CN101917056B - 500kV站的220kV母线开关备自投方法 - Google Patents

Abstract

一种500kV变电站的220kV母线开关备自投方法，其是在达到备自投装置的启动条件时，启动备自投装置，并跳开主变的变中开关，然后在预设主变变中开关跳闸等待延时内检测变中开关是否分位，即检测变中开关是否成功跳开，若是，自优先级从高到低的顺序依次闭合满足备自投条件的备自投开关，直至备自投成功或者对所有优先级都判定完成后备自投失败。本发明方案适应性强，可配置于常规的500kV站点中，可适用于各种灵活的运行方式，解决了以往备自投装置受制于站点及运行方式的缺陷，对于实际运行中的各种可能的运行方式均能发挥作用，提高了电网供电的可靠性。

Description

500kV站的220kV母线开关备自投方法

技术领域

本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，特别涉及一种500kV站的220kV母线开关备自投方法。

背景技术

随着南方电网西电东送容量的不断提升，电网内电源和电网建设的高速发展，电网的短路电流问题日益严峻，在负荷中心地区500kV变电站的220kV侧短路电流大幅超标，而且还存在较为严重的电网结构性限电问题。为了有效降低短路电流，优化潮流分布，不得不在越来越多的区域采取解环分区的供电方式，虽然通过变电站母线分列运行、联络线热备用等方式实现分区供电可以有效地降低相关站点的短路电流问题，但却降低了站点的供电可靠性，给电网运行带来了不同程度的风险。为了解决上述问题，电网已在主网配置备自投装置，以提高分区站点的供电可靠性。近几年来，220kV以上的主网装设了大量的备自投设备，这些备自投装置发挥着重要的保供电作用。

但是，由于建设时期的不同，厂家、以及站点的逻辑功能设计的不同，备自投装置有着较大的设计差异，都是针对具体变电站建设，既难以推广，对系统运行方式的适应性也非常有限，对于不同的运行方式需要分别设计相对应的不同的备自投装置，给备自投装置的运行管理工作带来了较大的难度和工作量，亟待加强完善其设计标准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种500kV站的220kV母线开关标准化备自投方法，其可以适用于500kV站220kV常规的主接线形式，并对于实际运行中各种可能的运行方式均能发挥作用，提高电网供电的可靠性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种500kV站的220kV母线开关备自投方法，包括步骤：

判断是否满足备自投装置的启动条件；

若满足，启动备自投装置，并跳开变中开关；

在预设主变变中开关跳闸等待延时内检测主变变中开关是否分位；

若是，自优先级从高到低的顺序依次闭合满足备自投条件的备自投开关，直至备自投成功或者对所有优先级都判定完成后备自投失败，所述自优先级从高到低的顺序依次闭合满足备自投条件的备自投开关、直至备自投成功或者对所有优先级都判定完成后备自投失败的过程具体包括：

令当前备自投优先级为最高优先级；

判断该当前备自投优先级对应的备自投开关是否在分位且无检修信号；

若否，将下一级优先级设定为当前备自投优先级，返回所述判断该当前备自投优先级对应的备自投开关是否在分位且无检修信号的步骤；

若是，在预设备自投两侧母线同期等待延时内检测判断该备自投开关是否满足备自投条件，若满足，合该备自投开关，并在预设备自投开关合闸等待延时内检测该备自投开关的位置是否为合位且两侧母线是否有压，若是，判定备自投成功，若否，将下一级优先级设定为当前备自投优先级，返回所述判断该当前备自投优先级对应的备自投开关是否在分位且无检修信号的步骤。

根据上述本发明的方案，其是在达到备自投装置的启动条件时，启动备自投装置，并跳开主变的变中开关，然后在预设主变变中开关跳闸等待延时内检测变中开关是否分位，即检测变中开关是否成功跳开，若是，自优先级从高到低的顺序依次闭合满足备自投条件的备自投开关，直至备自投成功或者对所有优先级都判定完成后备自投失败。本发明方案适应性强，可配置于常规的500kV站点中，可适用于各种灵活的运行方式，解决了以往备自投装置受制于站点及运行方式的缺陷，对于实际运行中的各种可能的运行方式均能发挥作用，提高了电网供电的可靠性。

