线信号能及时上传,有空开脱扣或者事故音响。某110变电站曾发生过由于运行人员未给二次交流电压空气开关,而备自投未投PT断线判别控制字,由于电流的波动引起备自投误动作的事例。
而且虽然备自投装置也有PT断线放电的判据,但不排除采样精度及模拟量波动的情况。建议110变电站对备自投空开增加脱扣事故信号至后台,便于值班人员监护。
④内桥接线加主变保护动作闭锁备自投接点。若采用内桥接线,当主变保护动作跳高压侧断路器时,备自投可能动作,引入备用电源,如果此时母联无开关或母联未跳开,会导致对故障主变的再充电,损坏设备,所以此时应引入主变保护动作接点作为备自投的开入量,闭锁备自投动作。没有保护动作备用输出接点的装置,应对软件硬件进行升级改装。
⑤提高备投线路CT变比,提高采样电流,防止电流过小,闭琐条件失效。进线开关引入一相电流,是为了防止PT三相断线后造成分段开关误投,也是为了更好地确认进线开关已跳开,但当开关位置不准确,且电流小于无流判据时,便可能引起备自投的误动作。所以在条件允许的情况下,建议对备投线路采用变比较大,精度较高的CT,使装置能精确监控电网运行的实时情况,防止误动的发生。
以上列举的五种反措均由实际案例总结而出,在实际运行容易疏忽。其他常规的失误,如定值配合不当,电流回路串接中松动等等,只要运行维护人员的日常工作态度端正,加强工作责任心,均可以避免。
3结 语
适应安稳的备自投装置在就地采集信息,完成动作判据,节约了大量建设通道所需资金。目前凯里地区110 kV变电站的该类型备自投装置运行情况良好。
备自投装置属于比较新兴的自动装置,原理简单,但随着电网的日益复杂,还需要不断的改进,才能与其他设备,如保护装置、安稳装置更好地配合,更好地适应电网,为电网的日益完善服务。
参考文献:
[1] 韩利群.110kV备自投装置与安稳控制系统的配合[J].电工技术,2008,(9).
[2] 黄清运,徐昶.备自投部分回路的改进[J].大众用电,2008,(4).
[3] 岑尧彬.变电站备用电源自动投切装置的原理及应用[J].科技信息(科学教研),2007,(8).
[4] 陆彦虎,邱枫.石嘴山市区变电所运行方式改进[J].西北电力技术,2003,(12).
[5] 许学芳.GIS控制和保护装置的研制[D].武汉:华中科技大学,2006.
关键词:安稳系统;备自投;变电站反措
中图分类号:TM63文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)14-0072-02
安稳装置即安全稳定控制系统,是变电站为保证电网的安全稳定运行的一种控制系统,一般由安装在枢纽变电站的控制主站及多个控制子站(安装在下级变电站和大型发电厂)组成。当电力系统发生短路或异常运行工况时,各控制子站将信息综合后送主站,同时接受主站发送来的远方切负荷或切机命令,作为电网的第三层保护。主要作用就是维持系统功角稳定、电压稳定和频率稳定,保证电网的可靠运行。
1常规进线备自投及增加判据后安稳备投的原理
装置引入1DL、2DL、3DL开关位置接点(TWJ),用于系统运行方式判别、自投准备及自投动作。引入了1DL、2DL、3DL开关的合后位置信号(从开关操作回路引来),作为各种运行情况下自投的闭锁。另外还分别引入了闭锁方式1自投,闭锁方式2自投,闭锁方式3、4自投三个输入。
#1进线运行,#2进线备用,即1DL、3DL在合位,2DL在分位。当#1进线电源因故障或其他原因被断开后,#2进线备用电源应能自动投入,且只允许动作一次。为了满足这个要求,设计了类似于线路自动重合闸的充电过程,只有在充电完成后才允许自投。
充电条件:①Ⅰ母、Ⅱ母均三相有压,当检#2线路电压控制字投入时,#2线路有压(Ux2);②1DL、3DL在合位, 2DL在分位。
满足以上条件,经15秒后充电完成。
