CN102055235A - 220kV变电站的220kV侧线路及母线备自投方法 - Google Patents

Abstract

220kV变电站的220kV侧线路及母线备自投方法，包括：根据一次接线情况及装置整定值判断装置是否满足线路或母联自投充电条件；若满足线路自投充电条件，充电后，判断是否满足线路自投启动条件，若满足，启动备自投装置，跳开主供线路开关，在T_T1内检测主供线路开关是否处于分位，若是，自备投优先级从高到低的顺序，在智能选切线路前提下依次闭合满足备自投条件的备投线路开关，直至备自投成功或者对所有备投优先级都判定完成后备自投失败；若满足母联自投充电条件，充电后，判断是否满足母联自投启动条件，若满足，启动备自投装置，跳开无流且低压的主供线路开关，在T_T2内检测无流且低压的主供线路开关是否处于分位，若是，在智能选切线路后合母联开关。

Description

220kV变电站的220kV侧线路及母线备自投方法

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220kV变电站的220kV侧线路及母线备自投方法。

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220kV及以上变电站的短路电流大幅超标，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装置，这些备自投装置发挥着重要的保供电作用。

但是，由于建设时期不同、厂家编程工具不一、以及站点需求的逻辑功能各异等，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，给备自投装置的验收及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

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种220kV变电站的220kV侧线路及母线标准化备自投方法，其可以适用于220kV变电站220kV侧常规的主接线形式，并对于实际运行中各种可能的运行方式均能发挥作用，适应性强，可有效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220kV变电站的220kV侧线路及母线备自投方法，包括步骤：

根据一次接线情况及装置整定值判断装置是否满足线路自投充电条件或母联自投充电条件；

若满足线路自投充电条件，充电后，判断是否满足备自投装置的线路自投启动条件，若满足，启动备自投装置，跳开主供线路开关，并在预设线路自投开关跳闸等待延时内检测主供线路开关是否处于分位，若是，自备投优先级从高到低的顺序，在智能选切线路前提下依次闭合满足备自投条件的备投线路开关，直至备自投成功或者对所有备投优先级都判定完成后备自投失败；

若满足母联自投充电条件，充电后，判断是否满足备自投装置的母联自投启动条件，若满足，启动备自投装置，跳开无流且低压的主供线路开关，并在预设母联自投开关跳闸等待延时内检测所述无流且低压的主供线路开关是否处于分位，若是，则在智能选切线路后合母联开关。

根据本发明的方案，其是在满足不同类型的备自投充电条件下，执行不同的备自投方式，适应性强，可配置于常规的220kV变电站点中，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，大大提高了电网供电的可靠性。

附图说明

图1是220kV变电站220kV侧的电气简化接线示意图(双母线带旁路)；

图2是本发明的220kV变电站的220kV侧线路及母线备自投方法的流程示意图；

图3是本发明的220kV变电站的220kV侧线路备自投方法的流程示意图；

图4是本发明的220kV变电站的220kV侧母联备自投方法的流程示意图；

图5是本发明方案实施示例中线路备自投方式下的逻辑时序示意图。

具体实施方式

对于采取分区措施的220kV变电站，其220kV侧主接线形式各不相同，常规的有双母线带旁路(其简化接线示意图如图1所示)、双母线以及双母线单分段等各种形式，在各种主接线形式下，其220kV母线的主供电源一般均是该站的220kV线路。

据此，本发明旨在设计提供一种220kV变电站的220kV侧线路及母线备自投方法，其可以适用于220kV变电站的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作用，即，对于220kV母线分列运行或采取220kV线路热备用实现分区措施的站点，当某方式下的全部工作电源跳闸时，根据本发明方案，都能够尽快将220kV母联开关或热备用线路合上，提高电网供电的可靠性。

图2是本发明的220kV变电站的220kV侧线路及母线备自投方法的流程示意图，如图2所示，本发明提供的该220kV变电站的220kV侧线路及母线备自投方法具体包括步骤：

步骤S101：根据一次接线情况及装置整定值判断装置是否满足线路备自投或母联备自投的充电条件，若满足线路备自投充电条件，进入步骤S102，若满足母联备自投充电条件，进入步骤S103；

步骤S102：按照线路自投方式充电后，判断是否满足备自投装置的线路备自投启动条件，若满足，进入步骤S104；

步骤S104：启动备自投装置，跳开主供线路开关，并在预设线路备自投开关跳闸等待延时内检测主供线路开关是否分位，若是，进入步骤S105；

步骤S105：自优先级从高到低的顺序，在智能选切线路后依次闭合满足备自投条件的备投线路开关，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；

步骤S103：按照母联自投方式充电后，判断是否满足备自投装置的母联备自投启动条件，若满足，进入步骤S106；

步骤S106：启动备自投装置，跳开无流且低压的主供线路开关，并在预设母联备自投开关跳闸等待延时内检测上述无流且低压的主供线路开关是否分位，若是，进入步骤S107；

