CN101364746A - 变电站进线断路器自适应式备用电源自投方案 - Google Patents

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CN101364746A CNA2008100589400A CN200810058940A CN101364746A CN 101364746 A CN101364746 A CN 101364746A CN A2008100589400 A CNA2008100589400 A CN A2008100589400A CN 200810058940 A CN200810058940 A CN 200810058940A CN 101364746 A CN101364746 A CN 101364746A
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李国友
孙建华
姚捷
黄文载
徐飞
匡华
崔吉方
杨俊宏
阳家书
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Abstract

变电站进线断路器自适应式备用电源自投方案，将目前电力系统应用的备自投作用断路器对象归纳为两类：一类是电源型，另一类是中间联络型；其特征在于对于110kV及以下电压等级变电站不管主接线形式如何，均可采用四种工作方式完成备自投装置自适应备投功能，同时可以通过保护定值整定有选择性地投退四种备自投工作方式和判别电压互感器一次接线方式，还可通过定值整定和外部压板投退实现联络断路器状态的判别。新方案最大限度减少现有应用设备的改造成本，具有应用推广价值，采用该方案的备自投装置可以在不同接线不同运行方式下自适应运行，无需操作人员操作备自投装置，保证了用户供电可靠性。

Description

变电站进线断路器自适应式备用电源自投方案
技术领域
本发明涉及电力系统自动化装置领域，特别是涉及一种用于电力系统110kV及以下变电站使用的微机型进线断路器自适应式备用电源自投方案。
背景技术
为提高供电可靠性，最大限度减少对用户的停电时间，电力系统普遍采用备用电源自动投入装置(以下简称备自投装置)。由于变电站母线主接线方式在设计时要充分考虑变电站在电网中的地理位置、投资成本、供电可靠性等各方面的相关因素，因此110kV及以下变电站母线主接线方式多种多样，常见的有单母分段、双母线、桥形接线等方式；同样因投资成本及安装位置等因素制约，电压互感器一次接线位置也各不相同，造成备自投装置电压模拟量输入方式也不同；同一种母线接线方式下，因系统变化及检修的需要，又有几种不同运行方式(例如双母线接线方式下，当其中一条母线检修时，此时运行方式变为单母线方式)。此时为适应一次运行方式的变化，备自投装置也需要随之变化为不同的运行方式。
虽然目前应用中的微机备自投装置功能已比较完善，但仍普遍存在以下问题：①各备自投厂家动作逻辑各不相同，面对同一工程，不同厂家处理的方法往往不同，给运行人员操作及检修人员维护装置都带来负担；②装置型号通用性差，即使对于同一厂家，不同变电站工程需订购不同型号产品；③装置自适应性差，各厂家基本上都是设定几种固定的备投方式，当变电站一次运行方式变化时，要在这几种固定备投方式中进行切换，但厂家毕竟不是电网运行单位，实际上难以把各种运行方式考虑全面。
因此，开发出一种可应用于各种类型的变电站一次接线，同时又可自适应变电站一次运行方式变化的微机备自投装置是很必要的。
发明内容
本发明提供一种应用于各种类型的变电站一次接线，同时又可自适应变电站一次运行方式变化的变电站进线断路器自适应式备用电源自投方案。使用该方案的备自投装置可以在不同接线、不同运行方式下自适应运行，无需操作人员操作备自投装置。
