CN102075005B - 基于ems系统的110kv区域备自投动作处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于EMS系统的110KV区域备自投动作处理方法，包括在EMS系统中嵌入区域备自投系统，由EMS系统进行区域备自投自动建模，采用状态估计对由EMS采集的各变电站遥测、遥信数据进行数据预处理，并利用处理后的数据进行充电条件、放电条件判断和生成动作处理方法；所述区域备自投系统生成的动作处理方法经EMS的电网分析模块校正后，在满足备自投装置的动作条件时生成控制指令，由EMS以遥控操作的方式断开工作电源和部分负荷，投入备用电源。本发明可解决110kV链式电网接线中变电站备自投应用的局限，制定基于EMS系统110KV区域备自投动作处理方法，实现工作电源和备用电源不在同一变电站的备用电源智能投入。

Description

基于EMS系统的110KV区域备自投动作处理方法

技术领域

本发明属于电力系统自动化工程领域，具体涉及基于EMS系统的110KV区域备自投动作处理方法。

背景技术

随着电力系统的发展和电网规模不断扩大，电网结构日趋复杂，电力系统的调度和控制也变得越来越复杂，传统按调度员的经验或完全人工干预的调度和控制措施已经不能使电网优质、高效地运行，这就要求电网向智能化方向发展，即智能电网，其特征是信息化、数字化、智能化、互动化，具有自愈的功能。

备自投是备用电源自动投入使用装置的简称。在变电站内配置备自投装置是保证供电可靠性的一种重要方法，当电网发生故障而导致母线停电时，满足投入条件的备自投就会动作，合上备用电源开关，给停电母线供电，这样就能大大减小母线停电的可能，保证了供电的可靠性。

传统的站内备自投一般只考虑本站内部停电情况而动作，与外界联系较弱，形成“孤岛”式备自投。一般来说，当链式电网联络线上中间变电站失压时，站内备自投装置往往无法发挥作用。有学者提出利用光纤通信的方法将其它站的信息进行采集来设计实现远方备自投，从而达到恢复供电的目的，但由于电力系统的站内备自投装置众多，按上述方法全部实现站间备自投装置通信的工程量十分庞大，并且具有一定的局限，无法从整体的角度处理远方备自投。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于EMS系统的110KV区域备自投动作处理方法，解决110kV链式电网接线中变电站备自投应用的局限，制定基于EMS系统110KV区域备自投动作处理方法，实现工作电源和备用电源不在同一变电站的备用电源智能投入。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种基于EMS系统的110KV区域备自投动作处理方法，包括：在EMS系统中嵌入区域备自投系统，由EMS系统进行区域备自投自动建模，采用状态估计对由EMS采集的各变电站遥测、遥信数据进行数据预处理，并利用处理后的数据进行充电条件、放电条件判断和生成动作处理方法；所述区域备自投系统生成的动作处理方法经EMS的电网分析模块校正后，在满足备自投装置的动作条件时生成控制指令，由EMS以遥控操作的方式断开工作电源和部分负荷，投入备用电源；

所述的备自投的动作处理方法包括：

(1)不存在小电源的情况：a)110kV变电站母线失压；b)主电源线路无流；c)保护动作信号，即上级“220kV变电站主变保护动作”或上级“220kV变电站110kV母线保护动作”或主电源进线“线路保护动作”；满足上述三项条件时，区域备自投装置动作，断开主供电源，投入备用电源。

(2)存在小电源，能孤网运行的情况：a)主电源线路无流；b)小电源供电母线开关分闸；c)保护动作信号，即上级“220kV变电站主变保护动作”或上级“220kV变电站110kV母线保护动作”或主电源进线“线路保护动作”；满足上述三项条件时，经整定延时后由区域备自投切除小电源后，再断开主供电源，投入备用电源。

(3)存在小电源，不能孤网运行的情况：a)链式连接的110kV变电站母线失压；b)主电源线路无流；c)保护动作信号，即上级“220kV变电站主变保护动作”或上级“220kV变电站110kV母线保护动作”或主电源进线“线路保护动作”；满足上述三项条件时，当母线电压低于无压定值时，由区域备自投切除小电源后，再断开主供电源，投入备用电源。

