拓展備自投功能實(shí)現(xiàn)合解環(huán)操作的應(yīng)用分析與探討

陳云彪，黃金鶴

（臺州電業(yè)局，浙江臨海317000）

拓展備自投功能實(shí)現(xiàn)合解環(huán)操作的應(yīng)用分析與探討

陳云彪，黃金鶴

（臺州電業(yè)局，浙江臨海317000）

電網(wǎng)合解環(huán)操作中存在電磁環(huán)網(wǎng)危害電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、潮流改變引起繼電保護(hù)失配等問題，由此提出利用備自投成熟的技術(shù)和備用軟/硬件，通過拓展其功能，在人工合環(huán)后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)解環(huán)以解決合解環(huán)問題的設(shè)想，并進(jìn)行了可行性分析，給出了設(shè)計(jì)方案。

合解環(huán)；備自投；電磁環(huán)網(wǎng)；方案設(shè)計(jì)；探討

0 引言

為提高供電可靠性，在電網(wǎng)進(jìn)行事故處理或計(jì)劃檢修時(shí)，電網(wǎng)調(diào)度將調(diào)整運(yùn)行方式，一般是通過合解環(huán)操作來轉(zhuǎn)移負(fù)荷，保證對用戶的持續(xù)供電。但目前合解環(huán)操作中存在著諸多問題，如電磁環(huán)網(wǎng)危害電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、潮流及運(yùn)行方式改變引起繼電保護(hù)失配等。

文獻(xiàn)[1]分析了典型電磁合環(huán)對電網(wǎng)動(dòng)/靜態(tài)穩(wěn)定和安全自動(dòng)裝置的影響，并提出相應(yīng)對策。文獻(xiàn)[2]根據(jù)電磁環(huán)網(wǎng)潮流計(jì)算結(jié)果，分析了合環(huán)點(diǎn)處開關(guān)保護(hù)的投退及其利弊。文獻(xiàn)[3]指出合解環(huán)操作過程中容易發(fā)生問題的環(huán)節(jié)，并給出了相應(yīng)的操作注意事項(xiàng)。文獻(xiàn)[4]設(shè)計(jì)了一種合環(huán)解列保護(hù)裝置，在人工合環(huán)后可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)解環(huán)，以解決合解環(huán)問題。

文獻(xiàn)[4]提出的合環(huán)解列保護(hù)裝置能較好地解決合解環(huán)問題，可靠性較高；但不足之處是需要增加投資和設(shè)備，涉及變電站的改造（如場地、布線等）問題。

為提高性價(jià)比，可考慮通過拓展備自投裝置的功能來取代合環(huán)解列保護(hù)，即：利用備自投的成熟技術(shù)和備用的軟/硬件，通過拓展其功能，在人工合環(huán)后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)解環(huán)，以解決合解環(huán)過程中存在的問題。

1 合解環(huán)操作過程及存在的問題

1.1 典型合解環(huán)操作

以臺州電網(wǎng)某110 kV變電站高壓側(cè)典型內(nèi)橋接線為例（見圖1）。正常方式下電源A線供受電側(cè)變電站Ⅰ段、Ⅱ段母線負(fù)荷，電源B線104開關(guān)和105開關(guān)處于合位、負(fù)荷側(cè)進(jìn)線101開關(guān)和103橋開關(guān)處于合位、進(jìn)線102開關(guān)熱備用。而在事故處理或計(jì)劃檢修時(shí)，需要進(jìn)行合解環(huán)操作來調(diào)整運(yùn)行方式，以保證對用戶的持續(xù)供電。

圖1 典型的橋接線

如事故處理需要減輕電源A線負(fù)荷時(shí)，合解環(huán)操作過程可最簡化為合上102開關(guān)、拉開101開關(guān)（或103開關(guān)）。當(dāng)受電側(cè)變電站Ⅰ段母線計(jì)劃檢修時(shí)，合解環(huán)操作過程可最簡化為合上102開關(guān)、拉開103開關(guān)（或101開關(guān)）。典型的合解環(huán)操作步驟可歸納為：合上進(jìn)線102開關(guān)（合環(huán)），拉開進(jìn)線101或103開關(guān)（解環(huán)）。