放电条件:①当检#2线路电压控制字投入时,#2线路无压(Ux2),延时15 s放电。无压门槛是:当线路PT额定二次值为100 V时为Uyy;当线路PT额定二次值为57.7 V时为Uyy×0.577;②2DL合上;③手跳1DL或3DL(KKJ1或KKJ3=0);④其他外部闭锁信号(端子307开入);⑤1DL,2DL或3DL的TWJ异常;⑥整定控制字不允许#2进线开关自投。
动作过程:当充电完成后,Ⅰ母、Ⅱ母均三相无压,Ux2有压(JXY2投入时),I1无流,则起动,经延时Tb1发令跳1DL(至发跳令起400 ms内开关未跳开则放电,结束本次自投),确认1DL跳开后,合2DL。
进线1明备用备投的原理与上述相同。
综上分析,无论是安稳系统切除对侧电源断路器,还是线路故障,开关偷跳等原因使主供电源失电,都会满足条件使备自投动作跳电源断路器,然后投入备用电源。为了区别这两种情况,适应安稳的备自投引入了重合闸判据和不平衡电压判据来开放备自投,相应的闭锁备自投,保证备自投的正确动作。
1.1重合闸判据
重合闸过程起动:当安稳系统切负荷,在对侧跳开本站电源进线时,备自投不应动作。在安稳装置的接点不能远传至本站情况下,只能就地通过接入自投装置的母线电压来判断。由于信息不完全,无法区分三相故障跳闸和安稳切负荷跳闸,只能考虑根据电源进线发生不对称故障跳闸后再重合于故障加速跳开整个过程中,本侧母线电压变化的特点来起动线路备投。
当控制字“经重合闸起动”整“1”时,线路备投逻辑必需经过进线重合闸过程后才能进行动作,重合闸起动判断逻辑如图1所示。
从图1中可以看出,其中Ujqzd为进线不对称故障时,母线非故障相相间电压定值,按线整定。Tchz为重合闸起动过程判别的整定时间,整定原则是进线重合闸时间与合于故障跳开时间及适当裕度的和。Ⅰ母和Ⅱ母最大相间电压分别是U1max和U2max,Ⅰ母和Ⅱ母最大相电压分别为Up1max和Up2max,Uwyzd为自投无压定值。
进线2重合闸起动标志判断逻辑与进线1重合闸起动标志相对称。
1.2不平衡电压判据
电压不平衡起动:当线路重合闸退出时,只能考虑根据电源进线发生不对称故障跳闸过程中,本侧母线电压非故障相与故障相的比值大于来区分是线路故障跳闸还是安稳切负荷。由于信息不完全,无法区分三相故障跳闸和安稳切负荷跳闸。
当控制字“经不平衡起动”为整“1”时,线路备投逻辑必需经过电压不平衡判据方能进行动作,电压不平衡起动判断逻辑如图2所示。
从图2中可以看出,其中,U1max和U1min分别为Ⅰ母最大相间电压和最小相间电压,Ⅱ母最大相间电压和最小相间电压分别为U2max和U2min,Ⅰ母最大相电压和最小相电压分别为Up1max和Up1min,Up2max和Up2min分别为Ⅱ母最大相电压和最小相电压。Kbph为电压不平衡的比值。Ujqzd为进线不对称故障时母线非故障相相间电压定值,按线整定。Tbph为满足电压不平衡判据后,允许备自投起动的时间展宽。
下面来看看适应安稳系统的线路备自投动作过程:
方式1,2(进线备投)。#1进线运行,#2进线备用,即1DL、3DL在合位,2DL在分位。当#1进线电源因故障或其他原因被断开后,#2进线备用电源应能自动投入,且只允许的动作为一次。为了满足这个要求,设计了类似于线路自动重合闸的充电过程,只有在充电完成后才允许自投。
充电条件:①Ⅰ母、Ⅱ母均三相有压,当检#2线路电压控制字投入时,#2线路有压(Ux2);②1DL、3DL在合位, 2DL在分位。
满足以上条件,经15s后充电完成。
放电条件:①当检#2线路电压控制字投入时,#2线路无压(Ux2),延时15 s放电。无压门槛是:当线路PT额定二次值为100 V时为Uyy;当线路PT额定二次值为57.7 V时为Uyy×0.577;②2DL合上;③手跳1DL或3DL(KKJ1或KKJ3=0);④其他外部闭锁信号(端子307开入);⑤1DL,2DL或3DL的TWJ异常;⑥整定控制字不允许#2进线开关自投;⑦双母均无压(小于无压起动定值),自投未起动,经30 s延时放电;⑧当“低频闭锁自投”控制字投入时,#2线路电压为低频;⑨当“低压闭锁自投”控制字投入时,#2线路电压为低压。
