一種智能變電站測(cè)控裝置自動(dòng)化并列設(shè)計(jì)的探討

（國(guó)網(wǎng)河南省電力公司許昌供電公司，河南 許昌 461000）

一種智能變電站測(cè)控裝置自動(dòng)化并列設(shè)計(jì)的探討

張 維 郝雁翔 劉 航

（國(guó)網(wǎng)河南省電力公司許昌供電公司，河南 許昌 461000）

隨著變電站智能化的不斷發(fā)展，其測(cè)控裝置除了能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)量電壓的幅值、斷路器、刀閘等點(diǎn)遙信外，并希望能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量?jī)啥文妇€電壓的相位等，以MMS報(bào)文等方式上送后臺(tái)和遠(yuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)裝置或監(jiān)控的自動(dòng)核相，以達(dá)到準(zhǔn)同期合閘的目的。

自動(dòng)并列；智能變電站；核相；同期合閘

目前電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)不同電網(wǎng)同期并列的技術(shù)早已廣泛運(yùn)用，但常規(guī)變電站中大多使用的是專用同期并列裝置實(shí)現(xiàn)同期合閘。然而通常在變電站中往往不專門裝設(shè)該裝置，當(dāng)變電站分別接于兩段母線的兩條進(jìn)線需要核相，或同一變電站兩段母線需要核相時(shí)，一般采用測(cè)量?jī)啥文妇€的PT二次電壓是否同相位來(lái)進(jìn)行核相。若需要同期合閘則采用人工測(cè)量方式，利用萬(wàn)用表在電壓并列柜進(jìn)行核相，核相無(wú)誤后，才允許一次設(shè)備并列運(yùn)行。

雙母線接線示意圖如圖1所示。

單母線接線示意圖如圖2所示。

在這個(gè)工作中，存在著許多弊端：（1）人員浪費(fèi)：繼電保護(hù)人員必須到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，這與電力系統(tǒng)運(yùn)維一體化大檢修體系明顯滯后。（2）送電時(shí)間長(zhǎng)：需要辦理工作許可和終結(jié)手續(xù)。（3）安全隱患多：繼電保護(hù)人員需要現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)二次電壓線的端子排接線位置，甚至需要查看圖紙，并有現(xiàn)場(chǎng)工作人員確認(rèn)測(cè)量結(jié)果，增加人為不安全因素。（4）測(cè)量的局限性：只有測(cè)量時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的部分人員能夠短時(shí)看到，并且不能同時(shí)測(cè)量三相的同相性。后臺(tái)機(jī)的電壓顯示是通過(guò)公共測(cè)控屏將電壓傳送至后臺(tái)的，且僅能顯示電壓的幅值，不能比較電壓的相位。

1 智能變電站測(cè)控裝置自動(dòng)化并列設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行情況的需要，有時(shí)候需要將兩段母線并列運(yùn)行。為避免并列瞬間產(chǎn)生較大的沖擊電流和沖擊功率，變電站運(yùn)行人員需了解并列兩段母線的電壓情況，只有當(dāng)并列的兩段母線電壓符合并列條件時(shí)才可以進(jìn)行并列操作。

圖1

圖2

圖3

因此需測(cè)量?jī)啥文妇€的三相電壓，并計(jì)算兩段母線電壓的幅值差﹑相角差﹑頻差﹑頻率變化率等，如圖3所示。

這些量以報(bào)文形式上送后臺(tái)和遠(yuǎn)動(dòng)，其性質(zhì)類似于保護(hù)測(cè)量值。通信規(guī)約可以是103（常規(guī)變電站）或IEC61850（數(shù)字化變電站）。方便運(yùn)行人員實(shí)時(shí)了解兩段母線電壓情況，從而為設(shè)備并列運(yùn)行提供技術(shù)支持。該設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)在于實(shí)時(shí)監(jiān)視兩段母線電壓情況，結(jié)合斷路器合閘時(shí)間等參數(shù)以實(shí)現(xiàn)并列自動(dòng)化。

1.2 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

常規(guī)變電站中，I母PT電壓和II母PT電壓輸出57.7V的模擬量傳輸?shù)诫妷翰⒘衅粒诮?jīng)過(guò)人工測(cè)量核相后滿足同期條件后，經(jīng)母聯(lián)斷路器實(shí)現(xiàn)同期合閘，其工作原理如圖4所示。

目前智能變電站中I母PT電壓和II母PT電壓的數(shù)字量上傳至SV（采樣值）網(wǎng)，經(jīng)過(guò)公共測(cè)控裝置分配給后臺(tái)母聯(lián)保護(hù)裝置，在測(cè)控裝置上監(jiān)測(cè)電壓的同期情況，以判斷是否滿足同期條件，若滿足，經(jīng)合母聯(lián)開(kāi)關(guān)達(dá)到同期合環(huán)。其工作原理如圖5所示。

1.3 設(shè)計(jì)原理

基于智能變電站目前狀況，通過(guò)采集的交流電壓經(jīng)自動(dòng)化并列測(cè)控裝置CPU的邏輯計(jì)算，對(duì)兩段電壓的幅值﹑相角﹑頻率進(jìn)行差量計(jì)算，如每周波采20個(gè)采樣點(diǎn)即一毫秒采樣一次，若幅值差ΔU﹑相角差ΔΦ﹑頻率差Δf ，滿足假定條件ΔU＜10%U﹑ΔΦ＜30°﹑Δf≤0.5Hz，允許并列則開(kāi)出合閘命令，經(jīng)GOOSE（動(dòng)作信號(hào)）網(wǎng)傳至母聯(lián)智能終端箱（操作箱）滿足母聯(lián)合閘條件，實(shí)現(xiàn)同期合閘，同時(shí)將電壓﹑頻率及差量上傳后臺(tái)并報(bào)“滿足同期”信號(hào)。反之若不滿足假定條件，則不開(kāi)放合閘命令，不允許同期合閘，同時(shí)報(bào)后臺(tái)“不滿足同期”信號(hào)。其原理如圖6所示。

圖4

圖5

圖6

2 設(shè)計(jì)預(yù)期效果

本設(shè)計(jì)解決目前變電站兩段母線并列操作時(shí)的一些弊端：（1）人員浪費(fèi)：繼電保護(hù)人員必須到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，這與電力系統(tǒng)運(yùn)維一體化大檢修體系明顯滯后。（2）送電時(shí)間長(zhǎng)：需要辦理工作許可和終結(jié)手續(xù)。（3）安全隱患多：繼電保護(hù)人員需要現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)二次電壓線的端子排接線位置，甚至需要查看圖紙，有現(xiàn)場(chǎng)工作人員確認(rèn)測(cè)量結(jié)果，增加人為不安全因素。

（4）測(cè)量的局限性：只有測(cè)量時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的部分人員能夠短時(shí)看到，且不能同時(shí)測(cè)量三相的同相性。

[1]徐東，張振楠.一體化信息平臺(tái)技術(shù)在智能變電站中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)科技成果，2011.

[2]李光穎.智能變電站系統(tǒng)的探討[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2002.

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