附图说明

图1是500kV站220kV侧的电气简化接线示意图(双母线双分段带双旁路)；

图2是本发明的500kV站的220kV母线开关备自投方法的流程示意图；

图3是本发明方案中主变开关的投运状态的逻辑示意图；

图4是本发明方案实施例的逻辑时序示意图。

具体实施方式

对于以下送负荷为主的500kV站，其220kV侧主接线形式各不相同，常规的有双母线双分段带旁路(其简化接线示意图如图1所示)、双母线双分段、双母线单分段以及双母线等各种形式，在各种主接线形式下，其220kV母线的主供电源均是该站的各台主变。

据此，本发明旨在设计提供一种500kV站的220kV母线开关备自投方法，其可以适用于500kV站的220kV侧各种常规的主接线形式，并且可以作为一种标准化的备自投方法，对于实际运行中各种可能的运行方式均能发挥其作用，即，对于220kV母线分列运行的站点，当任意一台主变跳闸时，根据本发明方案，都能够尽快将220kV母线合环运行，以提高电网的可靠性。

参见图2所示，是本发明的500kV站的220kV母线开关备自投方法实施例的流程示意图，在该示例中，对其中一个自优先级从高到低的顺序依次闭合满足备自投条件的备自投开关、直至备自投成功或者对所有优先级都判定完成后备自投失败的过程的具体示例进行了详细阐述，如图2所示，其具体包括步骤：

步骤S101：判断是否满足备自投装置的启动条件，若不满足，继续检测判断是否满足备自投装置的启动条件，若满足，进入步骤S102；

步骤S102：启动备自投装置，并跳开变中开关，进入步骤S103；

步骤S103：在预设主变变中开关跳闸等待延时T_T内检测主变变中开关是否分位，若否，则可以直接进入步骤S112，判定备自投失败，若是，进入步骤S104；

步骤S104：令备自投优先级等于1，进入步骤S105；

步骤S105：判断当前备自投优先级是否大于4，若是，则可以直接进入步骤S112，判定备自投失败，若否，则进入步骤S106；

步骤S106：判断该级备自投优先级对应的备自投开关是否在分位且无检修信号，若是，则进入步骤S107，若否，则进入步骤S110；

步骤S107：在预设备自投开关两侧母线同期等待延时T_s内检测判断该备自投开关是否满足备自投条件，若满足，进入步骤S108，若不满足，进入步骤S110；

步骤S108：闭合该备自投开关，进入步骤S109；

步骤S109：在预设备自投开关合闸等待延时T_h内检测该备自投开关的位置是否为合位且两侧母线是否有压，若是，则直接进入步骤S111，可以直接判定备自投成功，若否，则进入步骤S110；

步骤S110：令备自投优先级加1，并将该加1后的备自投优先级作为当前备自投优先级，然后返回上述步骤S105；

步骤S111：判定备自投成功；

步骤S112：判定备自投失败。

此外，考虑到在将备自投设备投入使用之前，出于对安全性的考虑，还需要对备自投设备执行充电操作，因此，在上述步骤S101之前，还包括步骤：

步骤S1001：判断是否满足备自投装置的充电条件，若不满足，继续检测判断是否满足备自投装置的充电条件，若满足，进入步骤S1002；

步骤S1002：对备自投装置充电，然后进入所述步骤S101。

以下针对上述本发明方法的各步骤的具体实现过程进行详细阐述。

如上所述，本发明旨在设计提供一种500kV站的220kV母线开关备自投方法，其可以适用于500kV站的220kV侧常规的主接线形式，并且可以作为一种标准化的备自投方法，对于实际运行中各种可能的运行方式均能发挥其作用，因此，其需要考虑到各个因素，具体可从外部基本条件以及内部的逻辑等方面来考虑。