动作过程:当充电完成后,Ⅰ母、Ⅱ母均三相无压,Ux2有电压(JXY2投入时),I1无电流,当控制字“经重合闸起动”整为1时,有进线1重合闸起动标志,或者当控制字‘经不平衡起动’整为1时,若双母线均无PT断线则要求两条母线均有电压不平衡起动标志,若其中一条母线PT断线线则要求另一条母线有电压不平衡起动标志,或者‘经重合闸起动’和‘经不平衡起动’两起动控制字都没有投入,或者1DL已跳开,则起动,经延时Tb1发令跳1DL(至发跳令起400 ms内开关未跳开则放电,结束本次自投),确认1DL跳开后,合上2DL。
2备自投应用中的危险点分析及其防范措施
①跳位不宜采用操作箱的TWJ。运行维护中,若断路器机构箱处远方把手打至就地,或控制保险熔断,会造成操作箱中TWJ不启动,跳位接点不闭合,导致备自投误判断路器合位,从而满足某些备投动作逻辑序列,造成误动作或不正确动作,这会对电网造成很大威胁。我们应杜绝采用操作箱的TWJ接点作为备自投跳位开入的情况,直接采断路器的辅助接点作开关量输入。
②能将KKJ复归或接于手跳永跳回路。对于南瑞的备自投装置,为了使其能正确动作,跳线路的同时要取该出口继电器的备用接点开入至该线路保护装置的闭锁重合闸输入,使装置重合闸放电,防止保护的偷跳启动重合(若直接接入手跳开入,会对下一次备投的充电产生影响)。其它厂家备自投无判KKJ的放电方式,所以直接接入手跳或永跳开入,防止保护的偷跳启动重合。
③PT断线信号能及时上传,有空开脱扣或者事故音响。某110变电站曾发生过由于运行人员未给二次交流电压空气开关,而备自投未投PT断线判别控制字,由于电流的波动引起备自投误动作的事例。
而且虽然备自投装置也有PT断线放电的判据,但不排除采样精度及模拟量波动的情况。建议110变电站对备自投空开增加脱扣事故信号至后台,便于值班人员监护。
④内桥接线加主变保护动作闭锁备自投接点。若采用内桥接线,当主变保护动作跳高压侧断路器时,备自投可能动作,引入备用电源,如果此时母联无开关或母联未跳开,会导致对故障主变的再充电,损坏设备,所以此时应引入主变保护动作接点作为备自投的开入量,闭锁备自投动作。没有保护动作备用输出接点的装置,应对软件硬件进行升级改装。
⑤提高备投线路CT变比,提高采样电流,防止电流过小,闭琐条件失效。进线开关引入一相电流,是为了防止PT三相断线后造成分段开关误投,也是为了更好地确认进线开关已跳开,但当开关位置不准确,且电流小于无流判据时,便可能引起备自投的误动作。所以在条件允许的情况下,建议对备投线路采用变比较大,精度较高的CT,使装置能精确监控电网运行的实时情况,防止误动的发生。
以上列举的五种反措均由实际案例总结而出,在实际运行容易疏忽。其他常规的失误,如定值配合不当,电流回路串接中松动等等,只要运行维护人员的日常工作态度端正,加强工作责任心,均可以避免。
3结 语
适应安稳的备自投装置在就地采集信息,完成动作判据,节约了大量建设通道所需资金。目前凯里地区110 kV变电站的该类型备自投装置运行情况良好。
备自投装置属于比较新兴的自动装置,原理简单,但随着电网的日益复杂,还需要不断的改进,才能与其他设备,如保护装置、安稳装置更好地配合,更好地适应电网,为电网的日益完善服务。
参考文献:
[1] 韩利群.110kV备自投装置与安稳控制系统的配合[J].电工技术,2008,(9).
[2] 黄清运,徐昶.备自投部分回路的改进[J].大众用电,2008,(4).
[3] 岑尧彬.变电站备用电源自动投切装置的原理及应用[J].科技信息(科学教研),2007,(8).
[4] 陆彦虎,邱枫.石嘴山市区变电所运行方式改进[J].西北电力技术,2003,(12).
[5] 许学芳.GIS控制和保护装置的研制[D].武汉:华中科技大学,2006.