適應(yīng)安穩(wěn)系統(tǒng)的線路備自投在１１０ ｋＶ變電站中的應(yīng)用及備自投二次反措分析

摘要:文章結(jié)合凱里地區(qū)電力系統(tǒng)的情況，介紹一種南瑞公司研發(fā)的適用于安穩(wěn)系統(tǒng)的110 kV線路備自投:安穩(wěn)系統(tǒng)動(dòng)作遠(yuǎn)切110 kV終端變電站造成主供電源失電時(shí)，該終端站線路備自投不應(yīng)動(dòng)作，但由其它原因使主供電源失電時(shí)，備自投應(yīng)能正確動(dòng)作(常規(guī)的線路備自投不具備區(qū)分這2種情況的能力)。文章介紹了110 kV線路備自投的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，以及對(duì)線路備自投在110 kV變電站應(yīng)用中的危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行分析并提出防范措施。

關(guān)鍵詞:安穩(wěn)系統(tǒng);備自投;變電站反措

中圖分類號(hào):TM63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-8937(2009)14-0072-02

安穩(wěn)裝置即安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)，是變電站為保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行的一種控制系統(tǒng)，一般由安裝在樞紐變電站的控制主站及多個(gè)控制子站(安裝在下級(jí)變電站和大型發(fā)電廠)組成。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路或異常運(yùn)行工況時(shí)，各控制子站將信息綜合后送主站，同時(shí)接受主站發(fā)送來(lái)的遠(yuǎn)方切負(fù)荷或切機(jī)命令，作為電網(wǎng)的第三層保護(hù)。主要作用就是維持系統(tǒng)功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定，保證電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。

1常規(guī)進(jìn)線備自投及增加判據(jù)后安穩(wěn)備投的原理

裝置引入1DL、2DL、3DL開(kāi)關(guān)位置接點(diǎn)(TWJ)，用于系統(tǒng)運(yùn)行方式判別、自投準(zhǔn)備及自投動(dòng)作。引入了1DL、2DL、3DL開(kāi)關(guān)的合后位置信號(hào)(從開(kāi)關(guān)操作回路引來(lái))，作為各種運(yùn)行情況下自投的閉鎖。另外還分別引入了閉鎖方式1自投，閉鎖方式2自投，閉鎖方式3、4自投三個(gè)輸入。

#1進(jìn)線運(yùn)行，#2進(jìn)線備用，即1DL、3DL在合位，2DL在分位。當(dāng)#1進(jìn)線電源因故障或其他原因被斷開(kāi)后，#2進(jìn)線備用電源應(yīng)能自動(dòng)投入，且只允許動(dòng)作一次。為了滿足這個(gè)要求，設(shè)計(jì)了類似于線路自動(dòng)重合閘的充電過(guò)程，只有在充電完成后才允許自投。

充電條件:①Ⅰ母、Ⅱ母均三相有壓，當(dāng)檢#2線路電壓控制字投入時(shí)，#2線路有壓(Ux2);②1DL、3DL在合位， 2DL在分位。

滿足以上條件，經(jīng)15秒后充電完成。

放電條件:①當(dāng)檢#2線路電壓控制字投入時(shí)，#2線路無(wú)壓(Ux2)，延時(shí)15 s放電。無(wú)壓門檻是:當(dāng)線路PT額定二次值為100 V時(shí)為Uyy;當(dāng)線路PT額定二次值為57.7 V時(shí)為Uyy×0.577;②2DL合上;③手跳1DL或3DL(KKJ1或KKJ3=0);④其他外部閉鎖信號(hào)(端子307開(kāi)入);⑤1DL，2DL或3DL的TWJ異常;⑥整定控制字不允許#2進(jìn)線開(kāi)關(guān)自投。

動(dòng)作過(guò)程:當(dāng)充電完成后，Ⅰ母、Ⅱ母均三相無(wú)壓，Ux2有壓(JXY2投入時(shí))，I1無(wú)流，則起動(dòng)，經(jīng)延時(shí)Tb1發(fā)令跳1DL(至發(fā)跳令起400 ms內(nèi)開(kāi)關(guān)未跳開(kāi)則放電，結(jié)束本次自投)，確認(rèn)1DL跳開(kāi)后，合2DL。