通过分析比较目前电力系统应用的110kV及以下电压等级的常见母线接线方式，将备自投作用的断路器对象归纳为两类：一类是电源型，各种主接线都必须至少有两个电源才能实现备投；另一类是中间联络型，包括各种联络、分段、母联断路器，这类断路器只有一个，甚至部分情况下没有(如单母线接线方式下)。两种类型的接线可以用图1表示。对于图1中的电压互感器标准接线而言，实际接线会因场地及设计原则有所删减，但变电站一旦运行后其状态就固定不变，因此可在装置中用通过相关定值整定的方法表示；但对于联络断路器(尤其是双母接线方式下)来说，其实际运行方式多种多样，因此可以通过定值整定与相应的压板投切相结合的方法来表达。有了以上两个关键设计，再配合相关逻辑判据设定，备自投装置就可实现自适应运行。
由以上思路按以下技术方案来设计备自投：110kV及以下电压等级变电站不管主接线形式如何，均可采用四种工作方式完成备自投装置自适应备投功能，同时可以通过保护定值整定有选择性地投退四种备自投工作方式和判别电压互感器一次接线方式，还可通过定值整定和外部压板投退实现联络断路器状态的判别。
方案中线路电压检查定值控制字FxL用于控制备自投逻辑是否检查线路电压；检本段或两段母线电压的方式控制字为M，当M＝0，检两段，当M＝1，检本段；FL1、FL2、M三个控制字，可以判断有、无线路TV及桥接线母线TV在线路侧的一次接线形式；Fx(x＝1～4)控制字用于四种备自投工作方式的整定投退。另外在装置外部电路设置联络断路器状态压板L，用于判断是否使用联络断路器，联络开关停用时，断开L硬压板(即L＝0)，如系统本无联络开关时，整定L＝0。
变电站进线断路器自适应式备用电源自投方案，其中涉及联络型断路器的备自投有两种：即方式1(FS1)：II母暗备用，方式2(FS2)：I母暗备用。
1)方式1(FS1)相关判据如下：
(1)充电条件为：①I、II母均有压；②1DL、2DL在合位，3DL在分位；③方式控制位F1为1，无任何放电条件；④联络断路器控制字L＝1。
(2)放电条件为：①手跳1DL或2DL，保持跳闸脉冲300ms；②3DL在合位；③如果方式控制位FXL2＝1时，满足II回线路无压达30s；④备自投装置退出运行；⑤主变保护闭锁备自投；⑥母差保护闭锁备自投。
(3)备自投具体动作过程为：当满足FS1充电完成、In1无流、II母有压情况下，①若I母无压，备自投即起动，延时TT1后，跳1DL；②若1DL在跳位，且1DL的跳闸信号持续存在(有效时间为300ms再加上HT3的时间)，此时经300ms延时后，启动备自投，再延时HT3后，合3DL。
2)方式2(FS2)相关判据如下：
(1)充电条件为：①I、II母均有压；②1DL、2DL在合位，3DL在分位；③方式控制位F2＝1，无任何放电条件；④联络断路器控制字L＝1。
(2)放电条件为：①手跳1DL或2DL，保持跳闸脉冲300ms；②3DL在合位；③如果方式控制位FXL1＝1时，满足I回线路无压达30s；④备自投装置退出运行；⑤主变保护闭锁备自投；⑥母差保护闭锁备自投。
(3)备自投具体动作过程为：当满足FS2充电完成、In2无流、I母有压情况下，①若II母无压，备自投即起动，延时TT2到后，跳2DL；②若2DL在跳位，且2DL的跳闸信号持续存在(有效时间为300ms再加上HT3的时间)，经300ms延时后启动备自投，再延时HT3后，合3DL。
涉及电源型断路器的备自投也有两种：即方式3(FS3)：2DL明备用，方式4(FS4)：1DL明备用。
1)其中方式3(FS3)相关判据如下：