从外部基本条件上来说，本发明方案应当可以检测得知外部基本参数的变化或者相应参数，从而使备自投装置可以根据检测到的这些变化状况或者参数来做相应的动作或者调整，这些外部基本参数包括：

输入模拟量：所有主变的三相电流回路、主变变中切换后三相电压(带旁路的站点需接入最后的切换后电压节点，即变中切换后电压与旁路电压并接后)、各段220kV母线的三相电压，即，这些三相电流回路、三相电压均与备自投装置的输入模拟量的接口相连接，以使得可以将相应的电流值、电压值输入给备自投装置；

输入开关量：主变高压侧中压侧开关的位置信号、母联(分段)开关的位置信号，即，在备自投装置中设有相应的开关量接口，只要有开关位置变位发生，这些位置信号就会通过开关量接口输入给备自投装置，使得备自投装置可以及时检测到这些位置信号；

闭锁信号开入：母差和失灵动作信号、主变/旁路手跳信号、外部闭锁信号，即，在备自投装置中设有相应的闭锁信号接口，只要这些闭锁信号一产生，这些闭锁信号就会通过相应的闭锁信号接口输入给备自投装置，使得备自投装置可以及时检测到这些闭锁信号；

出口控制回路：跳主变变中及旁路开关、合母联(分段)开关，即在备自投装置中设置有相应的输出控制接口，可以通过该输出控制接口对主变变中及旁路开关、母联(分段)开关的闭合与断开进行控制；

功能压板配置：主变检修压板、元件开关检修压板、旁代压板、备自投功能压板等，其中，检修、旁代压板是用来置元件状态的：当主变检修压板投入时，认为该主变处于停运状态，不参与备自投逻辑，而电气量则可以照常显示；当元件开关检修压板投入时，认为该开关处于分位且不可控，不参与备自投逻辑；当元件旁代压板投入时，该元件的逻辑功能由旁路实现；备自投功能压板是备自投装置的逻辑功能及总出口压板，备自投功能压板退出后，闭锁备自投装置的跳合闸出口及控制逻辑功能，备自投装置异常、输入量的显示等功能可以保持正常；备自投功能压板投入后，经延时一段时间后，装置应解除闭锁，开放备自投功能。

而对于内部逻辑等方面的考虑，以下结合上述本发明的备自投方法的流程进行详细阐述。

其中，在对备自投装置充电时，可对备自投装置的充电逻辑做以下逻辑限定：

(1)备自投功能压板在投入状态；

(2)至少有两个备自投开关处于分位或者投入检修压板；

(3)至少有一个备自投开关处于分位且未投入检修压板，且该备自投开关两侧母线均有压，且该备自投开关的备自投优先级不为0；

(4)未检修的所有母线均无电气量异常；

只要上述四个条件均满足，则可以对备自投装置充电，且持续充电预设装置充电时间T_c，若上述条件均满足且持续充电时间T_c，即完成了充电过程，则判定为是正常运行方式，否则面板应显示方式不匹配的信息。上述条件可以自动适应母线检修的方式，当某段母线两侧开关检修压板投入时，装置认为该母线处于检修状态。

在备自投装置充电完成后，需要检测是否满足备自投装置的启动条件，在本发明方案中，对备自投装置的启动条件做如下设定，如果下述四个条件均满足，则可以判定主变跳闸，启动备自投装置：

(1)任意一台主变开关的状态发生变位；

(2)该主变没有出现电气量异常和HWJ异常，这里的HWJ指开关的合位信号，HWJ异常指开关有流但是位置信号在分位，即位置信号有误；

(3)该主变检修压板退出；

(4)该主变的有功功率小于预设主变变中投运定值P_ty。

此外，为了进一步确保操作的可靠性，还可以是在上述条件全满足且持续了预设装置启动延时Tq时，才判定该主变跳闸，启动备自投装置。

其中，电气量采用预设主变变中投运定值P_ty作为无有功判据，是由于500kV侧故障仅导致主变高压侧跳闸，主变中压侧有可能流过较大的容性电流，若采用无流定值判定，装置存在拒动的风险，采用无有功判据则可有效解决此问题。此外，上述判定主变开关的状态发生变位时，这里的变位是指由投运变为停运，如图3所示，是主变开关投运状态的逻辑示意图，由图可见，在主变开关同时满足下述三个条件时，可以判定该主变开关在合位，否则主变开关在分位：