進(jìn)線1明備用備投的原理與上述相同。

綜上分析，無(wú)論是安穩(wěn)系統(tǒng)切除對(duì)側(cè)電源斷路器，還是線路故障，開(kāi)關(guān)偷跳等原因使主供電源失電，都會(huì)滿足條件使備自投動(dòng)作跳電源斷路器，然后投入備用電源。為了區(qū)別這兩種情況，適應(yīng)安穩(wěn)的備自投引入了重合閘判據(jù)和不平衡電壓判據(jù)來(lái)開(kāi)放備自投，相應(yīng)的閉鎖備自投，保證備自投的正確動(dòng)作。

1.1重合閘判據(jù)

重合閘過(guò)程起動(dòng):當(dāng)安穩(wěn)系統(tǒng)切負(fù)荷，在對(duì)側(cè)跳開(kāi)本站電源進(jìn)線時(shí)，備自投不應(yīng)動(dòng)作。在安穩(wěn)裝置的接點(diǎn)不能遠(yuǎn)傳至本站情況下，只能就地通過(guò)接入自投裝置的母線電壓來(lái)判斷。由于信息不完全，無(wú)法區(qū)分三相故障跳閘和安穩(wěn)切負(fù)荷跳閘，只能考慮根據(jù)電源進(jìn)線發(fā)生不對(duì)稱故障跳閘后再重合于故障加速跳開(kāi)整個(gè)過(guò)程中，本側(cè)母線電壓變化的特點(diǎn)來(lái)起動(dòng)線路備投。

當(dāng)控制字“經(jīng)重合閘起動(dòng)”整“1”時(shí)，線路備投邏輯必需經(jīng)過(guò)進(jìn)線重合閘過(guò)程后才能進(jìn)行動(dòng)作，重合閘起動(dòng)判斷邏輯如圖1所示。

從圖1中可以看出，其中Ujqzd為進(jìn)線不對(duì)稱故障時(shí)，母線非故障相相間電壓定值，按線整定。Tchz為重合閘起動(dòng)過(guò)程判別的整定時(shí)間，整定原則是進(jìn)線重合閘時(shí)間與合于故障跳開(kāi)時(shí)間及適當(dāng)裕度的和。Ⅰ母和Ⅱ母最大相間電壓分別是U1max和U2max，Ⅰ母和Ⅱ母最大相電壓分別為Up1max和Up2max，Uwyzd為自投無(wú)壓定值。

進(jìn)線2重合閘起動(dòng)標(biāo)志判斷邏輯與進(jìn)線1重合閘起動(dòng)標(biāo)志相對(duì)稱。

1.2不平衡電壓判據(jù)

電壓不平衡起動(dòng):當(dāng)線路重合閘退出時(shí)，只能考慮根據(jù)電源進(jìn)線發(fā)生不對(duì)稱故障跳閘過(guò)程中，本側(cè)母線電壓非故障相與故障相的比值大于來(lái)區(qū)分是線路故障跳閘還是安穩(wěn)切負(fù)荷。由于信息不完全，無(wú)法區(qū)分三相故障跳閘和安穩(wěn)切負(fù)荷跳閘。

當(dāng)控制字“經(jīng)不平衡起動(dòng)”為整“1”時(shí)，線路備投邏輯必需經(jīng)過(guò)電壓不平衡判據(jù)方能進(jìn)行動(dòng)作，電壓不平衡起動(dòng)判斷邏輯如圖2所示。

從圖2中可以看出，其中，U1max和U1min分別為Ⅰ母最大相間電壓和最小相間電壓，Ⅱ母最大相間電壓和最小相間電壓分別為U2max和U2min，Ⅰ母最大相電壓和最小相電壓分別為Up1max和Up1min，Up2max和Up2min分別為Ⅱ母最大相電壓和最小相電壓。Kbph為電壓不平衡的比值。Ujqzd為進(jìn)線不對(duì)稱故障時(shí)母線非故障相相間電壓定值，按線整定。Tbph為滿足電壓不平衡判據(jù)后，允許備自投起動(dòng)的時(shí)間展寬。

