不完全擴(kuò)大內(nèi)橋接線下智能站備自投方案探討

張 健

(南京南瑞繼保電氣有限公司， 江蘇 南京 211102)

0 引言

由于許多變電站在建設(shè)初期，用戶負(fù)荷不大，通?？紤]分期建設(shè)[1]。以常見不完全擴(kuò)大內(nèi)橋方式為例，如圖1。該站配置兩條110 kV進(jìn)線，三段母線。相比于標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)大內(nèi)橋，該站的進(jìn)線2只配置刀閘，無開關(guān)和電流互感器，此外，現(xiàn)場(chǎng)無3號(hào)主變。Ⅰ母和Ⅲ母設(shè)有電壓互感器，Ⅱ母無電壓互感器。進(jìn)線1編號(hào)為101，內(nèi)橋1開關(guān)編號(hào)100，內(nèi)橋2開關(guān)編號(hào)102。

主變配置雙套保護(hù)，根據(jù)實(shí)際情況，可選擇其中一套作為保測(cè)一體裝置，兼具主變中低壓側(cè)以及本體測(cè)控功能。進(jìn)線、內(nèi)橋和2號(hào)主變高壓側(cè)配置雙套合并單元智能終端(或者合智一體裝置)。Ⅰ母和Ⅲ母均配置母線智能終端和合并單元。

圖1 不完全擴(kuò)大內(nèi)橋典型主接線圖

1 電壓?jiǎn)栴}

由于Ⅱ母無電壓互感器，現(xiàn)場(chǎng)存在一個(gè)問題就是Ⅱ母電壓的獲取問題[2]。2號(hào)主變保護(hù)必須獲?、蚰鸽妷鹤鳛楦吆髠鋸?fù)壓閉鎖條件。Ⅰ母和Ⅲ母的合并單元均通過1UD和3UD端子排實(shí)際接入了Ⅰ母和Ⅲ母電壓。在智能變電站中可在2號(hào)主變高壓側(cè)配置合并單元(或合智一體裝置)，通過SMV級(jí)聯(lián)至母線合并單元，將母線合并單元內(nèi)Ⅰ母電壓接收作為高壓側(cè)合并單元的Ⅰ母電壓，將母線合并單元內(nèi)Ⅲ母電壓接收作為高壓側(cè)合并單元的Ⅱ母電壓。通過GOOSE獲取100和102的內(nèi)橋開關(guān)位置，作為內(nèi)部Ⅰ母和Ⅱ母的刀閘位置開入。類似于220 kV線路的母線電壓切換功能，當(dāng)100處于合位時(shí)，高壓側(cè)合并單元選擇“Ⅰ母電壓”(即實(shí)際的Ⅰ母電壓)發(fā)出，當(dāng)102處于合位時(shí)，高壓側(cè)合并單元選擇“Ⅱ母電壓”(即實(shí)際的Ⅲ母電壓)發(fā)出。此舉解決了Ⅱ母無電壓互感器的情況下，Ⅱ母電氣量與Ⅰ母、Ⅲ母的關(guān)聯(lián)問題。需要注意的是，考慮100、102存在同時(shí)處于合位的情況，需要關(guān)閉2號(hào)主變高壓側(cè)合并單元的“母線刀閘同時(shí)動(dòng)作”告警功能(部分合并單元存在該報(bào)警)。目前，部分廠家的母線合并單元已經(jīng)具有了該“壓切”邏輯，以南瑞繼保母線電壓合并單元PCS-221N-H3為例[3]，在內(nèi)部控制字投入“擴(kuò)大內(nèi)橋方式”下， SMV發(fā)布的“Ⅱ母電壓”實(shí)際就是按照內(nèi)橋位置自動(dòng)切換獲取Ⅰ母或Ⅲ母電壓，邏輯見表1。在該方式下，電壓并列只需要配置一個(gè)并列把手。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ母電壓包括母線三相電壓和開口三角零序電壓。

表1 “Ⅱ母電壓”切換邏輯

2 備自投配置及實(shí)現(xiàn)

由于不完全擴(kuò)大內(nèi)橋接線方式的配置不全，如果采用標(biāo)準(zhǔn)的備投邏輯，則由于前期工程中斷路器位置接入的不完整，將導(dǎo)致備投裝置無法正常充電，從而影響恢復(fù)供電。而如果采用過渡期的特殊備投邏輯，面臨著后期改擴(kuò)建成完整接線時(shí)，還需要更換備投程序，改動(dòng)二次回路，修改變電站配置說明文件等，大大增加了工作量[4]。

現(xiàn)以南瑞繼保PCS-9651針對(duì)擴(kuò)大內(nèi)橋方式的備投邏輯進(jìn)行說明[5]。該邏輯具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，可適應(yīng)過渡階段各類備投方式。在定值參數(shù)中，設(shè)置一個(gè)“進(jìn)線2開關(guān)配置”控制字。

以圖1中常見的不完全擴(kuò)大內(nèi)橋方式為例。在進(jìn)線2開關(guān)和電流互感器未配置的情況下，“進(jìn)線2開關(guān)配置”控制字設(shè)置為0，則備自投邏輯見表2。

