110 kV備自投裝置在智能化變電站的應(yīng)用

蘆君藝

(西山煤電集團 電力分公司，山西 太原 030053)

0 引言

110 kV變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分,隨著社會用電需求的提高,目前很多內(nèi)橋接線的110 kV變電站正在經(jīng)歷擴建為擴大內(nèi)橋接線的過程[1,2]。在過去的實踐中,110 kV備用電源投入裝置已成為電力系統(tǒng)中的重要組成部分,它可以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的監(jiān)測、保護、控制等方面的自動化和智能化,特別是在智能化變電站的應(yīng)用更加靈活[3,4]。本文將針對110 kV備自投裝置在智能化變電站中的應(yīng)用進行研究,探討備自投裝置的基本原理、在智能化變電站中的作用以及擴大內(nèi)橋接線應(yīng)用中存在的問題及解決方案。通過研究,將有助于提高智能化變電站的保護水平和運行效率,實現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

1 110 kV系統(tǒng)電氣主接線

圖1為某110 kV變電站系統(tǒng)的電氣主接線,虛線內(nèi)為遠期規(guī)劃,目前2M和3M采用導(dǎo)線連接為一個電氣連接部分。由于本變電站為受電變電站,高壓側(cè)進線全部為本站供電,低壓側(cè)出線全部為用電負(fù)荷,因此不存在穿越功率,且由于本地區(qū)氣象條件原因,線路故障頻發(fā),主變可靠性較高,不需要經(jīng)常檢修,因此該系統(tǒng)采用典型內(nèi)橋接線。具體來說:110 kV母線單母分段,進線JX1、1#主變壓器在1M運行,進線JX2、2#主變壓器在2M運行,JX1和JX2分別來自不同的兩所220 kV變電站,構(gòu)成本站的雙電源進線,提高了供電可靠性。

圖1 某110 kV變電站系統(tǒng)電氣主接線

2 二次系統(tǒng)設(shè)備配置

二次系統(tǒng)設(shè)備按照“三層兩網(wǎng)”的結(jié)構(gòu)進行配置,表1為過程層設(shè)備配置清單,每個間隔均配置了智能終端和合并單元。智能終端采集本間隔的隔離開關(guān)、斷路器的開關(guān)量信息,并對其進行控制;合并單元采集本間隔的電流、進線電壓或母線電壓等,1M間隔未配置1TV智能匯控柜,相應(yīng)功能由2TV智能匯控柜實現(xiàn)。間隔層配置一臺具有自適應(yīng)功能的110 kV備用電源投入裝置,由于本站遠期將擴建為擴大內(nèi)橋接線,因此110 kV備自投裝置需要具備相應(yīng)功能,滿足將來擴建需求。由于本站為受電站,兩條進線不設(shè)保護裝置。站控層設(shè)備有監(jiān)控主機、綜合應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)機、打印機和音響報警裝置等。

表1 過程層設(shè)備配置清單

3 備自投裝置

3.1 運行方式

方式一:JX1為主供電源,1DL為合位,JX2作為熱備用電源,2DL為分位,3DL為合位。當(dāng)JX1由于線路側(cè)失壓時,備自投裝置開始動作:首先命令1DL斷開,待收到1DL分位信號后,立即命令合上2DL,然后收到2DL合位信號,動作完畢。這樣就把供電線路由JX1切換到JX2。

方式二:JX2為主供電源,2DL為合位,JX1作為熱備用電源,1DL為分位,3DL為合位。當(dāng)JX2由于線路側(cè)失壓時,備自投裝置開始動作:首先命令2DL斷開,待收到2DL分位信號后,立即命令合上1DL,然后收到1DL合位信號,動作完畢。這樣就把供電線路由JX2切換到JX1。

方式三:兩條進線斷路器均為合位,JXl帶1#主變壓器負(fù)荷,JX2帶2#主變壓器負(fù)荷;3DL為分位,且1#主變壓器和2#主變壓器隔離開關(guān)均為合位。當(dāng)JX1線路側(cè)失壓,備自投裝置開始動作:首先命令斷開1DL,待收到1DL分位信號后,立即命令合上3DL,然后收到3DL合位信號,動作完畢。這樣就實現(xiàn)JX2帶兩臺主變壓器的負(fù)荷。當(dāng)JX2線路側(cè)失壓,備自投裝置開始動作:首先命令斷開2DL,待收到2DL分位信號后,立即命令合上3DL,然后收到3DL合位信號,動作完畢。這樣就實現(xiàn)JX1帶兩臺主變壓器的負(fù)荷。

3.2 動作過程

圖2為110 kV備自投配置圖。智能化變電站為“三層兩網(wǎng)”結(jié)構(gòu):過程層為各相關(guān)間隔的智能匯控柜,主要是柜內(nèi)的合并單元和智能終端;間隔層為備用電源自投裝置;站控層主要設(shè)備為后臺機、通信數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)機、衛(wèi)星同步時鐘和打印機等。過程層網(wǎng)絡(luò)為GOOSE網(wǎng),連接過程層和間隔層;站控層、間隔層網(wǎng)絡(luò)連接站控層和間隔層。備自投裝置通過SV網(wǎng)采集各間隔的電壓、電流采樣信號,通過GOOSE網(wǎng)采集各間隔斷路器隔離開關(guān)的分合信號,當(dāng)采集的信號符合備自投動作條件時,通過GOOSE網(wǎng)向相關(guān)智能終端發(fā)出分合閘信號,實現(xiàn)“直采直跳”,然后將相關(guān)信息通過站控層、間隔層網(wǎng)絡(luò)上傳到后臺機和通信數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)機,運行人員可以通過后臺機看到設(shè)備狀態(tài),通信數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)機將信息發(fā)送給遠方監(jiān)控,供監(jiān)控人員查看。

