一種新穎的母聯(lián)備自投邏輯方法

文化賓 宋永端 李 蕊 馬小平

(1.北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院,北京 100044;2.中科華核電技術(shù)研究院有限公司北京分公司,北京 100086)

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,人們對(duì)于電力系統(tǒng)的可靠性要求越來(lái)越高。目前,提高電力系統(tǒng)供電可靠性的方法主要有以下幾種:一是采用環(huán)網(wǎng)供電,此種方式使得供電可靠性大大提高,但多級(jí)環(huán)網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定不利,在中、低壓電網(wǎng)中較少采用;另一種提高供電可靠性的方式是采用雙電源供電方式,由此將帶來(lái)繼電保護(hù)配合困難等問(wèn)題。故此,電網(wǎng)供電普遍采用單路供電,當(dāng)主工作電源出現(xiàn)故障不能正常供電時(shí),由備用電源自動(dòng)投入裝置(簡(jiǎn)稱備自投)將負(fù)荷自動(dòng)切換到另一路備用電源系統(tǒng)中[1-3]。這種電源切換原則是由備自投的邏輯功能確定,備自投的邏輯功能的完善是保證供電的連續(xù)性和可靠性的必要條件[4]。

根據(jù)電力系統(tǒng)一次接線方式的不同,備自投可分為:母聯(lián)(分段)備自投、橋開(kāi)關(guān)備自投、進(jìn)線備自投、變壓器備自投、均衡負(fù)荷母聯(lián)備自投等多種形式[5]。

本文主要對(duì)單母分段系統(tǒng)各種形式的開(kāi)關(guān)變位進(jìn)行分析,探討了傳統(tǒng)母聯(lián)備自投邏輯,指出了其中存在的一些不足,針對(duì)這些問(wèn)題,提出新的母聯(lián)備自投邏輯,通過(guò)分析表明,該備自投邏輯能夠有效地避免這些問(wèn)題。

1 單母分段系統(tǒng)

常用的單母分段系統(tǒng)有:進(jìn)線橋接線系統(tǒng)、出線分段系統(tǒng)兩種。進(jìn)線橋接線系統(tǒng)是指變電站有兩條或兩條以上的進(jìn)線,出線分段系統(tǒng)是指變電站有兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的變壓器,每臺(tái)變壓器各帶一段母線。由于進(jìn)線橋接線系統(tǒng)和出線分段系統(tǒng)采用同種類型的備用電源自動(dòng)投入裝置,因此把橋接線系統(tǒng)也按單母分段系統(tǒng)分析。

1.1 橋接線系統(tǒng)

進(jìn)線橋接線系統(tǒng)的典型接線示意圖如圖1所示。

系統(tǒng)說(shuō)明:系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),1#主變由進(jìn)線 1供電,2#主變由進(jìn)線 2供電,1DL、2DL、4DL、5DL處于合閘位置,3DL處于分閘位置,兩段母線分別獨(dú)立運(yùn)行。當(dāng)進(jìn)線 1線路故障(如圖2所示,d1點(diǎn)故障),對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)跳開(kāi),1母失壓,此時(shí)由裝在 3DL上的備用電源自動(dòng)投入裝置動(dòng)作依次跳開(kāi) 1DL,合 3DL,1#主變恢復(fù)供電;當(dāng)進(jìn)線 2線路故障,對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)跳開(kāi),2母失壓,此時(shí)由裝在 3DL上的備用電源自動(dòng)投入裝置動(dòng)作依次跳開(kāi) 2DL,合 3DL,2#主變恢復(fù)供電。

以下分析是以 1DL和 4DL的開(kāi)關(guān)變位為例,假定圖1的進(jìn)線分段系統(tǒng)發(fā)生接地故障,如圖2所示。

圖1 進(jìn)線分段系統(tǒng)示意圖

根據(jù) DL/T526-2002靜態(tài)備用電源自動(dòng)投入裝置技術(shù)條件[6]的要求,當(dāng) d2或 d3點(diǎn)故障時(shí),1DL跳開(kāi),3DL不應(yīng)該合閘;當(dāng) d4點(diǎn)故障或 1#主變內(nèi)部故障時(shí),4DL跳開(kāi),3DL不應(yīng)該合閘,若 4DL開(kāi)關(guān)失靈,1DL作為 4DL的后備保護(hù)動(dòng)作,3DL不應(yīng)該合閘;當(dāng)手動(dòng)或遠(yuǎn)方操作跳開(kāi) 1DL時(shí),3DL不應(yīng)該合閘;當(dāng) 1#PT或2#PT進(jìn)行檢修時(shí),手動(dòng)合 3DL,二次系統(tǒng)的 PT并列裝置發(fā)出 PT并列指令,使得PT二次側(cè)在小母線側(cè)并列,1#主變或 2#主變的保護(hù)裝置不至于因?yàn)槭涸斐烧`動(dòng)作、誤報(bào)警。

