基于變電站測(cè)控?cái)?shù)字量的自適應(yīng)備自投聯(lián)切裝置

馮迎春，陸圣芝，袁 松

(1.揚(yáng)州供電公司，江蘇 揚(yáng)州225001；2.南通供電公司，江蘇 南通226006)

近年來(lái)，為保證供電可靠性，備自投裝置在變電站主變中低壓側(cè)的應(yīng)用逐年增多[1]。但當(dāng)變電站的負(fù)載率較高時(shí)，主變低壓側(cè)備自投動(dòng)作將負(fù)荷切至另一臺(tái)主變供電，很容易造成該臺(tái)運(yùn)行主變的過(guò)載，嚴(yán)重時(shí)甚至可能造成該臺(tái)主變的停運(yùn)，擴(kuò)大事故范圍[2-4]。因此，需要根據(jù)負(fù)荷情況聯(lián)切部分線路，保證供電變壓器不過(guò)載。國(guó)內(nèi)外的設(shè)備廠家生產(chǎn)的備自投裝置，僅設(shè)置了過(guò)負(fù)荷聯(lián)切回路，根據(jù)預(yù)先整定的過(guò)負(fù)荷減載輪次聯(lián)切負(fù)荷[5，6]，缺乏靈活性，易多切或少切負(fù)荷。本文提出一種自適應(yīng)備自投聯(lián)切裝置，能夠根據(jù)實(shí)時(shí)負(fù)荷情況實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)聯(lián)切負(fù)荷，該裝置是對(duì)變電站主變中低壓側(cè)備自投裝置的有效補(bǔ)充，較好地解決了主變中低壓側(cè)備自投動(dòng)作后主變安全運(yùn)行的問(wèn)題，從而避免變壓器過(guò)熱損壞、變電站全站停電等嚴(yán)重事故的發(fā)生。

1 備自投聯(lián)切裝置的工作原理

備自投裝置要實(shí)現(xiàn)智能性地聯(lián)切負(fù)荷功能，需取得流過(guò)變壓器各側(cè)開(kāi)關(guān)和所有出線開(kāi)關(guān)的電流來(lái)進(jìn)行計(jì)算判斷，并且接入聯(lián)跳所有出線的控制回路。然而，傳統(tǒng)備自投裝置能接入的模擬量和開(kāi)關(guān)量較少，不具備進(jìn)行電流綜合計(jì)算判斷的功能，其聯(lián)切負(fù)荷只能通過(guò)壓板投切預(yù)先安排的數(shù)條線路來(lái)實(shí)現(xiàn)，缺乏靈活性，在不掌握主變運(yùn)行狀態(tài)的情況下容易多切或少切負(fù)荷。如果在已定型的傳統(tǒng)備自投裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行軟、硬件的改造，除了破壞裝置本身硬件的模塊化與軟件的通用性以外，為了與眾多的主變、線路間隔聯(lián)絡(luò)，還需要施放大量的電流回路、控制回路等二次電纜，使得備自投裝置的回路繁雜，施工改造難度大。本文提出的備自投聯(lián)切負(fù)荷裝置，通過(guò)與原有變電站綜自系統(tǒng)通信，收集所需監(jiān)測(cè)線路的負(fù)荷信息和備自投裝置的工作信息，對(duì)線路負(fù)荷情況進(jìn)行綜合運(yùn)算分析。當(dāng)發(fā)生一臺(tái)主變失電，備自投動(dòng)作跳開(kāi)主變低壓側(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)，該裝置根據(jù)最近時(shí)刻實(shí)時(shí)負(fù)荷情況和預(yù)先設(shè)定的線路重要性排序，智能切除有可能導(dǎo)致另一臺(tái)主變過(guò)載的次重要性負(fù)荷，確保分段開(kāi)關(guān)合上后，運(yùn)行變壓器不過(guò)載。

如圖1所示。本裝置與變電站綜自系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)連接，采用104規(guī)約通信，獲取所需監(jiān)測(cè)線路的實(shí)時(shí)電流、開(kāi)關(guān)位置信息、備自投裝置的運(yùn)行狀態(tài)及備自投動(dòng)作信息，對(duì)于線路開(kāi)關(guān)的聯(lián)切操作也通過(guò)綜自系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)遙控指令。整個(gè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互均通過(guò)以太網(wǎng)通信搭建，對(duì)于原有變電站綜自系統(tǒng)無(wú)影響，且施工方便，只需要連接通信、綜自系統(tǒng)配置轉(zhuǎn)發(fā)表即可。