(1)高压侧边开关检修压板退出、且高压侧边开关为合位，或者是，高压侧中开关检修压板退出、且高压侧中开关为合位；

(2)检修压板未退出；

(3)中压侧开关为合位。

随后，在启动备自投装置后，跳开主变变中开关，并在预设主变变中开关跳闸等待延时T_T内检测变中开关是否在分位，若是在分位，则可以进行后面的依据设定的备自投优先级来闭合对应的备自投开关的方案。

在对于备自投母线开关的优先级进行设定时，可做如下设定：将2015开关的备自投优先级Grade1设定为n＝1；将2026开关的备自投优先级Grade2设定为n＝2；将2012开关的备自投优先级Grade3设定为n＝3；将2056开关的备自投优先级Grade4设定为n＝4，在这里的设定中，数值越小，优先级越高，即在这里的设定中，n＝1时，优先级最高，n＝4时，优先级最低。

在后面的逻辑过程中，是自优先级从高到低的顺序依次判定各备自投开关是否具备备自投条件、以及闭合后能否满足备自投需求，直至备自投成功，或者所有优先级都判定完成后备自投不成功，具体的过程可如下所述：

首先使用最高优先级，即令当前备自投优先级n＝1；

然后判断该当前备自投优先级对应的备自投开关是否具备备自投条件，即该备自投开关是否在分位且没有投入检修压板；

若不满足，则对下一级优先级进行判断，即将下一级备自投优先级设定为当前备自投优先级，返回对更新后的当前备自投优先级进行是否具备备自投条件的判断；

若满足，再判断当前备自投优先级对应的备自投开关两侧的母线电压是否满足备投条件，若不满足，则对下一级优先级进行判断，即将下一级备自投优先级设定为当前备自投优先级，返回对更新后的当前备自投优先级进行是否具备备自投条件的判断，若满足，则备自投装置合上当前的备自投开关，并在预设备自投开关合闸等待延时T_h内检测该备自投开关的合位信号以及两侧母线电压，若有合位信号且有压，则判定备自投成功，若未检测到任意一项，则返回对下一级备自投优先级进行是否具备备自投条件的判断。

其中，在判断当前备自投优先级对应的备自投开关两侧的母线电压是否满足备自投条件时，可以考虑各种因素，做以下设定：只要满足下述任意一个条件，就可以判定该备自投开关两侧的母线电压是满足备自投条件的：

其一：一段母线有压、一段母线无压；

其二：两端母线均有压，且满足同期条件。

如果在预设备自投两侧母线同期等待延时T_s内未满足上述任一条件，则可以直接判定该当前备自投开关两侧的母线电压不满足备自投条件。

其中，在判定母线有压、无压时，可预先设定预设备用电源元件有压定值U₁、预设母线电压消失定值U₃，如果检测到母线电压高于U₁，则判定母线有压，如果检测到母线电压低于U₃，则判定母线无压，如果一段母线有压、而另一段母线的电压在U₁～U₃之间，则在预设备自投开关两侧母线同期等待延时T_s的时间内等待，待另一段电压低于U₃后立即备自投。

在判断母线是否满足同期条件时，可以结合预先设定的预设同期允许电压差dU_s、预设同期允许相角差dT_s来判定，如果在设定的dU_s、dT_s的范围内，则可以判定满足同期条件。

另外，出于安全性的考虑，在某些情况下，还需要对备自投装置进行放电处理，以防止对电网造成不利影响，在本发明方案中，对备自投装置的放电条件做以下设定：

(1)站点的所有主供电源、备用电源均无压；

(2)相应充电方式的备自投开关中的任意一个变为合位；

(3)相应充电方式的备自投开关均投入检修压板；

(4)运行主变的变中位置信号异常；

(5)外部信号闭锁；

(6)动作过程中，无流主供元件的开关拒动；

(7)动作过程中，所有备自投开关均拒动；

只要满足上述七个条件中的任意一个，则备自投装置放电。

在对安全性进行考虑时，同时还需要考虑到需要闭锁备自投的情形，以防止误执行备自投操作，在本发明方案中，对备自投装置的闭锁条件做以下设定，只要满足下述任一条件即可以闭锁备自投，具体包括：