步骤S107：在完成智能选切线路步骤后合母联开关。

根据本发明的方案，其是在满足不同类型的备自投充电条件下，执行不同的备自投方式，适应性强，可配置于常规的220kV变电站点中，该方法可应用于常规不多于6回220kV线路的220kV变电站，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，适应性强，提高了电网供电的可靠性。

如上所述，本发明旨在设计提供一种220kV变电站的220kV侧线路及母线备自投方法，其可以适用于220kV变电站的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：6回220kV线路及旁路的三相电流回路，6回220kV线路及旁路的切换后三相电压回路，6回220kV线路的线路单相电压回路，两段220kV母线的三相电压，8回负荷线路的单相电压及单相电流回路，即，这些三相电流、三相电压、单相电压等回路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：6回220kV线路及旁路开关的位置信号、母联开关的位置信号，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、线路/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220kV线路及旁路开关、合220kV线路开关、合母联开关、切负荷线路(或小电源线路，通过定值设定)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220kV线路及旁路开关、母联开关及负荷线路开关的闭合与断开进行控制；

功能压板配置：220kV线路检修压板、母联开关检修压板、旁代压板、负荷线路允切压板、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220kV线路检修压板投入时，认为该220kV线路处于检修状态，不参与备自投逻辑，而电气量则可以照常显示；当母联开关检修压板投入时，认为该开关处于检修状态，不可控，不参与备自投逻辑，且允许此时有其中一段母线无压，即处于检修状态；当某220kV线路的旁代压板投入时，该220kV线路的逻辑功能由旁路实现；负荷线路允切压板投入时，说明该负荷线路允许被切除，否则该线路不可切；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。

而从内部逻辑来说，如上所述，是通过判定其所满足的备自投条件，在满足线路备自投充电条件下，执行相应的线路备自投的方式，在满足母联备自投充电条件下，执行相应的母联备自投方式。因此，在下述说明中，就线路备自投方式与母联备自投方式分别进行说明。

首先针对线路备自投方式的内部逻辑进行说明。

参见图3所示，是本发明的220kV变电站的220kV侧线路及母线备自投方法中的线路备自投方式的实施示例的流程示意图。在该示例中，是将220kV线路分为主供组与备投组两组，当主供组工作电源全部失去时，装置按照备投优先级的顺序，在智能选切线路后，依次闭合启动前已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。

如图3所示，该线路备自投方式具体包括步骤：

步骤S201：判断是否满足备自投装置的线路自投启动条件，若不满足，继续检测判断是否满足备自投装置的线路自投启动条件，若满足，进入步骤S202；

步骤S202：启动备自投装置的线路备自投逻辑，并跳开主供组的所有运行线路开关，进入步骤S203；

步骤S203：在预设线路自投开关跳闸等待延时T_T1内检测所有主供线路开关是否处于分位，若否，则可以直接进入步骤S213，判定备自投失败，若是，进入步骤S204；

步骤S204：记录备投组中预设备投优先级的最大值为M，令当前备投优先级等于1，进入步骤S205；

步骤S205：判断当前备投优先级是否大于M，若是，则可以直接进入步骤S213，判定备自投失败，若否，则进入步骤S206；

步骤S206：判断当前备投优先级对应的备自投元件在启动前的某个预设时间点(例如启动前5s)是否在可备投状态，若是，则进入步骤S207，若否，则进入步骤S211；

步骤S207：根据运行工况判断是否需切小电源或负荷，若需要，进入步骤S208，若不需要，直接进入步骤S209；

步骤S208：切除逻辑判断所需切除的小电源和负荷，并等待预设线路自投小电源与负荷线路跳闸等待延时T_t1后，进入步骤S209；

步骤S209：闭合当前备投线路开关，进入步骤S210；

步骤S210：在预设线路自投开关合闸等待延时T_h1内检测两侧母线是否有压，若是，则直接进入步骤S212，可以直接判定备自投成功，若否，则进入步骤S211；

步骤S211：令备投优先级加1，并将该加1后的备投优先级作为当前备投优先级，然后返回上述步骤S205；

步骤S212：判定备自投成功；

步骤S213：判定备自投失败。

考虑到备自投装置应在系统满足要求时才可进入待命状态，因此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S201之前，还可以包括以下充电步骤：

步骤S2001：判断是否满足备自投装置的线路自投充电条件，若不满足，继续检测判断是否满足备自投装置的线路自投充电条件，若满足，进入步骤S2002；

步骤S2002：对备自投装置的线路备自投逻辑进行充电，然后进入所述步骤S201。

以下针对上述线路备自投方式中的各步骤的具体实现过程进行详细阐述。

针对该线路备自投方式而言，为了提高装置的适应性，在装置中预设线路组别及备投优先级，可以根据运行方式的要求对220kV线路进行灵活分组。

线路组别设置可整定为0、1或2，整定为“1”的为一组线路，整定为“2”的为另一组线路，组别为“1”、“2”的两组线路互为备投。对于不参与线路备投或未接入装置的线路间隔组别应整定为“0”。