1.2 合解環(huán)過程中存在的問題

電網(wǎng)在合解環(huán)過程中存在以下3個(gè)突出問題：

（1）長時(shí)間電磁環(huán)網(wǎng)影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）由于運(yùn)行方式改變造成繼電保護(hù)失配，設(shè)備故障時(shí)使事故范圍擴(kuò)大。

（3）操作時(shí)間長，影響事故處理能力和應(yīng)急處置水平。

目前合解環(huán)過程需要通過電網(wǎng)調(diào)度和現(xiàn)場值班人員接發(fā)令操作，造成電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間較長。例如圖1中102開關(guān)處合環(huán)后，若電源A線發(fā)生永久性故障，對側(cè)保護(hù)跳開105開關(guān)，但故障并沒有被隔離，因橋接線典型設(shè)計(jì)不配置保護(hù)，101，102，103開關(guān)無法跳開，故將越級跳電源B線的出線104開關(guān)，最終會(huì)導(dǎo)致變電站全站失電，擴(kuò)大了事故范圍。

1.3 解決上述問題的方法探討

思路之一是橋開關(guān)增設(shè)過流保護(hù)。線路合環(huán)后，當(dāng)線路故障時(shí)，跳開對側(cè)開關(guān)和橋開關(guān)（或橋開關(guān)過流保護(hù)選跳線路開關(guān)），對故障進(jìn)行隔離；當(dāng)線路超穩(wěn)定限額時(shí)，跳開橋開關(guān)（或橋開關(guān)過流保護(hù)選跳線路開關(guān)），完成解環(huán)。不足之處是需要增加投資、新增設(shè)備，每套過流保護(hù)的投資需5~ 8萬。同時(shí)也無法解決長時(shí)間電磁環(huán)網(wǎng)問題，成效并不顯著。

另一種思路是合環(huán)后自動(dòng)解環(huán)，一旦102開關(guān)處合環(huán)后經(jīng)短暫延時(shí)即自動(dòng)跳開101開關(guān)或103橋開關(guān)，快速完成解環(huán)，從而解決越級跳問題，同時(shí)也縮短電磁環(huán)網(wǎng)持續(xù)時(shí)間。采用文獻(xiàn)[4]介紹的合環(huán)解列保護(hù)是一種選擇，但每套需投資6~9萬。

備自投裝置技術(shù)成熟，有備用的軟/硬件，通過功能拓展，可在人工合環(huán)后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)解環(huán)，以解決合解環(huán)問題。改造時(shí)只需在備自投的軟件上更新程序代碼、在硬件上新增功能壓板，投資少，性價(jià)比高。

2 備自投工作原理

如圖1所示，若電源A線故障，對側(cè)保護(hù)跳開105開關(guān)，故障被105開關(guān)和102開關(guān)隔離。若為瞬時(shí)性故障，則105開關(guān)重合成功即可恢復(fù)正常運(yùn)行；若為永久性故障，105開關(guān)重合后加速跳開。備自投在躲過重合閘時(shí)間后啟動(dòng)，并檢測電源A線受電側(cè)母線失壓、備用線路有壓、101開關(guān)無電流3個(gè)判據(jù)同時(shí)成立，即可動(dòng)作于補(bǔ)跳101開關(guān)，合上102開關(guān)，實(shí)現(xiàn)備用電源（電源B線）的自動(dòng)投入，恢復(fù)對受電側(cè)變電站的供電，提高了供電可靠性。

合解環(huán)操作與備自投的相同之處是：都僅涉及101，102，103這3個(gè)開關(guān)的操作以及開關(guān)位置、電壓、電流量等。而不同之處是：合解環(huán)操作“先合后拉”，備自投“先拉后合”。兩者僅在軟件動(dòng)作邏輯上有細(xì)微差別，硬件方面則完全一致，可見利用備自投拓展合解環(huán)功能是完全可行的。

3 方案可行性分析

3.1 技術(shù)層面

目前主流的備自投裝置普遍采用微機(jī)實(shí)現(xiàn)。通過采樣，可得到線路電壓和電流、母線電壓和電流、開關(guān)位置等輸入量；通過編程與定值整定，可設(shè)置相應(yīng)期望的動(dòng)作邏輯，完成預(yù)定功能。多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，備自投性能穩(wěn)定、誤動(dòng)率低，軟/硬件備用充裕。