本发明所述的区域备自投动作处理方法，其执行方式包括闭环控制和开环控制，控制方式可人工设置；开环控制方式自动生成区域备自投动作序列，并经告警窗提示调度员，由调度员选择是否执行动作序列；而闭环控制方式则自动生成动作处理方法并通过EMS系统中SCADA遥控执行，并记录事件信息。

本发明所述区域备自投系统投入备用电源的动作序列包括：(1)当110kV变电站母线故障或线路故障时，链式结构的变电站区域备自投动作序列应由开环点出发，向停电区域的方向逐级恢复失压的110kV母线供电，其实现方式为跳开待恢复母线的主电源进线开关，合上开环点开关，当合于故障母线时，由开环点侧保护手合后加速跳闸；(2)当220kV变电站主变或其110kV母线故障时，隔离故障点后恢复所有停电母线供电，其实现方式为跳开主电源进线开关，合上开环点开关。

本发明所述区域备自投系统与变电站内的备自投装置协调方法为：(1)当备自投动作条件满足时，如果变电站内装有备自投装置，则由该装置动作，否则由区域备自投装置动作；(2)当变电站内的备自投装置动作成功时，由区域备自投系统判断是否需要后续动作，当变电站内的备自投装置动作失败时，由区域备自投装置动作；(3)当区域备自投系统判断为不需要后续动作，则备自投动作结束，否则由区域备自投装置动作。

本发明所述区域备自投动作整定的延时时间应躲过线路开关重合闸时间，且应考虑重合闸动作信号及重合闸动作后开关状态、遥测的上送至EMS的时延。

本发明所述区域备自投系统与母线保护的配合方法为：(1)如果故障母线具有母差保护，在母线故障引起失电的情况下，应通过母差保护信号闭锁区域备自投，防止备用电源投入故障母线；(2)如果故障母线没有装母差保护，备自投动作后如果合于母线，则故障母线应由开环点侧保护手合后加速跳闸，快速隔离故障。

本发明中，当安稳装置以及低频低压减载装置的动作信号接入EMS系统时，闭锁区域备自投系统；当厂站端安装有低频低压解列装置时，应由该装置切除地方小电源，区域备自投动作时间与低频低压解列装置动作时间一致，确保区域备自投系统可靠动作。

与现有技术相比，该发明技术具有以下优点：

1、本发明可按预定的处理方法智能分析电网故障，并作出备自投动作；

2、可实现工作电源和备用电源不在同一变电站的备用电源智能投入；

3、本发明无需增设任何装置，易于在EMS系统中实施。

附图说明

图1为本发明具体实施例区域备自投系统的功能框架图；

图2为本发明具体实施例的区域备自投模型图；

图3为本发明具体实施例区域备自投系统与变电站内的备自投装置的配合关系图；

图4为本发明具体实施例的不存在小电源的链式结构电网示意图；

图5为图4所示运行方式下A站#1出现主变故障的示意图；

图6为图4所示运行方式下线路L1出现故障的示意图；

图7为本发明具体实施例的存在小电源的链式结构电网示意图。

具体实施方式

一种基于EMS系统的110KV区域备自投动作处理方法，将区域备自投系统作为单独的功能模块嵌入EMS系统，遵循IEC 61970CIM的模型标准，功能框架如图1所示。在EMS系统进行区域备自投自动建模，采用状态估计对由EMS采集的各变电站遥测、遥信数据进行数据预处理，并利用处理后的数据进行充电条件、放电条件判断和生成动作方法。

区域备自投生成的动作方法经EMS的电网分析模块校正后，在满足备自投动作条件时生成控制指令，由EMS以遥控操作的方式断开工作电源和部分负荷，投入备用电源。

备自投模型由基本属性、充电条件、放电条件和动作处理方法等组成，如图2所示。具备的基本功能包括：自动建模功能、数据采集功能、数据预处理功能、动作处理方法校核功能、动作处理方法执行功能和系统管理功能。