(1)充电条件为：①方式控制位F3＝1，无任何放电条件；②根据控制字M选择II母有压或者I、II母同时有压；③1DL在合位，2DL在分位；④若有联络断路器(即控制字L＝1)，3DL在合位。
(2)放电条件为：①手跳1DL或3DL，保持跳闸脉冲300ms；②2DL在合位；③Ux2检查投入时Ux2无压时间达到30s；④备自投装置退出运行；⑤母差保护闭锁备自投。
(3)备自投具体动作过程为：当满足FS3充电完成、In1无流、Ux2检查投入时Ux2有压条件时，①若根据控制字M判I母失压或I、II母同时失压，备自投即起动，延时TT1后跳开1DL；②若备自投起动后，若判
断1DL在分位并再延时300ms，同时还要满足1DL的跳闸信号持续存在(有效时间为300ms再加上HT2的时间)的条件后，再延时HT2，合2DL。
2)方式4(FS4)相关判据如下：
(1)充电条件为：①方式控制位F4＝1，无任何放电条件；②根据控制字M选择I母有压或者I、II母同时有压；③2DL在合位，1DL在分位；④若有联络断路器(即控制字L＝1)，3DL在合位。
(2)放电条件为：①手跳2DL或3DL，保持跳闸脉冲300ms；②1DL在合位；③Ux1检查投入时Ux1无压时间达到30s；④备自投装置退出运行；⑤母差保护闭锁备自投。
(3)备自投具体动作过程为：当满足FS4充电完成、In2无流、Ux1检查投入时Ux1有压条件时，①若根据控制字M判II母失压或I、II母同时失压，备自投即起动，延时TT2后跳开2DL；②若备自投起动后，若判断2DL在分位并延时300ms，同时还要满足2DL的跳闸信号持续存在(有效时间为300ms再加上HT1的时间)的条件后，再延时HT1，合1DL。
采用新方案的微机型备自投装置在实现设计功能的前提下，硬件结构及二次接线方式与目前主流厂家产品基本一致，最大限度减少现有应用设备的改造成本，具有应用推广价值。实现了使用该方案的备自投装置可以在不同接线不同运行方式下自适应运行，无需操作人员操作备自投装置，保证用户供电可靠性。
附图说明
图1是备自投作用的断路器接线形式图；
图2是备自投工作原理流程图；
图3是备自投充放电逻辑图；
图4是联络断路器备自投动作逻辑图；
图5是进线断路器备自投动作逻辑图。
在图1～5中，1DL、2DL代表电源型#1断路器、#2断路器，3DL代表中间联络型#3断路器；变压器T1、T2代表变电站的两台变压器；IM、IIM代表I母线、II母线，L1、L2代表进线1、进线2；BBS表示变压器保护闭锁(桥接线使用)；MBS代表母线保护闭锁；1TJ、2TJ分别为1DL、2DL的跳闸继电器；1HJ、2HJ、3HJ分别为1DL、2DL、3DL的合闸继电器；接xDLSTJ(xDL断路器手跳继电器，x＝1或2或3)的时间电路为保持300ms，接xDLTWJ(xDL断路器跳闸位置继电器，x＝1或2或3)的时间电路为延时300ms；HTx表示x断路器(x＝1或2或3)合闸延时时间，TTx表示x断路器(x＝1或2或3)跳闸延时时间。
备自投装置保护定值控制字中对四种备自投工作方式、电压互感器一次接线方式、联络断路器有无等进行了整定设置。线路电压检查定值控制字FxL用于控制备自投逻辑是否检查线路电压；联络开关停用时，断开L硬压板(即L＝0)，如系统本无联络开关时，整定L＝0；检本段或两段母线电压的方式控制字为M，当M＝0，检两段，当M＝1，检本段；FL1、FL2、M三个控制字，可以判断有、无线路TV及桥接线母线TV在线路侧的一次接线形式；Fx(x＝1～4)控制字用于四种备自投工作方式的整定投退。在备自投装置外部电路中设置了判断有无联络断路器的硬压板(L)。
具体实施方式
通过分析比较目前电力系统应用的110kV及以下电压等级的常见母线接线方式，将备自投作用的断路器对象归纳为两类：一类是电源型，另一类是中间联络型。两种类型的备投方式可用图1表示。