备投优先级可整定为0、1或2。其中，“0”表示该线路间隔不参与备投；若同一组别内多于1回线路的备投优先级整定为“1”，则多回线应同时投入，并根据备投线路的回路数计算需切负荷量；若备投线路分别设为“1”和“2”，则优先投入备投优先级为“1”的线路，若不成功才再投入备投优先级为“2”的线路。

假设该站共有4回220kV线路，其中线路1、2是双回线，线路3及线路5均为单回线，分别来自不同的电源点。可做如下设定：将220kV线路1和2的组别定值设为1，因线路1、2为双回线，将其备投优先级均设置为1；220kV线路3、5的组别设为2，因线路3、5来自不同的电源点，因此只能分先后试投，可将线路3的备投优先级设置为1，线路5的备投优先级设置为2；线路4、6为备用间隔，其组别及优先级均设置为0。

在设定了线路组别及备投优先级的前提下，在对线路备自投功能充电时，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)母联检修压板退出时两段母线均有压，或母联检修压板投入时有且仅有一段母线有压；

(3)非检修状态的母联开关应在合位；

(4)其中一组线路有主供线路，另一组线路有且只有备投线路(可含有检修线路)。

当同时满足上述四个条件，且持续充电预设线路自投装置充电时间Tc1，装置即完成了线路备自投功能的充电过程，则判定为线路自投运行方式。从上述充电条件可知，本发明方案中的线路备自投逻辑可以自动适应母线检修的方式，当母联开关置于检修状态，且有一段母线有压时，装置可实现线路自投方式充电。

其中，在对主供线路、备投线路进行分析判定时，可分别做如下设定：

其一、在同时满足下述四个条件时，判定该220kV线路为主供线路：

线路的检修压板在退出状态；

线路开关在合位；

线路切换后电压≥U₁，表示本侧母线刀闸在合位，U₁为预设元件有压定值；

线路组别不为0(该条件在母联备自投功能中不使用)。

其二、在同时满足下述六个条件时，判定该220kV线路为备投线路：

线路的检修压板在退出状态；

线路开关在分位；

线路切换后电压≥U₁，表示本侧母线刀闸在合位，U₁为预设元件有压定值；

线路PT≥U₁，表示对侧开关合位且有电源；

线路组别不为0；

线路备投优先级不为0。

在备自投装置线路备自投功能充电完成后，需要检测是否满足线路自投启动条件，在本发明方案中，对备自投装置线路备自投功能的启动条件做如下设定，如果下述两个条件均满足，则可以判定主供电源失压，满足线路自投启动条件，启动备自投装置：

(1)所有运行的母线电压＜U₂₁(第一预设电压启动定值)；

(2)所有主供线路无流。

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线路自投装置启动延时T_q1时，才判定主供电源失压，启动备自投装置。

其中，上述第一预设电压启动定值U₂₁是预先设定在装置中，用以作为装置启动时的电压判据，对于无小电源的站点，U₂₁可以整定为一个较低的值，表征母线失压；对于带有小电源的站点，可适当提高U₂₁的整定值。当母线低于第一预设电压启动定值Ux，且所有主供线路无流时，装置经预设装置线路备自投启动延时T_q1延时后立即启动。

随后，在启动备自投装置后，跳开主供组中的所有线路开关，并在预设主供线路开关跳闸等待延时T_T1内检测220kV主供线路开关是否在分位，若是在分位，则可以进行后面的依据设定的备投优先级来闭合对应的备投线路开关的方案。

在接下来的逻辑过程中，首先将检测装置整定值中的可备投次数，并将之记录为M。随后是自备投优先级从高到低的顺序依次判定各备自投元件在启动前的某个预设时间点(例如启动前5s，下述过程中均以5s为示例进行说明)是否具备备自投条件、以及闭合后能否满足需求，直至备自投成功，或者所有备投优先级都判定完成后报备自投不成功，具体的过程可如下所述：

首先记录装置整定值中的可备投次数，记为M；

然后使用最高优先级，即令当前备投优先级n＝1；

然后判断当前备投优先级对应的备自投线路在启动前5s是否具备备自投条件；

若不满足，则对下一级备投优先级进行判断，即将下一级备投优先级设定为当前备投优先级，返回对更新后的当前备投优先级进行其对应的备自投线路在启动前5s是否具备备自投条件的判断；当找到可备投线路时，根据装置的接入元件情况及事故前的运行工况判断是否需要切小电源或负荷；

