淺談變電站測(cè)控裝置同期功能的調(diào)試應(yīng)用

陳再?gòu)?qiáng)

摘要：隨著對(duì)服務(wù)質(zhì)量要求的不斷提高，供電企業(yè)越來(lái)越重視電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。同期合閘操作是變電站的重要操作，關(guān)系到系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行。作者結(jié)合工作實(shí)踐闡述了對(duì)同期合閘的一些認(rèn)識(shí)，常見(jiàn)的同期方式原理及一般變電站不能實(shí)現(xiàn)同期合閘功能的測(cè)控裝置改造方案、功能調(diào)試方法、調(diào)試過(guò)程中的注意事項(xiàng)及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。以供參考！

關(guān)鍵詞：變電站；測(cè)控裝置；同期功能；發(fā)展趨勢(shì)

0、引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)改造加大，電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越復(fù)雜化，變電站在并網(wǎng)的過(guò)程中，一般要求斷路器經(jīng)同期合閘。所謂同期，是指電力系統(tǒng)中將兩個(gè)系統(tǒng)并網(wǎng)的操作。理想的同期條件為兩側(cè)頻率相等、電壓幅值相等、相角差為零。同期合閘操作是解決電網(wǎng)系統(tǒng)中分開(kāi)運(yùn)行的線路斷路器正確投入的重要保障，它可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)并網(wǎng)、系統(tǒng)并列運(yùn)行，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠運(yùn)行。

1、測(cè)控裝置非同期合閘事故引出的問(wèn)題

同期操作是變電站重要的操作。如果發(fā)生非同期合閘，由于合閘沖擊電流很大，巨大的沖擊電流將對(duì)系統(tǒng)、變壓器、發(fā)電機(jī)造成嚴(yán)重沖擊，嚴(yán)重?cái)_亂整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行甚至造成整個(gè)電力系統(tǒng)崩潰。2009年7月20日云南玉溪110kV南恩變電站小系統(tǒng)和主網(wǎng)非同期合閘，導(dǎo)致小系統(tǒng)崩潰，110kV南恩變電站全站失壓事故，影響重大。

2、測(cè)控裝置同期合閘方式分析

目前變電站測(cè)控裝置經(jīng)常用到的同期合閘方式一般為準(zhǔn)同期、檢同期和檢無(wú)壓方式。

（1）準(zhǔn)同期方式。并網(wǎng)兩側(cè)的電氣條件在完全滿足電壓、頻率、相序、相位都相同時(shí)才能進(jìn)行的合閘操作，叫準(zhǔn)同期。（2）檢同期方式。在合開(kāi)關(guān)之前，先檢測(cè)開(kāi)關(guān)兩端（線路側(cè)和母線側(cè)）是否滿足同期條件（即電壓、相位、頻率都相同）時(shí)，再合開(kāi)關(guān)。（3）檢無(wú)壓方式。在合開(kāi)關(guān)前，先檢測(cè)開(kāi)關(guān)線路是否有電壓，確定無(wú)電壓后，再合開(kāi)關(guān)。不過(guò)以上3點(diǎn)是理想化的同期判定條件，而電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)電壓、頻率、相角不可能達(dá)到完全相同，所以在實(shí)際運(yùn)用時(shí)只要能滿足測(cè)控裝置內(nèi)的同期定值即可。

3、測(cè)控裝置不能實(shí)現(xiàn)同期功能測(cè)控裝置的改造方案

經(jīng)過(guò)對(duì)清遠(yuǎn)電網(wǎng)110kV及以上測(cè)控裝置同期功能的統(tǒng)計(jì)，清遠(yuǎn)供電局一些變電站測(cè)控裝置不能實(shí)現(xiàn)同期功能，主要是以下3種情況：測(cè)控裝置本身無(wú)同期功能；測(cè)控裝置具有同期功能，但未接入同期電壓；無(wú)同期把手、硬壓板。本身不具有同期功能的測(cè)控裝置，只能要求廠家對(duì)裝置進(jìn)行升級(jí)或更換設(shè)備。而對(duì)后2種的情況，則設(shè)計(jì)了相應(yīng)改造方案，以滿足測(cè)控裝置實(shí)現(xiàn)同期合閘的要求。