圖1 變電站信息傳輸交互圖

2 正常運(yùn)行時(shí)控制流程

某變電站一次系統(tǒng)如圖2所示。正常運(yùn)行時(shí)，1QF，2QF合位，3QF分位。自適應(yīng)備自投聯(lián)切裝置從綜自通信管理機(jī)獲得線路a1，a2……an，b1，b2……bn電流值，計(jì)算母線Ⅰ，Ⅱ饋線電流總值IA+IB，并存儲(chǔ)在裝置緩存區(qū)。當(dāng)變壓器X故障失電時(shí)，備自投動(dòng)作，跳開(kāi)1QF，備自投聯(lián)切裝置在獲得綜自通信管理機(jī)發(fā)出的備自投動(dòng)作信息和1QF開(kāi)關(guān)跳閘信息后，啟動(dòng)判斷程序（如圖3所示），調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中變壓器X失電前一刻的各線路電流值并計(jì)算饋線電流總值IA+IB，與非故障變壓器Y電流限額值IY比較，如后者大于前者，即判斷變壓器無(wú)過(guò)載可能，通過(guò)綜自通信管理機(jī)遙控合分段開(kāi)關(guān)3QF；如電流條件不滿足要求，則按照負(fù)荷重要等級(jí)由低到高依次模擬切除饋線負(fù)荷，直到滿足變壓器不過(guò)載條件后，形成線路跳閘邏輯表，裝置通過(guò)綜自通信管理機(jī)聯(lián)切線路開(kāi)關(guān)，確認(rèn)線路開(kāi)關(guān)跳閘后，再遙控合分段開(kāi)關(guān)，完成自適應(yīng)備自投聯(lián)切裝置的整個(gè)動(dòng)作過(guò)程。

圖2 某變電站一次系統(tǒng)圖

圖3 備自投聯(lián)切裝置邏輯判斷程序框圖

自適應(yīng)備自投聯(lián)切裝置完成負(fù)荷的聯(lián)切之后向調(diào)度主站發(fā)送操作遙信，以方便監(jiān)控和調(diào)度確認(rèn)開(kāi)關(guān)分合閘動(dòng)作原因，同時(shí)在裝置內(nèi)部以文件的形式存儲(chǔ)動(dòng)作邏輯及出口動(dòng)作信息，以備查詢。

3 故障狀態(tài)下的控制流程

在站內(nèi)設(shè)備或其信息獲取異常情況下，自適應(yīng)備自投聯(lián)切裝置能夠通過(guò)與其他設(shè)備的配合，完成備自投聯(lián)切負(fù)荷。（1）某饋線開(kāi)關(guān)無(wú)合位置遙信，但有電流。按照該饋線已投入運(yùn)行處理，流程同正常運(yùn)行時(shí)的流程操作，并報(bào)饋線位置異常軟遙信至調(diào)度，提示處理。（2）某饋線開(kāi)關(guān)拒動(dòng)。在自適應(yīng)備自投聯(lián)切裝置按正常態(tài)流程下發(fā)需要聯(lián)切的線路遙控分閘指令后，根據(jù)遙信、遙測(cè)綜合判斷某饋線開(kāi)關(guān)沒(méi)有動(dòng)作，則啟動(dòng)裝置故障態(tài)流程，選取剩余線路中負(fù)荷重要等級(jí)最低的線路電流與該饋線電流進(jìn)行比較，當(dāng)一條或多條線路電流累加值大于等于該饋線電流時(shí)，裝置通過(guò)綜自通信管理機(jī)遙控這一條或多條線路開(kāi)關(guān)分閘，其它流程仍同正常態(tài)流程操作。（3）備自投裝置故障或信息缺失。當(dāng)無(wú)法獲取備自投動(dòng)作遙信，但是從綜自系統(tǒng)獲知變壓器中低壓側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘變位，母線失電且沒(méi)有外部閉鎖備自投信號(hào)時(shí)，自適應(yīng)備自投聯(lián)切裝置啟動(dòng)流程，預(yù)判可聯(lián)切負(fù)荷線路，不發(fā)遙控指令，將結(jié)果上報(bào)至調(diào)度主站，由調(diào)度判斷進(jìn)行人工干預(yù)。（4）自適應(yīng)備自投聯(lián)切裝置自身故障。當(dāng)裝置自檢出錯(cuò)或裝置掉電時(shí)，裝置具有遙信硬接點(diǎn)輸出，并接入綜自系統(tǒng)，上報(bào)調(diào)度主站，以便通知檢修人員及時(shí)趕至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)研究自適應(yīng)備自投聯(lián)切裝置的工作原理，提出一種備自投聯(lián)切裝置在站內(nèi)設(shè)備均正常運(yùn)行或可能故障狀態(tài)下的控制流程，能夠滿足基于變電站測(cè)控?cái)?shù)字量的自適應(yīng)備自投聯(lián)切負(fù)荷系統(tǒng)功能。

自適應(yīng)備自投聯(lián)切裝置通過(guò)變電站綜自系統(tǒng)來(lái)采集所需信息和進(jìn)行聯(lián)切負(fù)荷操作，整個(gè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互均通過(guò)以太網(wǎng)通信搭建。進(jìn)行老站改造時(shí)施工簡(jiǎn)單方便，只需要增加一些通信電纜，對(duì)于原有備自投設(shè)備及綜自系統(tǒng)影響甚小。該系統(tǒng)的投運(yùn)可大大提升原有變電站備自投系統(tǒng)的智能化水平。本文設(shè)計(jì)的備自投聯(lián)切裝置能夠克服傳統(tǒng)備自投裝置聯(lián)切負(fù)荷時(shí)選擇性機(jī)械單一、缺乏靈活性的缺點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)時(shí)變化的負(fù)荷情況切除負(fù)荷，在確保電網(wǎng)主設(shè)備安全運(yùn)行的前提下盡可能減少負(fù)荷損失，提高了電網(wǎng)的供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

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