(1)检测到母差保护动作或开关失灵保护动作：此时，立刻放电，闭锁备投功能，信号消失后需进行手动复归，才能重新充电，开放备投功能；

(2)备自投启动前收到任意主变手跳信号：装置立刻放电，闭锁备投功能，信号消失后等待预设闭锁开放等待延时Tb延时后自动重新充电，开放备投功能；若在启动状态下收到任意主变手跳信号，装置不放电，备投逻辑正常进行；

(3)备投功能压板退出：立刻放电，闭锁备自投功能，压板投入等待预设闭锁开放等待延时Tb延时后装置自动重新充电，开放备投功能；

(4)备投动作出口后，闭锁备投功能，手动复归后，解除闭锁，重新检测充电。

此外，在接入装置的任一开关置检修状态时，仅闭锁该开关的自投功能。

另外，本发明方案中的备自投装置还应当可以发出告警信息，以提醒操作人员出现相应的故障，本发明方案中的告警信号至少包括下述信号：

(1)主供元件TA断线——装置采样三相电流不平衡；

(2)主供元件TV断线——装置采样三相电压不平衡或主供元件三相电压低于无压值；

(3)某段母线TV断线——装置采样三相电压不平衡或母线三相电压低于无压值，在该母线两端开关检修压板投入后自动消失；

(4)某主供元件的位置信号异常——该元件有流，但开关位置在跳位，此时应闭锁该元件的动作启动逻辑，其他逻辑不变，仅在位置异常信号消失且人工复归后，装置才重新开放原主供元件的动作功能；

(5)旁代压板异常——接入同一旁母的元件，若旁代压板同时投入，装置立即告警，不闭锁备投功能，条件不满足时告警消失。

上述只是对其中的几种告警信号进行了说明，根据现场实际情况需要，也可以增加其他必需的告警信号。

如上所述的本发明的方案，是针对以下送负荷为主的常规500kV站的220kV侧的分列运行的情况，设计出的一种500kV站的220kV母线开关备自投方法，其可作为一种标准化备自投方法，适应性强，可配置于常规的500kV站点中，可适用于各种灵活的运行方式，解决了以往的备自投方式受制于站点及运行方式的缺陷，判据先进、优化，有利于整个电网的备自投装置的统一管理、运行和维护。

另外，根据如上所述的本发明的方案，可以看到，本发明方案还充分考虑到了时延的影响，设定了相应的时延定值，包括：预设装置充电时间T_C、预设装置启动延时T_q，预设主变变中开关跳闸等待延时T_T，预设备自投开关量测母线同期等待延时T_s，预设备自投开关合闸等待延时T_h，预设闭锁开放等待时间T_h。参见图4所示，是根据设定的该些时延定值确定的逻辑时序示意图。

由图4可见，在达到启动条件后，经过预设装置启动延时T_q的时间之后，跳开对应主变的变中开关，并在预设主变变中开关跳闸等待延时T_T的时间内确认主变变中开关是否确实跳开，若在T_T的时间内未检测到主变变中开关跳开，则直接判定备自投失败，若在T_T的时间内检测到，然后检测母线的电压情况，进行下一步的判断过程，在预设备自投开关两侧母线同期等待延时T_s内检测是否满足备自投条件，若满足则闭合当前备自投开关，并在预设备自投开关合闸等待延时T_h的时间内检测备自投开关是否在合位，若在合位，则备自投成功。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种500kV站的220kV母线开关备自投方法，其特征在于，包括步骤：