以國(guó)電南瑞科技NSD500系列測(cè)控裝置為例。某變電站220kV#1主變測(cè)控裝置未接同期電壓線、無(wú)同期把手或同期硬壓板、后臺(tái)機(jī)遙控?cái)嗦菲鳠o(wú)同期合閘選項(xiàng)。整改方案如下：根據(jù)主變同期原理，主變高壓側(cè)電壓為母線電壓，中壓側(cè)為抽取側(cè)電壓。將#1主變高壓側(cè)三相母線電壓引入同期電壓即可。

由于#1主變測(cè)控裝置無(wú)同期把手或同期硬壓板，在備用壓板中找出一塊作為同期硬壓板，完善壓板接入即可（按220kV測(cè)控裝置壓板接入原理進(jìn)行接入）。而針對(duì)后臺(tái)機(jī)不具備同期遙控功能的問(wèn)題，則打開(kāi)后臺(tái)機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，將節(jié)點(diǎn)類型選擇為“測(cè)控”，將要進(jìn)行同期操作的開(kāi)關(guān)在開(kāi)關(guān)表中“存在同期操作”選上，保存。此時(shí)，后臺(tái)進(jìn)行遙控操作，即有同期操作菜單。其他廠家的測(cè)控裝置改造原理與此類似。

4、測(cè)控裝置同期功能的調(diào)試方法及注意事項(xiàng)

4.1同期功能的調(diào)試方法

電壓異常閉鎖:當(dāng)測(cè)控裝置輸入U(xiǎn)a或Usa小于額定值的80%或大于額定值的120%時(shí)，應(yīng)閉鎖同期合閘。

頻差閉鎖：假定某測(cè)控裝置同期定值中頻差閉鎖值為0.2Hz，檢驗(yàn)頻差閉鎖值的方式如下：以母線側(cè)頻率為基準(zhǔn)（線路側(cè)電壓和角度符合同期條件），在調(diào)試儀器中設(shè)母線側(cè)頻率為50Hz，線路側(cè)頻率為49.7Hz，則頻率差值為0.3Hz,同期合閘不成功。我們不斷增大線路側(cè)頻率，減少頻率差值，直到斷路器經(jīng)同期合閘成功，便得到頻差閉鎖值。同理，同期角差、壓差閉鎖值的校驗(yàn)方法與上面相同。值得一提的是，像南瑞繼保RCS-9705C型測(cè)控裝置，無(wú)壓方式有7種之多，如果每次都帶開(kāi)關(guān)試驗(yàn)，將造成開(kāi)關(guān)頻繁分合，對(duì)開(kāi)關(guān)造成損害，可以通過(guò)測(cè)量出口壓板電壓的方法來(lái)判斷是否有合閘出口。

4.2注意事項(xiàng)