若需要切除小电源或负荷，则装置立即出口切除相关元件，并等待预设线路自投小电源与负荷线路跳闸等待延时T_t1，然后备自投装置合上当前的备投线路开关，并在预设线路自投开关合闸等待延时T_h1内检测两侧母线电压，若有压，则判定备自投成功，否则返回对下一级备投优先级进行其对应的备自投线路在启动前5s是否具备备自投条件的判断；

若不需要切除小电源或负荷，则装置直接合上当前的备投线路开关，并在预设线路自投开关合闸等待延时T_h1内检测两侧母线电压，若有压，则判定备自投成功，否则返回对下一级备投优先级进行其对应的备自投线路在启动前5s是否具备备自投条件的判断。

在上文中提到的切小电源或负荷的逻辑，为智能选切线路功能，具体包括切负荷对象的判定、可切量计算及需切量计算等三个方面。以下对三方面进行逐一说明，对于切负荷对象的判定具体如下：切负荷线路的优先级整定范围为0～9，0表示不切，1～8表示切负荷顺序(小的先切)，9表示小电源线路。所有负荷线路均应判别方向，流出母线为正，对于功率方向为流入母线的负荷强制判为小电源线路。切除对象应按以下原则进行确定：

a、当小电源线路的负荷线路允切压板投入时，对于线路备自投功能，装置启动后必须切除该小电源线路；对于下述的母联备自投功能，失压的小电源线路应切除，电压正常的小电源线路不应切除；

b、根据切负荷优先级判断，对于切负荷优先级设为“9”的线路单元，无论该线路是否处于投运，只要检测到该线路失压，均需先将该线路切除；

c、当需切量＞0时，应按优先级顺序切除负荷线路，直至满足“过切最少”原则；

d、任意负荷单元在其允切压板退出时，无论任何情况均不应被切除。

须特别注意的是，对于带有小电源的变电站若有110kV旁路，则该站备自投装置须接入所有小电源线路和110kV旁路间隔。110kV旁路优先级应设为9，在小电源被旁代时应投入旁路间隔的允切压板和出口压板，以确保小电源被切除。

对于切负荷对象，其表征了该站具有的总可切量，其总量即：允切压板投入、优先级整定为1～9且功率下送的所有负荷线路的正向潮流和(不含倒送)。

在计算需切负荷量时，可根据事故前全站负荷来计算，具体可以是：装置根据主供线路无流且切换后电压低于有压定值的前2s时刻的工况计算事故前全站负荷，即所有220kV线路(以流入母线为正方向)的代数和与负荷线路单元倒送功率之和，以此可以解决小电源支撑过久事故前全站负荷消失的问题；此外，由于考虑低电压等级的倒送功率值，防止了装置因切负荷量不足而导致故障扩大的问题。

计算需切负荷量需要通过事故前全站负荷与切负荷基值间的差值得到，为使本方法中设定的基值可应用于各个变电站，本发明方法提出装置应预设6个“允许切负荷基值”，共分为3组，分别设置单回线切负荷基值和双回线切负荷基值(在设计阶段需将双回线接入同组间隔)。装置根据事故前备投线路的运行工况自动选择相应的切负荷基值，若事故前全站负荷小于相应的基值，则无需切负荷；若事故前全站负荷大于相应的基值，则用事故前全站负荷减去相应的切负荷基值即可得到装置需切的负荷量。

另外，在不满足装置充电方式等情况下，备自投装置应能可靠放电，以防止装置误动，对电网造成不利影响。在本发明方案中，针对线路备自投的方式，对备自投装置的放电条件做以下设定：

当装置启动跳主供开关后，若在预设线路自投开关跳闸等待延时T_T1时延内检测不到相应主供开关处于分位状态，则装置应立刻放电，需手动复归；

装置动作后应立刻放电，需手动复归；

HWJ异常告警后(判HWJ异常本身应有5s延时)装置应立刻放电，信号消失且手动复归后才可重新开放；

装置处于非启动状态且开关检修压板退出时，若收到开关对应间隔的手跳信号时，装置应立刻放电，信号消失自动复归；

收到母差、失灵以及其他外部闭锁信号时装置应立刻放电；

备自投功能压板退出时装置应立刻放电；

所有主供线路检修压板均投入时，装置应立刻放电；

由于备投线路状态改变导致线路备自投充电条件不满足时，延时5s放电。但在以下特殊情况下装置应保持充电状态，不应放电，具体如下：

i)在线路备投的充电方式下，若非检修母联开关变为分位，装置不放电，但应发出告警信号；

ii)主供线路全部跳闸后，若母线电压没有降至启动值以下，装置不应放电，须一直等待，直至母线电压下降至启动值以下时，装置再行启动；

iii)若在启动状态下收到任意线路手跳信号，装置不应放电，备投逻辑正常进行。

此外，在接入装置的任一开关或线路元件置检修状态时，仅闭锁该开关或线路元件的自投功能。

另外，本发明方案中的线路备自投逻辑功能下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)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，延时5s告警。此异常发生时，装置不应放电，当条件不满足或母联检修压板投入后自动消失；