圖2 110 kV備自投配置

4 關(guān)于擴大內(nèi)橋接線中備自投的思考

4.1 擴大內(nèi)橋接線的運行方式

當(dāng)本站擴建為擴大內(nèi)橋接線后,可選的運行方式有9種,常用的有以下4種運行方式:

方式一:JX1通過1DL帶1#主變壓器;JX2通過2DL、4DL帶2#主變壓器和3#主變壓器;1M和2M分段3DL在熱備用。

方式二:JX1通過1DL、3DL帶1#主變壓器和2#主變壓器;JX2通過2DL帶3#主變壓器;2M和3M分段4DL在熱備用。

方式三:JX1通過1DL、3DL、4DL帶1#主變壓器、2#主變壓器和3#主變壓器;2DL在熱備用。

方式四:JX2通過2DL、3DL、4DL帶1#主變壓器、2#主變壓器和3#主變壓器;1DL在熱備用。

4.2 擴大內(nèi)橋接線備自投二次接線

由圖1可知,若由于地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展導(dǎo)致用戶負(fù)荷增長,站內(nèi)兩臺主變壓器負(fù)荷較大,需要進行擴建。擴建方案為:解開2M和3M的導(dǎo)線連接,并且擴建3#主變壓器間隔、3M間隔3TV和橋斷路器間隔4DL。擴建后的電氣主接線為擴大內(nèi)橋接線。擴大內(nèi)橋接線的運行方式多達9種,備自投的邏輯高達數(shù)十種,如果該站為常規(guī)綜合自動化站,所有新建間隔和原間隔與備自投的二次電纜都需要重新敷設(shè),工程量很大。但是在智能化變電站中,原間隔和備自投裝置的二次電纜無需改動,只需要將新建間隔匯控柜內(nèi)的合并單元和智能終端與備自投裝置連接起來即可,可見由于采用了智能化的保護配置,智能化變電站的改擴建工程變得非常簡單。

4.3 擴大內(nèi)橋接線備自投邏輯

4種常用的運行方式分別對應(yīng)不同的備自投邏輯,每種邏輯要考慮備自投充電條件、與主變壓器保護的閉鎖關(guān)系和開關(guān)拒跳等情況,才能得出正確的動作條件和放電條件,以免備自投拒動或動作于故障電流。

4.3.1 橋備自投邏輯

系統(tǒng)運行方式為方式一和方式二,采用橋備自投邏輯,以方式一為例(方式二與此類似)。動作的條件有三種:

(1) 正常狀態(tài)下,JX1無流,1M無壓,3M有壓,備自投充電正常,此時備自投動作跳開1DL,然后合3DL,動作后運行方式由方式一變?yōu)榉绞剿摹?/p>

(2) JX2無流,3M無壓,1M有壓,備自投充電正常,此時備自投動作跳2DL,2DL跳開后合上3DL,運行方式由方式一變?yōu)榉绞剿?若2DL拒跳,則備自投跳開4DL,再合上3DL,此時由于2DL拒跳,避免了合閘于JX2線路故障,將3#主變壓器隔離,能夠最大程度上保證2#主變正常運行。

(3) 如果3#主變壓器保護或高后備保護動作,無論JX2是否正確跳閘,4DL分閘后,合上3DL。

4.3.2 進線備自投邏輯

系統(tǒng)運行方式為方式三和方式四,采用進線備自投邏輯,以方式三為例(方式四與此類似)。動作條件有三種:

(1) 進線JX1無流,1M三相無壓,進線JX2線路有壓,備自投充電正常,備自投動作跳進線JX1的1DL開關(guān),判1DL開關(guān)在分位,合上進線JX2的2DL開關(guān)。若1DL開關(guān)拒跳,則繼續(xù)跳3DL開關(guān),判3DL開關(guān)分位,合上進線JX2的2DL開關(guān)。若3DL開關(guān)也拒跳,則繼續(xù)跳4DL開關(guān),判4DL開關(guān)在分位,合上進線JX2的2DL開關(guān)。

(2) l#主變壓器保護動作,判進線JX1無流、1#主變壓器三相無壓、進線JX2線路有壓、備自投充電正常,備自投動作判3DL開關(guān)在分位,合上進線JX2的2DL開關(guān)。若3DL開關(guān)拒跳,則跳4DL開關(guān),判4DL開關(guān)在分位,合上進線JX2的2DL開關(guān)。

(3) 2#主變壓器保護動作,判3M無壓、4DL開關(guān)在分位、進線JX2線路有壓、備自投充電正常,備自投動作合上進線JX2的2DL開關(guān)。

5 結(jié)束語

本文研究了智能化變電站中110 kV備自投裝置的應(yīng)用問題,并探討了擴大內(nèi)橋接線時的相關(guān)問題。在智能化變電站中,備自投裝置可以有效地實現(xiàn)自動切換和遠程控制,提高了電力系統(tǒng)的可靠性和安全性,同時也降低了操作和維護成本。然而,隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展,備自投裝置還需要不斷地適應(yīng)新技術(shù),才能更好地滿足電力系統(tǒng)的需求。因此,我們需要進一步深入探討備自投裝置在智能化變電站中的應(yīng)用,不斷創(chuàng)新和改進,推動電力系統(tǒng)的發(fā)展。