其中，数据预处理功能检测出可疑遥信量或可疑遥测量时，立即闭锁相应的备自投功能，并通过告警信号提示调度员或自动化系统运行人员处理；而动作逻辑校核是指区域备自投动作前，利用EMS的电网分析功能对该动作方法进行安全校验，若备自投动作引起设备过载，可采取：(1)投入备用电源前，根据过载量由预先设定的过载切负荷轮次自动切除负荷；(2)将过载信息上送至告警窗，提示调度员并由调度员决策是否进行切负荷操作。

区域备自投动作处理方法执行分为闭环控制和开环控制两种，控制方式可人工设置。开环控制方式可自动生成区域备自投动作序列，并经告警窗提示调度员，由调度员选择是否执行动作序列；而闭环控制方式则自动生成动作处理方法并通过SCADA遥控执行，并记录事件信息。

备自投装置的动作条件为：

(1)不存在小电源的情况：a)110kV变电站母线失压；b)主电源线路无流；c)保护动作信号，即上级“220kV变电站主变保护动作”或上级“220kV变电站110kV母线保护动作”或主电源进线“线路保护动作”。满足上述三项条件时，区域备自投装置动作，断开主供电源，投入备用电源。

(2)存在小电源，能孤网运行的情况：a)主电源线路无流；b)小电源供电母线开关分闸；c)保护动作信号，即上级“220kV变电站主变保护动作”或上级“220kV变电站110kV母线保护动作”或主电源进线“线路保护动作”。满足上述三项条件时，经整定延时后由区域备自投切除小电源后，再断开主供电源，投入备用电源。

(3)存在小电源，不能孤网运行的情况：a)链式连接的110kV变电站母线失压；b)主电源线路无流；c)保护动作信号，即上级“220kV变电站主变保护动作”或上级“220kV变电站110kV母线保护动作”或主电源进线“线路保护动作”。满足上述三项条件时，当母线电压低于无压定值时，由区域备自投切除小电源后，再断开主供电源，投入备用电源。

区域备自投投入备用电源的动作序列为：

(1)110kV变电站母线故障或线路故障

链式结构的变电站区域备自投动作序列应由开环点出发，向停电区域的方向逐级恢复失压的110kV母线供电，其实现方式为跳开待恢复母线的主电源进线开关，合上开环点开关。当合于故障母线时，由开环点侧保护手合后加速跳闸。

(2)220kV变电站主变或其110kV母线故障

隔离故障点后恢复所有停电母线供电，其实现方式为跳开主电源进线开关，合上开环点开关。

与变电站继电保护及安自装置的配合方法为：

(1)区域备自投系统作为变电站备自投装置的重要补充，其与变电站备自投装置的协调关系如图3所示，当备自投动作条件满足时，如果变电站内装有备自投装置，则由该装置动作，否则由区域备自投装置动作；当变电站内的备自投装置动作成功时，由区域备自投系统判断是否需要后续动作，当变电站内的备自投装置动作失败时，由区域备自投装置动作；当区域备自投系统判断为不需要后续动作，则备自投动作结束，否则由区域备自投装置动作。