(2)主供线路元件TA断线——装置采样三相电流不平衡，延时5s告警。此异常发生时，装置不应放电，也不应闭锁相关线路的备自投功能；

(3)主供线路元件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，延时5s告警，此异常发生时装置不应放电，也不应闭锁相关线路的备自投功能；

(4)备投线路元件三相电压不平衡——装置采样三相电压不平衡，延时5s告警，此异常发生时，装置不应放电，也不应闭锁相关线路的备自投功能；

(5)备投线路元件三相电压消失——装置采样三相电压消失，延时5s告警，此异常发生时，若该间隔非唯一的备供线路，则不应放电，但须闭锁该线路的备投功能，否则应告警的同时放电；

(6)备投线路元件线路电压(单相PT)消失——该220kV线路开关在分位，无电流，且线路PT＜U₁，延时5s告警，此异常发生时，若该间隔非唯一的备供线路，则不应放电，但须闭锁该线路的备投功能，否则应告警的同时放电；

(7)某主供元件的位置信号异常——该线路元件有流，但开关位置在跳位，延时5s告警，此异常发生时，装置应立刻放电，待该元件检修压板投入或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；

(8)旁代压板异常——接入同一旁路母线的元件，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；

(9)备投方式异常——当装置检测到同时满足线路备自投及母联备自投的充电条件时发出告警信号。由于220kV备自投装置中有两种功能的充电，因此若位置信号异常等出现有可能存在两种状态的转换。为防止装置充电方式错误，本发明中做了如下定义：当装置处于某种充电状态下时，即使同时满足了另外一种充电条件，仍按原充电方式，同时应给出装置告警信号，提醒运行人员注意。

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。

参见图4所示，是本发明的220kV变电站的220kV侧线路及母线备自投方法中的母联备自投方式的实施示例的流程示意图。在该示例中，当装置检测到母线失压、同时有主供线路的切换后电压伴随失压且无流，则备自投装置将启动并完成母联备自投逻辑过程。

如图4所示，该母联备自投方式具体包括步骤：

步骤S301：判断是否满足备自投装置的母联自投启动条件，若不满足，继续检测判断是否满足备自投装置的母联自投启动条件，若满足，进入步骤S302；

步骤S302：启动备自投装置的母联自投逻辑，并跳开与失压母线同时失压且无流的所有主供线路开关，进入步骤S303；

步骤S303：在预设母联自投开关跳闸等待延时T_T2内检测所有失压且无流的线路开关是否处于分位，若否，则可以直接进入步骤S309，直接判定备自投失败，若是，进入步骤S304；

步骤S304：根据定值及运行工况判断是否需切小电源或负荷，若需要，进入步骤S305，若不需要，直接进入步骤S306；

步骤S305：切除逻辑判断所需切除的小电源和负荷，并等待预设母联自投小电源与负荷线路跳闸等待延时T_t2后，进入步骤S306；

步骤S306：闭合母联开关，进入步骤S307；

步骤S307：在预设母联自投开关合闸等待延时T_h2内检测两侧母线是否有压，若是，则直接进入步骤S308，可以直接判定备自投成功，若否，则进入步骤S309：

步骤S308：判定备自投成功；

步骤S309：判定备自投失败。

这里的预设母联自投开关跳闸等待延时T_T2与上述预设母线自投开关跳闸等待延时T_T1可以设定为相同值，也可以分别进行设定，或者可以直接设定为是同一个值。相应的，这里的预设母联自投小电源与负荷线路跳闸等待延时T_t2与上述预设线路自投小电源与负荷线路跳闸等待延时T_t1可以设定为相同值，也可以分别进行设定，或者可以直接设定为同一个值。

考虑到备自投装置应在系统满足要求时才可进入待命状态，因此，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S301之前，还可以包括以下充电步骤：

步骤S3001：判断是否满足备自投装置的母联自投充电条件，若不满足，继续检测判断是否满足备自投装置的母联自投充电条件，若满足，进入步骤S3002；

步骤S3002：对备自投装置的母联备自投逻辑进行充电，然后进入所述步骤S201。

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。

在该母联备自投逻辑中，无需事前进行分组。在对母联备自投功能充电时，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)母联开关在备投状态(即热备用状态)。

当同时满足上述两个条件，且持续预设母联自投装置充电时间T_c2后，即可完成母联自投功能的充电过程，则判定为是母联自投运行方式。这里的预设母联自投装置充电时间T_c2与上述预设线路自投装置充电时间T_c1可以设定为相同值，也可以分别进行设定，或者也可以直接设定为同一个值。