表2 不完全擴(kuò)大內(nèi)橋方式下備自投邏輯

針對(duì)表2中邏輯作簡(jiǎn)單說明：

方式一：101、100、102均在合位。母線失壓，跳開進(jìn)線1合進(jìn)線2。但由于無進(jìn)線2開關(guān)，所以該方式備投是無效的。

方式二：100、102在合位，101在分位。母線1、母線3均有壓。進(jìn)線1線路有壓(可選擇是否判別Ux)。充電完成后，母線失壓跳開進(jìn)線2開關(guān)，合備用電源進(jìn)線1開關(guān)，完成恢復(fù)供電。由于沒有配置進(jìn)線2開關(guān)，此時(shí)內(nèi)橋2開關(guān)102通過母線直接與進(jìn)線2相連，且在無3號(hào)主變的情況下，Ⅱ母只是起到短接102和進(jìn)線2的作用，即可以把102作為進(jìn)線2的斷路器處理。該邏輯下，備投動(dòng)作行為為跳開102，確認(rèn)跳開且母線無壓后，合101。

方式三：101、102在合位，100在分位。母線1、母線3均有壓。充電完成后，母線1失壓，跳開101，合100；母線3失壓則跳開102，合100。

方式四：101、100在合位，102在分位。母線1、母線3均有壓。充電完成后，母線1失壓，跳開101，合102；母線3失壓則備投無效，不動(dòng)作。

為適應(yīng)部分新建變電站負(fù)荷較小，進(jìn)線2未配置，考慮到兩臺(tái)主變長期運(yùn)行變壓器損耗較大，現(xiàn)場(chǎng)初期只安裝了一臺(tái)主變的情況，該備投邏輯又延伸擴(kuò)展了方式五和方式六。

方式五：101在合位，100和102均在分位，即現(xiàn)場(chǎng)只有1號(hào)主變運(yùn)行。母線1有壓。進(jìn)線2線路有壓(可選擇是否判別Ux)。充電完成后，母線1失壓，跳101，合100以及102。

方式六：102在合位，101和100均在分位，即現(xiàn)場(chǎng)只有2號(hào)主變運(yùn)行。母線2有壓。進(jìn)線1線路有壓(可選擇是否判別Ux)。充電完成后，母線2失壓，跳102，合100以及101。

方式七和方式八考慮現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)有3號(hào)主變且處于備用，進(jìn)線2開關(guān)已配置的情況。因此在這里不再贅述。

以上幾種備投邏輯，基本解決了不完全擴(kuò)大內(nèi)橋接線下，各種運(yùn)行方式的備投問題。且在后期擴(kuò)建中無需更改程序，具有明顯的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

3 主變動(dòng)作閉鎖備投問題

為滿足線路和變電站內(nèi)設(shè)備單一故障不引起全站停電的要求，主變本體故障差動(dòng)保護(hù)正確動(dòng)作后，不能簡(jiǎn)單閉鎖備自投裝置。備投裝置應(yīng)該通過綜合邏輯判斷，按照不同的運(yùn)行方式正確地選擇閉鎖邏輯。

如圖2虛端子設(shè)計(jì)，主變保護(hù)出口對(duì)應(yīng)備投GOOSE訂閱對(duì)應(yīng)的主變保護(hù)動(dòng)作。以方式三為例，101、102在合位，100在分位。當(dāng)1號(hào)主變動(dòng)作跳開101時(shí)，母線1失壓，誤合100，造成事故擴(kuò)大。在該虛端子下，“1號(hào)主變動(dòng)作”或“2號(hào)主變動(dòng)作”均對(duì)備自投有放電作用從而滿足閉鎖要求?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中通常通過主變保護(hù)與備投保護(hù)在過程層交換機(jī)中實(shí)現(xiàn)GOOSE信息的發(fā)布與訂閱。而主變保護(hù)通過跳閘矩陣的整定來實(shí)現(xiàn)保護(hù)對(duì)出口GOOSE的控制。

圖2 備自投裝置典型訂閱虛端子

4 聯(lián)跳問題

在現(xiàn)場(chǎng)中低壓側(cè)有光伏等小電源間隔接入的情況下，要求主變保護(hù)或者備投保護(hù)動(dòng)作的情況下聯(lián)跳該間隔[6]。考慮到光伏間隔基本為常規(guī)配置，即常規(guī)采樣常規(guī)跳閘，在硬件上不支持過程層的配置?，F(xiàn)場(chǎng)通過主變中低壓側(cè)的智能終端接收聯(lián)跳GOOSE，如圖3的虛端子所示。110 kV備自投GOOSE出口至主變中壓側(cè)的合智一體裝置，將合智一體的遙跳出口硬接點(diǎn)(備用接點(diǎn))通過電纜接到小電源間隔的操作回路來實(shí)現(xiàn)聯(lián)調(diào)功能。這種方式過程層只需新增備自投保護(hù)到中壓側(cè)合智一體的光纜(或者可以通過組網(wǎng)實(shí)現(xiàn))，修改主變中壓側(cè)合智一體的GOOSE訂閱配置，簡(jiǎn)單且風(fēng)險(xiǎn)低。如果是主變保護(hù)聯(lián)跳小電源，可以通過跳閘矩陣的整定來實(shí)現(xiàn)保護(hù)對(duì)聯(lián)跳出口GOOSE的控制。

圖3 聯(lián)跳中壓側(cè)典型虛端子

5 結(jié)語

針對(duì)一次接線為不完全擴(kuò)大內(nèi)橋方式的變電站在初期建設(shè)時(shí)，開關(guān)設(shè)備等不完整配置的情況，本文提出了一些工程實(shí)際中常見的需要注意的問題。從電壓并列、備投邏輯實(shí)現(xiàn)、分方式閉鎖以及聯(lián)跳小電源等方面提出了解決方案。這些技術(shù)方案已經(jīng)在安徽等省內(nèi)的變電站中得到廣泛應(yīng)用，提高了這些地區(qū)變電站分期建設(shè)的靈活性和適應(yīng)性。