圖2 進(jìn)線分段系統(tǒng)故障示意圖

1.2 出線分段系統(tǒng)

出線分段系統(tǒng)的典型接線示意圖如圖3所示。

系統(tǒng)說(shuō)明:系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),1DL、2DL處于合閘位置,3DL處于跳閘位置,兩條母線獨(dú)立運(yùn)行。當(dāng) 1#主變故障,母線失壓,則由裝在母聯(lián)柜上的備用電源自動(dòng)投入裝置動(dòng)作依次跳開(kāi) 1DL,合3DL,1母恢復(fù)供電;當(dāng) 2#主變故障,則由裝在母聯(lián)柜上的備用電源自動(dòng)投入裝置動(dòng)作依次跳開(kāi)2DL,合3DL,2母恢復(fù)供電。

以下分析是以1DL的開(kāi)關(guān)變位為例,假定圖3的出線分段系統(tǒng)發(fā)生接地故障,如圖4所示。

根據(jù) DL/T526-2002靜態(tài)備用電源自動(dòng)投入裝置技術(shù)條件[6]的要求,當(dāng) d1點(diǎn)故障時(shí),1DL跳開(kāi),3DL不應(yīng)該合閘;當(dāng) d2、d3點(diǎn)或變壓器內(nèi)部故障,1#主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作,跳開(kāi) 1DL開(kāi)關(guān),此時(shí) 3DL合閘,1母恢復(fù)供電;當(dāng)手動(dòng)或遠(yuǎn)方操作跳開(kāi) 1DL時(shí),3DL不應(yīng)該合閘;當(dāng) 1#PT或 2#PT進(jìn)行檢修時(shí),手動(dòng)合 3DL,二次系統(tǒng)的 PT并列裝置發(fā)出PT并列指令,使得PT二次側(cè)在小母線側(cè)并列,1#主變、2#主變或出線部分的保護(hù)裝置不至于因?yàn)槭涸斐烧`動(dòng)作、誤報(bào)警。

2 單母分段系統(tǒng)的備自投邏輯

圖5為單母分段系統(tǒng)的常規(guī)備自投邏輯圖,分為充、放電邏輯,跳閘邏輯和合閘邏輯三部分,在此僅討論跳閘邏輯。

如圖5所示,當(dāng)備用電源自動(dòng)投入裝置充電完成后,檢測(cè)到1母無(wú)壓、無(wú)流或 2母無(wú)壓、無(wú)流,經(jīng)過(guò)跳閘延時(shí),跳開(kāi)失電開(kāi)關(guān)。

該邏輯對(duì)于圖2的 d 1點(diǎn)故障、圖4的 d2、d3點(diǎn)故障,可以很好的完成備自投功能,恢復(fù) 1母供電,提高系統(tǒng)的供電可靠性。但對(duì)于圖2的 d 2、d3點(diǎn)故障和圖4的 d1點(diǎn)故障,由于備自投動(dòng)作 3DL合閘后故障仍然存在,則會(huì)出現(xiàn) 3DL再次跳開(kāi)的現(xiàn)象,對(duì)系統(tǒng)造成沖擊。要解決這個(gè)問(wèn)題,對(duì)于圖2所示的系統(tǒng),進(jìn)線保護(hù)和變壓器高后備、差動(dòng)保護(hù)都需配置“保護(hù)跳閘閉鎖備自投”功能(保護(hù)裝置需提供一付繼電器輸出接點(diǎn)或外擴(kuò)繼電器,該接點(diǎn)接至備用電源自動(dòng)投入裝置的“閉鎖備自投”開(kāi)入點(diǎn),用于實(shí)現(xiàn)相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作后閉鎖備自投功能)。

圖5 單母分段備自投邏輯

對(duì)于圖4所示的系統(tǒng),主變的低后備保護(hù)也要配置“保護(hù)跳閘閉鎖備自投”功能(保護(hù)裝置需提供一付繼電器輸出接點(diǎn)或外擴(kuò)繼電器,該接點(diǎn)接至備用電源自動(dòng)投入裝置的“閉鎖備自投”開(kāi)入點(diǎn),用于實(shí)現(xiàn)主變低后備保護(hù)動(dòng)作閉鎖備自投功能)。