其中，母联开关在热备用状态是指母联开关同时满足以下三个条件：

(1)母联开关的检修压板在退出状态；

(2)母联开关在分位；

(3)母联开关两侧的母线均有压。

在备自投装置的母联自投功能充电完成后，需要检测是否满足母联自投的启动条件，在本发明方案中，对备自投装置母联备自投功能的启动条件做如下设定，如果下述两个条件均满足，则可以判定主供电源失压，满足备自投装置的母联自投启动条件，启动备自投装置：

(1)任一段母线电压＜U₂₂(第二预设电压启动定值)；

(2)有供电线路无流，且其切换后电压＜U₂₂(第二预设电压启动定值)。

此外，为了进一步确保操作的可靠性，还应是在上述条件全满足且持续了预设母联自投装置启动延时T_q2时，才判定因某些主供线路跳闸导致其中一段母线失压或低压，启动备自投装置。

上述第二预设电压启动定值U₂₂是预先设定在装置中，用以作为装置启动时的电压判据，对于无小电源的站点，U₂₂可以整定为一个较低的值，表征母线失压；对于带有小电源的站点，可适当提高U₂₂的整定值，当母线低于第二预设电压启动定值U₂₂时，装置经预设装置母联备自投启动延时T_q2延时后立即启动。

这里的第二预设电压启动定值U₂₂与上述第一预设电压启动定值U₂₁可以设定为相同值，也可以分别进行设定，或者可以直接设定为是同一个值。相应的，这里的预设母联自投装置启动延时T_q2与上述预设线路自投装置启动延时T_q1可以设定为相同值，也可以分别进行设定。

其中，装置在启动时认定与满足电压启动条件的母线同时失压或低压的无流线路为原主供线路，装置启动后将会再次跟跳认定的主供线路开关。这种方法可以确保装置不因一次接线变化或方式改变而导致备自投功能失效，大大提高了备自投装置的普遍适用性。

随后，在启动备自投装置后，跳开判出的所有原主供线路，并在预设线路自投开关跳闸等待延时T_T2内检测220kV主供线路开关是否在分位，若是在分位，则可以进行备投母联开关的方案。

装置根据其接入元件情况及事故前的运行工况判断是否需要切小电源或负荷，若需要切除小电源或负荷，则立即出口切除相关元件，并等待预设母联自投小电源与负荷线路跳闸等待延时T_t2，然后备自投装置合上当前的母联开关，并在预设母联自投开关合闸等待延时T_h2内检测两侧母线电压，若有压，则判定备自投成功，否则判定备自投失败。

这里的预设母联自投小电源与负荷线路跳闸等待延时T_t2与上述预设线路自投小电源与负荷线路跳闸等待延时T_t1可设定为相同值，也可以进行分别设定，或者可以直接设定为同一个值，相应地，这里的预设母联自投开关合闸等待延时T_h2与上述预设母联自投开关合闸等待延时T_h1可以设定为相同值，也可以分别进行设定，或者也可以直接设定为同一个值。

该母联备自投功能中的智能选切负荷功能与上述线路备自投方式中的一致，在此不予赘述。

另外，在不满足装置充电方式等情况下，备自投装置应能可靠放电，以防止装置误动，对电网造成不利影响。在本发明方案中，针对母联备自投方式，对备自投装置的放电条件做以下设定：

当装置启动跳主供开关后，若在预设线路自投开关跳闸等待延时T_T2时延内检测不到相应主供开关处于分位状态，则装置应立刻放电，需手动复归；

装置动作后应立刻放电，需手动复归；

HWJ异常告警后(判HWJ异常本身应有5s延时)装置应立刻放电，信号消失且手动复归后才可重新开放；

装置处于非启动状态且开关检修压板退出时，若收到开关对应间隔的手跳信号时，装置应立刻放电，信号消失自动复归；若在启动状态下收到任意线路手跳信号，装置不应放电，备投逻辑正常进行；

收到母差、失灵以及其他外部闭锁信号时装置应立刻放电；

备自投功能压板退出时装置应立刻放电；

由于母联开关状态改变导致母联备自投充电条件不满足时，延时5s放电；

由于母线PT三相断线(判PT断线本身应有5s延时)导致母联备自投充电条件不满足时，立刻放电；因母线PT单相或两相断线导致母联备自投充电条件不满足时，装置不放电，用健全相电压进行判别。

另外，本发明方案中的母联备自投逻辑功能下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)某段母线三相电压不平衡——装置采样三相电压不平衡，延时5s告警，此异常发生时，装置不应放电；