下面结合图1～5，对本发明提供的进线断路器自适应式备用电源自投方案做详细说明。
首先介绍一下方案保护定值整定中几个相关控制字。线路电压检查定值控制字FxL用于控制备自投逻辑是否检查线路电压(Ux1、Ux2)，当现场无母线电压互感器时，备自投装置将不检查线路电压；Inx(其中x＝1或2)表示x进线侧的电流定值；Umx(其中x＝1或2)表示x母线电压；QK表示投切开关；联络开关停用时，断开L硬压板(即L＝0)，如系统本无联络开关时，整定L＝0；检本段或两段母线电压的方式控制字为M，当M＝0，检两段，当M＝1，检本段；运用FL1、FL2、M三个控制字，可以判断有、无线路TV及桥接线母线TV在线路侧的一次接线形式。另外，Fx(x＝1～4)控制字用于四种备自投工作方式的整定投退。
参照图2备自投装置工作原理流程是：当装置复归或上电完成初始化后，从定值存储区取相关控制字。保护定值中主要是线路电压检查定值控制字FLx(x＝1或2)用于控制备自投逻辑是否检查线路电压(Ux1、Ux2)，当现场无母线电压互感器时，备自投装置将不检查线路电压；检本段或两段母线电压的方式控制字M，当M＝0，检两段，当M＝1，检本段；FL1、FL2、M三个控制字，用于判断有、无线路TV及桥接线母线TV在线路侧的一次接线形式；Fx(x＝1～4)四个控制字用于四种备投方式的投退控制。接下来备自投装置输入相关开关量，主要是L及QK硬压板状态(分别用于判断有无联络断路器、投切备自投装置)、xDLTWJ状态(用于判断xDL跳闸位置)、xDLSTJ(用于判断是否手动操作xDL)、MBS闭锁信号(母差保护闭锁)、BBS闭锁信号(变压器保护闭锁)。交流模拟量输入主要是电压和电流模拟量输入，即I母电压量3个(即UA1、UB1、UC1)反映了I母A、B、C三相电压，II母电压量3个(即UA2、UB2、UC2)反映了II母A、B、C三相电压，线路电压量2个(即UL1、UL2)反映线路电压，进线1(L1)、进线2(L2)的电流量2个(In1、In2)。再接下来，装置按照预先设定的备自投充放电及动作逻辑进行工作，如果满足备自投动作条件，则输出开关量控制相关断路器合闸与分闸。
本方案中不管主接线形式，根据断路器两种类型归类方法，导出四种备自投工作方式，各种方式均对应充放电过程和两种备自投动作过程逻辑图即图3、图4、图5。
下面重点介绍4种方式下备自投充放电及动作逻辑原理。
1、中间联络断路器备自投逻辑(两段母线互为暗备用)
联络断路器备自投包括两种：方式1(FS1)：II母暗备用，方式2(FS2)：I母暗备用。它们的充放电条件相同，动作过程不同。
1.1两种方式的充放电条件(参照图3)：
1.1.1以下条件同时满足则充电：①I、II母均有压；②1DL、2DL在合位，3DL在分位；③方式控制位F1或F2为1，无任何放电条件；④联络断路器控制字L＝1。
1.1.2以下条件任一满足则放电：①手跳1DL或2DL，保持跳闸脉冲300ms；②3DL在合位；③I或II回线路无压达30s；④备自投装置退出运行；⑤主变保护闭锁备自投；⑥母差保护闭锁备自投。
1.2两种方式的备自投动作过程(参照图4)：
1.2.1方式1(II母暗备用)情况下，当满足FS1充电完成、In1无流、II母有压条件时，①若I母无压，备自投即起动，延时TT1后，跳1DL；②若1DL在跳位，且1DL的跳闸信号持续存在(有效时间为300ms再加上HT3的时间)，此时经300ms延时后，启动备自投，再延时HT3后，合3DL。
1.2.2方式2(I母暗备用)情况下，当满足FS2充电完成、In2无流、I母有压条件时，①若II母无压，备自投即起动，延时TT2到后，跳2DL；②若2DL在跳位，且2DL的跳闸信号持续存在(有效时间为300ms再加上HT3的时间)，经300ms延时后启动备自投，再延时HT3后，合3DL。