下面來(lái)看看適應(yīng)安穩(wěn)系統(tǒng)的線路備自投動(dòng)作過(guò)程:

方式1，2(進(jìn)線備投)。#1進(jìn)線運(yùn)行，#2進(jìn)線備用，即1DL、3DL在合位，2DL在分位。當(dāng)#1進(jìn)線電源因故障或其他原因被斷開(kāi)后，#2進(jìn)線備用電源應(yīng)能自動(dòng)投入，且只允許的動(dòng)作為一次。為了滿足這個(gè)要求，設(shè)計(jì)了類似于線路自動(dòng)重合閘的充電過(guò)程，只有在充電完成后才允許自投。

充電條件:①Ⅰ母、Ⅱ母均三相有壓，當(dāng)檢#2線路電壓控制字投入時(shí)，#2線路有壓(Ux2);②1DL、3DL在合位， 2DL在分位。

滿足以上條件，經(jīng)15s后充電完成。

放電條件:①當(dāng)檢#2線路電壓控制字投入時(shí)，#2線路無(wú)壓(Ux2)，延時(shí)15 s放電。無(wú)壓門檻是:當(dāng)線路PT額定二次值為100 V時(shí)為Uyy;當(dāng)線路PT額定二次值為57.7 V時(shí)為Uyy×0.577;②2DL合上;③手跳1DL或3DL(KKJ1或KKJ3=0);④其他外部閉鎖信號(hào)(端子307開(kāi)入);⑤1DL，2DL或3DL的TWJ異常;⑥整定控制字不允許#2進(jìn)線開(kāi)關(guān)自投;⑦雙母均無(wú)壓(小于無(wú)壓起動(dòng)定值)，自投未起動(dòng)，經(jīng)30 s延時(shí)放電;⑧當(dāng)“低頻閉鎖自投”控制字投入時(shí)，#2線路電壓為低頻;⑨當(dāng)“低壓閉鎖自投”控制字投入時(shí)，#2線路電壓為低壓。

動(dòng)作過(guò)程:當(dāng)充電完成后，Ⅰ母、Ⅱ母均三相無(wú)壓，Ux2有電壓(JXY2投入時(shí))，I1無(wú)電流，當(dāng)控制字“經(jīng)重合閘起動(dòng)”整為1時(shí)，有進(jìn)線1重合閘起動(dòng)標(biāo)志，或者當(dāng)控制字‘經(jīng)不平衡起動(dòng)’整為1時(shí)，若雙母線均無(wú)PT斷線則要求兩條母線均有電壓不平衡起動(dòng)標(biāo)志，若其中一條母線PT斷線線則要求另一條母線有電壓不平衡起動(dòng)標(biāo)志，或者‘經(jīng)重合閘起動(dòng)’和‘經(jīng)不平衡起動(dòng)’兩起動(dòng)控制字都沒(méi)有投入，或者1DL已跳開(kāi)，則起動(dòng)，經(jīng)延時(shí)Tb1發(fā)令跳1DL(至發(fā)跳令起400 ms內(nèi)開(kāi)關(guān)未跳開(kāi)則放電，結(jié)束本次自投)，確認(rèn)1DL跳開(kāi)后，合上2DL。

2備自投應(yīng)用中的危險(xiǎn)點(diǎn)分析及其防范措施

①跳位不宜采用操作箱的TWJ。運(yùn)行維護(hù)中，若斷路器機(jī)構(gòu)箱處遠(yuǎn)方把手打至就地，或控制保險(xiǎn)熔斷，會(huì)造成操作箱中TWJ不啟動(dòng)，跳位接點(diǎn)不閉合，導(dǎo)致備自投誤判斷路器合位，從而滿足某些備投動(dòng)作邏輯序列，造成誤動(dòng)作或不正確動(dòng)作，這會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成很大威脅。我們應(yīng)杜絕采用操作箱的TWJ接點(diǎn)作為備自投跳位開(kāi)入的情況，直接采斷路器的輔助接點(diǎn)作開(kāi)關(guān)量輸入。