(2)某段母线三相电压消失——装置采样母线三相电压低于无压值，延时5s告警，此异常发生时，装置应立即放电，当条件不满足或母联检修压板投入后才恢复；

(3)主供线路元件TA断线——装置采样三相电流不平衡，延时5s告警，此异常发生时，装置不应放电，也不应闭锁相关线路的备自投功能；

(4)主供线路元件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，延时5s告警，此异常发生时装置不应放电，也不应闭锁相关线路的备自投功能。

(5)某主供元件的位置信号异常——该线路元件有流，但开关位置在跳位，延时5s告警，此异常发生时，装置应立刻放电，待该元件检修压板投入或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；

(6)旁代压板异常——接入同一旁路母线的元件，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。

此外，根据长时间备自投装置运行管理的经验及需求，本发明方法还对装置应有的动作事件记录存储能力及异常报警、开入变位报文等提出了具体的要求。

关于动作事件记录存储能力的要求主要包括有下述五点：

(1)备自投装置事件记录要求具有掉电保持功能；

(2)应能通过串行接口或USB接口从装置中提取事件记录和动作报文；

(3)事件记录能上传到本站监控系统，并可供下载；

(4)装置至少能记录20次最新动作事件；

(5)装置应具有事故录波功能，记录启动前至少2s起至备自投动作结束期间的模拟量、开关量变化情况，装置至少能记录10次最新动作录波。

关于异常报警及开入变位报文的要求主要包括有下述三点：

(1)装置在发生硬件、软件的故障或交流回路断线等异常情况时除驱动继电器开出告警或闭锁信号外，应有相应的异常告警报文，报文内容包括异常发生或返回的时间、异常情况描述；

(2)为方便事故分析，装置应以报文的形式记录开入量的变化情况和装置的充放电状况，并可查询或打印；

(3)装置至少能记录100条最新的异常或开入变位记录。

本发明方法对于装置动作的报文也有明确要求，主要包括：保护动作类型、装置启动前重要元件的运行工况及备自投元件的状态、事故原因与动作过程的具体描述及其发生时刻、动作结果等。其中动作过程报文不仅应有装置发出命令的报文，还应包括装置动作期间检测到各类开入信号的报文。单次记录应能连续记录从本次动作启动前200ms开始到整组复归完成之间备自投装置的详细信息。

如上所述的本发明的方案，是针对常规220kV变电站的220kV侧分列运行的情况，设计出的一种220kV变电站的220kV线路及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220kV变电站点中，可适用于各种灵活的运行方式，解决了以往的备自投逻辑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，可有效提高工作管理水平。可应用于常规不多于6回220kV线路的220kV变电站。

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：预设线路自投装置充电时间T_C1、预设母联自投装置充电时间T_C2、预设线路自投装置启动延时T_q1、预设母联自投装置启动延时T_q2、预设线路自投开关跳闸等待延时T_T1、预设母联自投开关跳闸等待延时T_T2、预设线路自投小电源与负荷线路跳闸等待延时T_t1、预设母联自投小电源与负荷线路跳闸等待延时T_t2、预设线路自投开关合闸等待延时T_h1、预设母联自投开关合闸等待延时T_h2，预设闭锁开放等待时间T_b。参见图4所示，是在线路备自投方式中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，经过预设线路自投装置启动延时T_q1的时间之后，装置启动，并跳开对应主供线路开关，并在预设线路自投开关跳闸等待延时T_T1的时间内确认主供线路开关是否确实跳开，若在T_T1的时间内未检测到相应主供线路开关跳开，则直接判定备自投失败，若在T_T1的时间内检测到，然后分析判断是否需要切小电源或负荷，若需切除相关负荷元件，则装置将直接切除元件并等待预设线路自投小电源与负荷线路跳闸等待延时T_t1；若无需切除相关负荷元件，则装置直接进入下一步。接下来，装置出口合上备投线路开关，并在预设线路自投开关合闸等待延时T_h1的时间内检测两侧母线是否有压，若是，则备自投成功。

以上所述的本发明实施方式，仅仅是对本发明的其中一个具体实施方式的说明，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220kV变电站的220kV侧线路及母线备自投方法，其特征在于，包括步骤：

根据一次接线情况及装置整定值判断装置是否满足线路自投充电条件或母联自投充电条件；

若满足线路自投充电条件，充电后，判断是否满足备自投装置的线路自投启动条件，若满足，启动备自投装置，跳开主供线路开关，并在预设线路自投开关跳闸等待延时内检测主供线路开关是否分位，若是，自备投优先级从高到低的顺序，在智能选切线路的前提下依次闭合满足备自投条件的备投线路开关，直至备自投成功或者对所有备投优先级都判定完成后备自投失败；

若满足母联自投充电条件，充电后，判断是否满足备自投装置的母联自投启动条件，若满足，启动备自投装置，跳开无流且低压的主供线路开关，并在预设母联自投开关跳闸等待延时内检测所述无流且低压的主供线路开关是否处于分位，若是，则在智能选切线路后合母联开关。