2、进线断路器备自投(两个进线断路器互为明备用)
进线断路器备自投包括两种：方式3(FS3)：2DL明备用，方式4(FS4)：1DL明备用。
2.1方式3逻辑介绍(1DL运行，2DL备用)
2.1.1以下条件同时满足则充电(参照图3)：①方式控制位F3＝1，无任何放电条件；②根据控制字M选择II母有压或者I、II母同时有压；③1DL在合位，2DL在分位；④若有联络断路器(即控制字L＝1)，3DL在合位。
以下条件任一满足则放电(参照图3)：①手跳1DL或3DL，保持跳闸脉冲300ms；②2DL在合位；③Ux2检查投入时Ux2无压时间达到30s；④备自投装置退出运行；⑤母差保护闭锁备自投。
2.1.2方式3备自投动作逻辑(参照图5)：
当满足FS3充电完成、In1无流、Ux2检查投入时Ux2有压条件时，①若根据控制字M判I母失压或I、II母同时失压，备自投即起动，延时TT1后跳开1DL；②若备自投起动后，若判断1DL在分位并再延时300ms，同时还要满足1DL的跳闸信号持续存在(有效时间为300ms再加上HT2的时间)的条件后，再延时HT2，合2DL。
2.2方式4逻辑介绍(2DL运行，1DL备用)
2.2.1以下条件同时满足则充电(参照图3)：①方式控制位F4＝1，无任何放电条件；②根据控制字M选择I母有压或者I、II母同时有压；③2DL在合位，1DL在分位；④若有联络断路器(即控制字L＝1)，3DL在合位。
以下条件任一满足则放电(参照图3)：①手跳2DL或3DL，保持跳闸脉冲300ms；②1DL在合位；③Ux1检查投入时Ux1无压时间达到30s；④备自投装置退出运行；⑤母差保护闭锁备自投。
2.2.2方式4备自投动作逻辑(参照图5)：
当满足FS4充电完成、In2无流、Ux1检查投入时Ux1有压条件时，①若根据控制字M判II母失压或I、II母同时失压，备自投即起动，延时TT2后跳开2DL；②若备自投起动后，若判断2DL在分位并延时300ms，同时还要满足2DL的跳闸信号持续存在(有效时间为300ms再加上HT1的时间)的条件后，再延时HT1，合1DL。

Claims (5)

1、变电站进线断路器自适应式备用电源自投方案，将目前电力系统应用的备自投作用断路器对象归纳为两类：一类是电源型，另一类是中间联络型；其特征在于对于110kV及以下电压等级变电站不管主接线形式如何，均可采用四种工作方式完成备自投装置自适应备投功能，同时可以通过保护定值整定有选择性地投退四种备自投工作方式和判别电压互感器一次接线方式，还可通过定值整定和外部压板投退实现联络断路器状态的判别。
2、根据权利要求1所述的变电站进线断路器自适应式备用电源自投方案，其特征在于四种备自投工作方式中涉及联络型断路器的备自投有两种：即方式1(FS1)：II母暗备用，方式2(FS2)：I母暗备用，
1)其中方式1(FS1)相关判据如下：
(1)充电条件为：①I、II母均有压；②1DL、2DL在合位，3DL在分位；③方式控制位F1为1，无任何放电条件；④联络断路器控制字L＝1；
(2)放电条件为：①手跳1DL或2DL，保持跳闸脉冲300ms；②3DL在合位；③如果方式控制位FXL2＝1时，满足II回线路无压达30s；④备自投装置退出运行；⑤主变保护闭锁备自投；⑥母差保护闭锁备自投；
(3)备自投具体动作过程为：当满足FS1充电完成、In1无流、II母有压情况下，①若I母无压，备自投即起动，延时TT1后，跳1DL；②若1DL在跳位，且1DL的跳闸信号持续存在(有效时间为300ms再加上HT3的时间)，此时经300ms延时后，启动备自投，再延时HT3后，合3DL；