②能將KKJ復(fù)歸或接于手跳永跳回路。對(duì)于南瑞的備自投裝置，為了使其能正確動(dòng)作，跳線路的同時(shí)要取該出口繼電器的備用接點(diǎn)開(kāi)入至該線路保護(hù)裝置的閉鎖重合閘輸入，使裝置重合閘放電，防止保護(hù)的偷跳啟動(dòng)重合(若直接接入手跳開(kāi)入，會(huì)對(duì)下一次備投的充電產(chǎn)生影響)。其它廠家備自投無(wú)判KKJ的放電方式，所以直接接入手跳或永跳開(kāi)入，防止保護(hù)的偷跳啟動(dòng)重合。

③PT斷線信號(hào)能及時(shí)上傳，有空開(kāi)脫扣或者事故音響。某110變電站曾發(fā)生過(guò)由于運(yùn)行人員未給二次交流電壓空氣開(kāi)關(guān)，而備自投未投PT斷線判別控制字，由于電流的波動(dòng)引起備自投誤動(dòng)作的事例。

而且雖然備自投裝置也有PT斷線放電的判據(jù)，但不排除采樣精度及模擬量波動(dòng)的情況。建議110變電站對(duì)備自投空開(kāi)增加脫扣事故信號(hào)至后臺(tái)，便于值班人員監(jiān)護(hù)。

④內(nèi)橋接線加主變保護(hù)動(dòng)作閉鎖備自投接點(diǎn)。若采用內(nèi)橋接線，當(dāng)主變保護(hù)動(dòng)作跳高壓側(cè)斷路器時(shí)，備自投可能動(dòng)作，引入備用電源，如果此時(shí)母聯(lián)無(wú)開(kāi)關(guān)或母聯(lián)未跳開(kāi)，會(huì)導(dǎo)致對(duì)故障主變的再充電，損壞設(shè)備，所以此時(shí)應(yīng)引入主變保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)作為備自投的開(kāi)入量，閉鎖備自投動(dòng)作。沒(méi)有保護(hù)動(dòng)作備用輸出接點(diǎn)的裝置，應(yīng)對(duì)軟件硬件進(jìn)行升級(jí)改裝。

⑤提高備投線路CT變比，提高采樣電流，防止電流過(guò)小，閉瑣條件失效。進(jìn)線開(kāi)關(guān)引入一相電流，是為了防止PT三相斷線后造成分段開(kāi)關(guān)誤投，也是為了更好地確認(rèn)進(jìn)線開(kāi)關(guān)已跳開(kāi)，但當(dāng)開(kāi)關(guān)位置不準(zhǔn)確，且電流小于無(wú)流判據(jù)時(shí)，便可能引起備自投的誤動(dòng)作。所以在條件允許的情況下，建議對(duì)備投線路采用變比較大，精度較高的CT，使裝置能精確監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)情況，防止誤動(dòng)的發(fā)生。

以上列舉的五種反措均由實(shí)際案例總結(jié)而出，在實(shí)際運(yùn)行容易疏忽。其他常規(guī)的失誤，如定值配合不當(dāng)，電流回路串接中松動(dòng)等等，只要運(yùn)行維護(hù)人員的日常工作態(tài)度端正，加強(qiáng)工作責(zé)任心，均可以避免。

3結(jié) 語(yǔ)

適應(yīng)安穩(wěn)的備自投裝置在就地采集信息，完成動(dòng)作判據(jù)，節(jié)約了大量建設(shè)通道所需資金。目前凱里地區(qū)110 kV變電站的該類型備自投裝置運(yùn)行情況良好。

備自投裝置屬于比較新興的自動(dòng)裝置，原理簡(jiǎn)單，但隨著電網(wǎng)的日益復(fù)雜，還需要不斷的改進(jìn)，才能與其他設(shè)備，如保護(hù)裝置、安穩(wěn)裝置更好地配合，更好地適應(yīng)電網(wǎng)，為電網(wǎng)的日益完善服務(wù)。

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