由于目前測(cè)控裝置的生產(chǎn)廠家較多，那么在同期功能調(diào)試的過(guò)程中，可能因?yàn)楹雎砸恍┬〖?xì)節(jié)，而導(dǎo)致同期調(diào)試的失敗。（1）注意線路PT的安裝相別。測(cè)控裝置中，一般只用一相線路電壓與母線電壓進(jìn)行比較，而在110kV線路中只安裝單相PT，所以調(diào)試前必須去現(xiàn)場(chǎng)核查PT的安裝相別，否則有可能由于測(cè)控裝置內(nèi)設(shè)置用于比較的相電壓與實(shí)際PT安裝相不符而導(dǎo)致同期功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。（2）注意線路抽取側(cè)電壓選擇的區(qū)別。一般線路二次側(cè)抽取電壓有57.7 V和100 V兩種。若同期控制字中定義抽取電壓為57.7V，則在壓差閉鎖試驗(yàn)中，可直接用母線電壓與線路抽取電壓幅值的差來(lái)計(jì)算同期壓差閉鎖值。若同期控制字中定義抽取側(cè)電壓為100 V，則需先將母線電壓轉(zhuǎn)化為100 V，再通過(guò)計(jì)算母線與線路電壓的幅值差來(lái)驗(yàn)證壓差閉鎖值。（3）注意同期控制字或同期定值的設(shè)置。不同廠家的測(cè)控裝置中同期控制字或同期定值的設(shè)置方法不同，最容易被忽視的是TA、TV斷線判別投入的問(wèn)題。若TA、TV斷線判別投入，則在做同期實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要加上所有的母線電壓值、線路電流值，否則TA斷線或TV斷線報(bào)警，同期合閘不出口；反之，TA斷線、TV斷線判別退出，則同期合閘只需要滿足相應(yīng)的合閘條件即可。（4）同期定值更改時(shí)的注意事項(xiàng)。南瑞繼保RCS9700系列測(cè)控裝置，在更改同期定值后，需將裝置進(jìn)行復(fù)歸操作，否則同期定值更改無(wú)效。國(guó)電南瑞科技NSD263系列測(cè)控裝置，在更改同期定值前需要將裝置面板上的設(shè)置按鈕拔到允許位置（更改后恢復(fù)到禁止），否則同期定值不能進(jìn)行更改。（5）注意同期合閘時(shí)遙控的選擇方式。南國(guó)續(xù)保RCS9700系統(tǒng)測(cè)控裝置，在監(jiān)控后臺(tái)進(jìn)行遙控合閘時(shí)，有“一般遙控、檢同期、檢無(wú)壓、”3種選擇方式。若選擇一般遙控則合閘不經(jīng)同期出口。北京四方CSL-200E系列測(cè)控裝置，后臺(tái)遙控合閘是不經(jīng)同期出口的。若要進(jìn)行同期合閘，在測(cè)控裝置投入同期軟壓板的前提下，必須在就地kk把手上進(jìn)行手合操作，才經(jīng)同期出口。（6）同期合閘遙控時(shí)的注意事項(xiàng)。國(guó)電南自PSR662系列測(cè)控裝置，當(dāng)接收到斷路器非同期合閘命令時(shí)，遙控板（DO）發(fā)出OUT8出口命令后合閘。同期合閘時(shí)，遙控板先發(fā)出OUT8出口命令，綜合管理機(jī)驅(qū)使交流模塊（AC-2）啟動(dòng)同期邏輯判別，滿足同期合閘要求則OUT1出口；但交流采集板無(wú)信號(hào)電源供給，不能發(fā)出OUT1出口命令，這時(shí)需要投入“遙控出口壓板”提供信號(hào)電源給交流集板，方可發(fā)出合閘命令。而國(guó)電南瑞NSD263系列測(cè)控裝置，同期功能邏輯別是在CPU板上進(jìn)行的。

5、同期裝置的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

5.1應(yīng)具備實(shí)時(shí)測(cè)量合環(huán)點(diǎn)的功角值

在進(jìn)行合環(huán)操作前必須確認(rèn)因合環(huán)操作造成的潮流再分配，不致使新投入的原件（線路、變壓器等）因保護(hù)啟動(dòng)或失步而再跳閘。所以裝置應(yīng)能實(shí)時(shí)測(cè)量開(kāi)環(huán)點(diǎn)的功角（正在運(yùn)行的另半環(huán)的功角），該功角值確定了合環(huán)后新投入原件的潮流大小。

5.2應(yīng)具備允許功角整定的元件

測(cè)量合環(huán)點(diǎn)功角的目的是通過(guò)實(shí)測(cè)值與允許值比較，確定是否可以執(zhí)行合環(huán)操作。因此，需要設(shè)置允許功角整定的元件，確定是開(kāi)放還是閉鎖合閘回路。這里應(yīng)該特別強(qiáng)調(diào)的是當(dāng)整定元件閉鎖了合閘回路時(shí)，既不應(yīng)該放棄合閘操作機(jī)會(huì)，也不允許強(qiáng)行手動(dòng)合閘。在運(yùn)行方式較復(fù)雜，且一個(gè)允許功角定值不夠時(shí)，應(yīng)具備遙控改變定值的可能。

5.3應(yīng)具備向上級(jí)調(diào)度發(fā)送同期閉鎖條件、合閘方式等遙信信號(hào)功能

當(dāng)合環(huán)點(diǎn)實(shí)測(cè)功角大于允許功角定值時(shí)，合閘回路將被閉鎖，此時(shí)應(yīng)立即向調(diào)度發(fā)出合環(huán)操作不具備條件的遙信信號(hào)，例如“合環(huán)點(diǎn)壓差越限”、“合環(huán)點(diǎn)測(cè)量功角越限”、“檢同期合閘失敗”等，以便調(diào)度員及時(shí)實(shí)施潮流調(diào)配，創(chuàng)造合閘條件，一旦當(dāng)條件滿足，立即實(shí)行自動(dòng)合閘。

若上述3點(diǎn)功能得以應(yīng)用，不僅大大提高了同期合閘的可靠性，還可以對(duì)目前正在研究開(kāi)發(fā)的“調(diào)度防誤操作系統(tǒng)”中的部分功能提供理論和實(shí)際的支持。