另外,手跳 1DL或 2DL開(kāi)關(guān)時(shí),備用電源自動(dòng)投入功能也會(huì)啟動(dòng),合 3DL。要解決這個(gè)問(wèn)題,需要把 1DL和 2DL的手動(dòng)跳閘接點(diǎn)接至備用電源自動(dòng)投入裝置的“閉鎖備自投”開(kāi)入點(diǎn);保護(hù)裝置還需提供一付獨(dú)立的繼電器輸出接點(diǎn),接至“閉鎖備自投”開(kāi)入點(diǎn),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方操作跳開(kāi) 1DL或 2DL時(shí)閉鎖備自投功能。

如上所述,常規(guī)的備自投邏輯需要增加保護(hù)的出口繼電器和施工電纜,增加了不同屏柜之間的電纜連線,提高了工程造價(jià),同時(shí),給現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員帶來(lái)操作麻煩。

如果在圖5所示的備自投的跳閘邏輯中增加相應(yīng) 1DL或2DL的跳閘位置接點(diǎn)閉鎖備自投,即可避免上述問(wèn)題。這種新思路的備自投邏輯圖如圖6所示。

對(duì)于圖2的 d1點(diǎn)故障,對(duì)側(cè)斷路器跳開(kāi),1母無(wú)壓無(wú)流,由于1DL在合閘位置,備用電源自動(dòng)投入裝置動(dòng)作,首先跳開(kāi) 1DL,切除故障點(diǎn),再合 3DL,1母恢復(fù)供電;對(duì)于圖2的 d2、d3點(diǎn)故障(絕大部分都是永久性故障),1DL跳開(kāi),1母無(wú)壓、無(wú)流,但由于 1DL已經(jīng)在跳位,因此備用電源自動(dòng)投入裝置不動(dòng)作;當(dāng)手動(dòng)跳開(kāi)1DL開(kāi)關(guān)后,1母無(wú)壓、無(wú)流,但由于 1DL已經(jīng)在跳位,因此備用電源自動(dòng)投入裝置不動(dòng)作。

對(duì)于圖4的 d 1點(diǎn)故障,1DL跳開(kāi),1母無(wú)壓、無(wú)流,但由于1DL已經(jīng)在跳位,因此備用電源自動(dòng)投入裝置不動(dòng)作;如果 d2、d 3點(diǎn)故障,主變差動(dòng)動(dòng)作,如果差動(dòng)動(dòng)作同時(shí)跳高、低壓側(cè)開(kāi)關(guān),則由于 1DL已經(jīng)在跳位,備用電源自動(dòng)投入裝置不動(dòng)作,但是如果差動(dòng)動(dòng)作僅跳開(kāi)電源端(即高壓側(cè))開(kāi)關(guān),則備用電源自動(dòng)投入裝置動(dòng)作后首先跳開(kāi)主變低壓側(cè)開(kāi)關(guān),再合 3DL,1母恢復(fù)供電;當(dāng)手動(dòng)或遠(yuǎn)方跳開(kāi) 1DL開(kāi)關(guān)后,1母無(wú)壓、無(wú)流,但由于 1DL已經(jīng)在跳位,因此備用電源自動(dòng)投入裝置不動(dòng)作。

圖6 單母分段備自投新邏輯

3 結(jié)論

(1)本文對(duì)單母分段系統(tǒng)各種形式的開(kāi)關(guān)變位進(jìn)行分析,探討了傳統(tǒng)母聯(lián)備自投邏輯,找出其中存在的一些不足,主要表現(xiàn)在增加微機(jī)保護(hù)裝置出口接點(diǎn)和電纜連接等問(wèn)題。

(2)通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)備自投的跳閘邏輯中增加相應(yīng)的斷路器位置接點(diǎn)閉鎖備自投,不僅可以很方便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方或手動(dòng)操作閉鎖備自投,還可以減少電纜連接,從而減少相應(yīng)的投入。

[1] 崔家佩,孟慶炎,陳永炎,等.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置整定計(jì)算[M].北京:中國(guó)電力出版社,1990.

[2] 楊新民,楊雋琳.電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)培訓(xùn)教材[M].北京:中國(guó)電力出版社,2000.

[3] 杜景遠(yuǎn),崔艷.微機(jī)備自投在濟(jì)南電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].繼電器,2001,29(9):40～42.

[4] 劉佐華.110 kV變電站備自投動(dòng)作不成功原因分析及補(bǔ)救措施[J].電力系統(tǒng)保護(hù)及控制,2009,37(2):91～92.

[5] 國(guó)家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)規(guī)定匯編[M].北京:中國(guó)電力出版社,2000.

[6] DL/T 526-2002靜態(tài)備用電源自動(dòng)投入裝置技術(shù)條件[M].北京:中國(guó)電力出版社,2002.