拓展備自投功能以實(shí)現(xiàn)上文所述的合解環(huán)操作，對于備自投廠家來說，硬件系統(tǒng)基本無需改動(dòng)，軟件系統(tǒng)也只需通過編程來實(shí)現(xiàn)以下邏輯功能：在操作人員合上102開關(guān)后，檢測101，102，103開關(guān)均在合位，各開關(guān)動(dòng)作前后電流發(fā)生變化（驗(yàn)證合環(huán)成功，潮流確已轉(zhuǎn)移），經(jīng)過短暫延時(shí)以后，自動(dòng)跳開101開關(guān)或103開關(guān)完成解環(huán)（電網(wǎng)調(diào)度根據(jù)運(yùn)行方式預(yù)置解環(huán)點(diǎn)為101開關(guān)或103開關(guān)）。

3.2 管理層面

近年來，用戶對連續(xù)供電的要求越來越高。為保證持續(xù)可靠供電，電網(wǎng)調(diào)度需要通過合解環(huán)操作來轉(zhuǎn)移負(fù)荷。合解環(huán)雖存在諸多問題，但很少出現(xiàn)因合解環(huán)操作而引發(fā)的電網(wǎng)安全事故，因此合解環(huán)問題受到的重視程度稍嫌不足。

隨著電網(wǎng)的發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，智能化水平越來越高，合解環(huán)問題將日益突出且無可避免。從管理角度考慮，不論是為建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)、智能電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)，還是為貫徹“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的安全方針，或是為踐行風(fēng)險(xiǎn)管控前移的管理理念，都應(yīng)積極應(yīng)對。

4 設(shè)計(jì)方案

以圖1為例，利用備自投合解環(huán)操作的方案設(shè)計(jì)如下：

（1）由調(diào)度指令啟用自動(dòng)解環(huán)功能。

（2）采集101，102，103開關(guān)位置信息，并驗(yàn)證其均處于合位。

（3）為防止在合環(huán)不到位的情況下直接解環(huán)導(dǎo)致負(fù)荷丟失的情況出現(xiàn)，可采用各開關(guān)的電流信號作為閉鎖條件，只有在101，102，103開關(guān)已處合位且電流突變量大于整定值后，才能經(jīng)過短暫延時(shí)后跳開電網(wǎng)調(diào)度預(yù)置的解環(huán)開關(guān)，完成解環(huán)。

合解環(huán)過程的動(dòng)作邏輯流程如圖2所示。

5 結(jié)語

圖2 動(dòng)作邏輯流程

本文提出的利用備自投來實(shí)現(xiàn)合解環(huán)操作的設(shè)想，不管是在技術(shù)層面還是在管理層面，都不失為一種值得考慮的方案。

[1]金長軍，張海濤，李煉，等.220 kV－110 kV電磁合環(huán)典型分析[J].電氣技術(shù)，2011（10）∶84－89.

[2]王翠霞.關(guān)于110 kV電磁環(huán)網(wǎng)合環(huán)開關(guān)保護(hù)的應(yīng)用及定值整定原則[J]．電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2008，30（5）∶56－58．

[3]周慧忠.配電網(wǎng)合解環(huán)操作問題分析及對策[J].浙江電力，2008（5）∶72－74.

[4]陳云彪，于杰，丁宇海.一種合解環(huán)裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].浙江電力，2012（12）∶35－37.

（本文編輯：龔皓）

Analysis and Discussion on Expanding the Function of BZT to Complete the Operation of Loop Closing and Breaking

CHEN Yun-biao，HUANG Jin-he
（Taizhou Electric Power Bureau，Linhai Zhejiang 317000，China）

The electromagnetic looped networks do harm to safe and stable operation of power grid,and the change of power flow causes mismatch of relay protection during loop closing and breaking in power grid. Therefore，the paper proposes to implement automatic loop breaking after manual loop closing by adoption of mature technology and backup hardware and software and function expansion；furthermore，it analyzes the feasibility and presents the design scheme.

loop closing and breaking；BZT；electromagnetic looped network；design scheme；discussion

TM732

：B

：1007-1881（2013）08-0019-03

2013-02-19

陳云彪（1970-），男，浙江臨海人，助理工程師，從事電網(wǎng)調(diào)度工作。