2.根据权利要求1所述的220kV变电站的220kV侧线路及母线备自投方法，其特征在于，根据一次接线情况及装置整定值判断装置是否满足线路备自投或母联备自投的充电条件的方式具体包括：

针对线路备自投功能预设6回220kV线路的组别与备投优先级，组别设置为0、1、2，0表示不参与线路备自投逻辑，1和2表示220kV线路分别处于不同的组别，当其中一组作为主供线路组时，另一组为备投线路组；

通过检测所述6回220kV的运行工况、母线的运行工况、母联开关的运行工况及线路备自投的组别设置整定值，判断当前装置是否满足线路自投充电条件、母联自投充电条件。

3.根据权利要求2所述的220kV变电站的220kV侧线路及母联备自投方法，其特征在于：

在同时满足下述条件时，判定该220kV线路为主供线路：线路的检修压板在退出状态；线路开关在合位；线路切换后电压≥U₁；在线路备自投判定条件下线路组别不为0，所述U₁为预设元件有压定值；

在同时满足下述条件时，判定该220kV线路为备投线路：线路的检修压板在退出状态；线路开关在分位；线路切换后电压≥U₁；线路PT≥U₁；线路组别不为0；线路备投优先级不为0，所述U₁为预设元件有压定值。

4.根据权利要求1或2或3所述的220kV变电站的220kV侧线路及母线备自投方法，其特征在于：

在同时满足下述四个条件且持续了预设线路自投装置充电时间时，判定完成线路备自投功能的充电过程：

a、备自投功能压板处于投入状态；

b、母联检修压板退出且两段母线均有压，或者是，母联检修压板投入以及有且仅有一段母线有压；

c、非检修状态的母联开关应在合位；

d、一组线路有主供线路，另一组线路有且只有备投线路；

和/或

在同时满足下述两个条件、且持续了预设线路自投装置启动延时，判定满足线路自投启动条件：

a、所有运行的母线电压小于第一预设电压启动定值；

b、所有主供线路无流。

5.根据权利要求1所述的220kV变电站的220kV侧线路及母联备自投方法，其特征在于，在同时满足下述三个条件时，判定该母联开关处于备投状态：

母联开关的检修压板在退出状态；

母联开关在分位；

母联开关两侧的母线均有压。

6.根据权利要求1或2或3所述的220kV变电站的220kV侧线路及母联备自投方法，其特征在于，在同时满足下述两个条件且持续了预设母联自投装置充电时间时，完成母联备自投功能的充电过程：

a、备自投功能压板处于投入状态；

b、母联开关在可备投状态。

和/或

在同时满足下述两个条件、且持续了预设母联自投装置启动延时时，判定满足母联自投启动条件：

a、任一段母线电压小于第二预设电压启动定值；

b、有主供线路无流，且其切换后电压小于第二预设电压启动定值。

7.根据权利要求1所述的220kV变电站的220kV侧线路及母线备自投方法，其特征在于：

还包括：预设负荷线路及小电源线路的优先级，若优先级为0，则该线路不可切；若优先级为9，表示该线路为小电源线路；若优先级为1至8中的任意一个，则按照优先级次序，按照最小过切的原则切除负荷；所有负荷线路均应判别方向，流出母线为正，对于功率方向为流入母线的负荷强制判为小电源线路；

根据上述预设的负荷线路及小电源线路的优先级执行所述智能选切线路的步骤。

8.根据权利要求7所述的220kV变电站的220kV侧线路及母联备自投方法，其特征在于，根据事故前全站负荷计算需切负荷量，所述事故前全站负荷根据主供线路无流且切换后电压低于有压定值的前2s时刻的工况计算，所述事故前全站负荷为所有220kV线路的代数和与负荷线路单元倒送功率之和。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的220kV变电站的220kV侧线路及母线备自投方法，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：当装置启动跳主供开关后，在预设线路自投开关跳闸等待延时或者预设母联自投开关跳闸等待延时内检测不到相应主供开关的分位状态；装置动作后；HWJ异常告警；装置处于非启动状态且开关检修压板在退出状态时，收到开关对应间隔的手跳信号；收到母差、失灵以及其他外部闭锁信号时；备自投功能压板退出；所有主供线路检修压板均投入；由于备投线路状态改变导致线路备自投充电条件不满足时；

和/或

在线路备自投逻辑下，在检测到下列任意情况时，发出报警信号：某段母线TV断线；主供线路元件TA断线；主供线路元件TV断线；备投线路元件三相电压不平衡；备投线路元件三相电压消失；备投线路元件线路电压；某主供元件的位置信号异常；旁代压板异常；备投方式异常；

在母联备自投逻辑下，在检测到下列任意情况时，发出报警信号：某段母线三相电压不平衡；某段母线三相电压消失；主供线路元件TA断线；主供线路元件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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