判断是否满足备自投装置的启动条件；

若满足，启动备自投装置，并跳开变中开关；

在预设主变变中开关跳闸等待延时内检测主变变中开关是否分位；

若是，自优先级从高到低的顺序依次闭合满足备自投条件的备自投开关，直至备自投成功或者对所有优先级都判定完成后备自投失败，

所述自优先级从高到低的顺序依次闭合满足备自投条件的备自投开关、直至备自投成功或者对所有优先级都判定完成后备自投失败的过程具体包括：

令当前备自投优先级为最高优先级；

判断该当前备自投优先级对应的备自投开关是否在分位且无检修信号；

若否，将下一级优先级设定为当前备自投优先级，返回所述判断该当前备自投优先级对应的备自投开关是否在分位且无检修信号的步骤；

若是，在预设备自投两侧母线同期等待延时内检测判断该备自投开关是否满足备自投条件，若满足，合该备自投开关，并在预设备自投开关合闸等待延时内检测该备自投开关的位置是否为合位且两侧母线是否有压，若是，判定备自投成功，若否，将下一级优先级设定为当前备自投优先级，返回所述判断该当前备自投优先级对应的备自投开关是否在分位且无检修信号的步骤。

2.根据权利要求1所述的500kV站的220kV母线开关备自投方法，其特征在于，还包括步骤：

判断是否满足备自投装置的充电条件，若满足，对备自投装置充电，然后进入所述判断是否满足备自投装置的启动条件的步骤。

3.根据权利要求2所述的500kV站的220kV母线开关备自投方法，其特征在于，在同时满足下述四个条件且持续了预设装置充电时间时，判定满足备自投的充电条件：

备自投功能压板处于投入状态；

至少有两个备自投开关处于分位或者投入检修压板；

至少有一个备自投开关处于分位且未投入检修压板、该备自投开关两侧母线均有压、且该备自投开关具有备自投优先级；

未检修的所有母线均无电气量异常。

4.根据权利要求1所述的500kV站的220kV母线开关备自投方法，其特征在于，在同时满足下述四个条件、且持续了预设装置启动延时时，判定满足备自投装置的启动条件：

任意一台主变开关的状态发生变位；

该主变没有出现电气量异常和HWJ异常；

该主变检修压板退出；

且该主变的有功功率小于预设主变变中投运定值。

5.根据权利要求4所述的500kV站的220kV母线开关备自投方法，其特征在于，在同时满足下述三个条件时，判定主变开关在合位：

高压侧边开关检修压板退出且高压侧边开关为合位、或者高压侧中开关检修压板退出且高压侧中开关为合位；

检修压板未退出；

中压侧开关为合位。

6.根据权利要求1所述的500kV站的220kV母线开关备自投方法，其特征在于，在所述预设备自投开关两侧母线同期等待延时内，该备自投开关两侧母线电压满足下述任意一个条件时，判定该备自投开关满足备自投条件：

该备自投开关的一段母线有压、一段母线无压；

该备自投开关的两端母线的运行工况满足同期条件。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的500kV站的220kV母线开关备自投方法，其特征在于，还包括，在满足下述任意一项条件时，备自投装置放电：

站点的所有主供、备供电源均无压；

相应充电方式的备自投开关中任意一个变为合位；

相应充电方式的备自投开关均投入检修压板；

运行主变的变中位置信号异常；

外部信号闭锁；

动作过程中，无流主供元件的开关拒动；

动作过程中，所有备自投开关均拒动。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的500kV站的220kV母线开关备自投方法，其特征在于，还包括：

在满足下述任意一项条件时，闭锁备自投：

a、检测到母差保护动作或者开关失灵保护动作；

b、备自投启动前接收到任意主变手跳信号；

c、备投功能压板退出；

d、备自投动作已输出；

以及

在接入装置的任一开关置于检修状态时，仅闭锁该开关的备自投功能。

9.根据权利要求1至6任意一项所述的500kV站的220kV母线开关备自投方法，其特征在于，还包括，在检测到下列任意情况时，发出报警信号：

主供元件TA断线；主供元件TV断线；某段母线TV断线；某主供元件的位置信号异常；旁代压板异常。

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