2)方式2(FS2)相关判据如下：
(1)充电条件为：①I、II母均有压；②1DL、2DL在合位，3DL在分位；③方式控制位F2＝1，无任何放电条件；④联络断路器控制字L＝1；
(2)放电条件为：①手跳1DL或2DL，保持跳闸脉冲300ms；②3DL在合位；③如果方式控制位FXL1＝1时，满足I回线路无压达30s；④备自投装置退出运行；⑤主变保护闭锁备自投；⑥母差保护闭锁备自投；
(3)备自投具体动作过程为：当满足FS2充电完成、In2无流、I母有压情况下，①若II母无压，备自投即起动，延时TT2到后，跳2DL；②若2DL在跳位，且2DL的跳闸信号持续存在(有效时间为300ms再加上HT3的时间)，经300ms延时后启动备自投，再延时HT3后，合3DL。
3、根据权利要求1所述的变电站进线断路器自适应式备用电源自投方案，其特征在于用备自投工作方式中涉及电源型断路器的备自投有两种：即方式3(FS3)：2DL明备用，方式4(FS4)：1DL明备用；
1)其中方式3(FS3)相关判据如下：
(1)充电条件为：①方式控制位F3＝1，无任何放电条件；②根据控制字M选择II母有压或者I、II母同时有压；③1DL在合位，2DL在分位；④若有联络断路器(即控制字L＝1)，3DL在合位；
(2)放电条件为：①手跳1DL或3DL，保持跳闸脉冲300ms；②2DL在合位；③Ux2检查投入时Ux2无压时间达到30s；④备自投装置退出运行；⑤母差保护闭锁备自投；
(3)备自投具体动作过程为：当满足FS3充电完成、In1无流、Ux2检查投入时Ux2有压条件时，①若根据控制字M判I母失压或I、II母同时失压，备自投即起动，延时TT1后跳开1DL；②若备自投起动后，若判断1DL在分位并再延时300ms，同时还要满足1DL的跳闸信号持续存在(有效时间为300ms再加上HT2的时间)的条件后，再延时HT2，合2DL；
2)方式4(FS4)相关判据如下：
(1)充电条件为：①方式控制位F4＝1，无任何放电条件；②根据控制字M选择I母有压或者I、II母同时有压；③2DL在合位，1DL在分位；④若有联络断路器(即控制字L＝1)，3DL在合位；
(2)放电条件为：①手跳2DL或3DL，保持跳闸脉冲300ms；②1DL在合位；③Ux1检查投入时Ux1无压时间达到30s；④备自投装置退出运行；⑤母差保护闭锁备自投；
(3)备自投具体动作过程为：当满足FS4充电完成、In2无流、Ux1检查投入时Ux1有压条件时，①若根据控制字M判II母失压或I、II母同时失压，备自投即起动，延时TT2后跳开2DL；②若备自投起动后，若判断2DL在分位并延时300ms，同时还要满足2DL的跳闸信号持续存在(有效时间为300ms再加上HT1的时间)的条件后，再延时HT1，合1DL。
4、根据权利要求1所述的变电站进线断路器自适应式备用电源自投方案，其特征在于备自投装置保护定值控制字中对四种备自投工作方式、电压互感器一次接线方式、联络断路器有无等进行了整定设置；线路电压检查定值控制字FxL用于控制备自投逻辑是否检查线路电压；联络开关停用时，断开L硬压板(即L＝0)，如系统本无联络开关时，整定L＝0；检本段或两段母线电压的方式控制字为M，当M＝0，检两段，当M＝1，检本段；FL1、FL2、M三个控制字，可以判断有、无线路TV及桥接线母线TV在线路侧的一次接线形式；Fx(x＝1～4)控制字用于四种备自投工作方式的整定投退。
5、根据权利要求1所述的变电站进线断路器自适应式备用电源自投方案，其特征在于备自投装置外部电路中设置了判断有无联络断路器的硬压板(L)。
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