(2)区域备自投动作整定的延时时间应躲过线路开关重合闸时间，且应考虑重合闸动作信号及重合闸动作后开关状态、遥测的上送至EMS的时延。

(3)区域备自投与母线保护的配合采取以下原则：

①如果故障母线具有母差保护，在母线故障引起失电的情况下，应通过母差保护信号闭锁区域备自投，防止备用电源投入故障母线。

②如果故障母线没有装母差保护，备自投动作后如果合于母线，则故障母线应由开环点侧保护手合后加速跳闸，快速隔离故障。

(4)安稳以及低频低压减载装置的动作信号接入EMS系统，闭锁相关区域备自投。

(5)对于厂站端已安装低频低压解列装置，应由该装置切除地方小电源。区域备自投动作时间应于低频低压解列装置动作时间一致，确保区域备自投可靠动作。

如图4所示的链式结构电网中不存在小电源情况：

该运行方式下区域备自投通用模型的充电条件为：①变电站C母线三相有压；②L3有压；③5DL在分位；④6DL在合位。需同时满足上述4个条件时，区域备自投开始充电。

放电条件为：A站安自装置动作，即此情况下区域备自投放电，不进行动作。

动作处理方法为：①&②&③&(④|⑤|⑥)。其中，①变电站B母线三相失压；②变电站C母线三相失压；③L1无电流；④L1保护动作，对应出现L1、2M、3M故障；⑤变电站A 110kV母差保护动作，对应出现1M故障；⑥变电站A主变保护动作，对应出现#1主变故障。

备自投动作序列：当发生故障导致变电站B、C站失压时，由变电站C内的备自投装置先启动，跳开4DL，合上5DL，若C站内备自投动作失败或者没动，则由区域备自投启动来完成；然后区域备自投判断是否需要后续动作，发现应该恢复B站的供电，应该跳开2DL，合上4DL。

图5为图4所示运行方式下A站#1出现主变故障的情况，其具体动作为：

保护动作：#1主变保护动作；

开关变位：#1主变1101开关跳闸；

重合闸：不动作；

当地备自投装置：C站当地备自投动作，跳4DL，合5DL；

区域备自投系统：应跳开2DL，合上4DL。

图6为图4所示运行方式下线路L1出现故障的情况，其具体动作为：

保护动作：L1线路保护动作；

开关变位：1DL跳闸；

重合闸：重合1DL；

当地备自投装置：C站当地备自投动作，跳4DL，合5DL；

区域备自投系统：应重跳2DL，合上4DL。

对比上面两种故障情况，常规站内备自投(变电站C站内备自投)动作后只能满足恢复本站(变电站C)的供电，而无法保证该链上其他变电站(变电站B)的电力恢复，而本发明所考虑的区域备自投可以智能分析电网故障，按照预先制定的动作方法恢复对变电站B的供电。

如图7所示的链式结构电网中存在小电源的情况：

在能孤网运行的运行方式下区域备自投通用模型的充电条件为：①变电站C母线三相有压；②L3有压；③5DL在分位；④6DL在合位。需同时满足上述4个条件时，区域备自投开始充电。

放电条件为：A站安自装置动作，即此情况下区域备自投放电，不进行动作。

动作处理方法为：①&②&(③|④|⑤)。其中，①变电站C母线三相失压；②2DL、3DL在分位；③L1保护动作，对应出现L1、2M、3M故障；④变电站A 110kV母差保护动作，对应出现1M故障；⑤变电站A主变保护动作，对应出现#1主变故障。

备自投动作序列：当发生故障时，变电站B存有小电源，能够孤网运行，变电站B中2M母线跳开两端开关2DL和3DL，进入孤网运行方式。此时会导致变电站C站失压，由变电站C内的备自投装置先启动，跳开4DL，合上5DL，若C站内备自投动作失败或者没动，则有区域备自投启动来完成；然后区域备自投判断是否需要后续动作，发现应该恢复B站的备用电源供电，应先跳开7DL切除小电源，发现2DL已经跳开，断开了主电源，最后合上4DL和3DL，恢复备用电源供电。

如图7所示的链式结构电网中存在小电源的情况：

在不能孤网运行的运行方式下区域备自投通用模型的充电条件为：①变电站C母线三相有压；②L3有压；③5DL在分位；④6DL在合位。需同时满足上述4个条件时，区域备自投开始充电。

放电条件为：A站安自装置动作，即此情况下区域备自投放电，不进行动作。

动作处理方法为：①&②&(③|④|⑤)。其中，①变电站C母线三相失压；②2DL、3DL在分位；③L1保护动作，对应出现L1、2M、3M故障；④变电站A110kV母差保护动作，对应出现1M故障；⑤变电站A主变保护动作，对应出现#1主变故障。

备自投动作序列：当发生故障时，变电站B存有小电源，但是不能够孤网运行。此时会导致变电站B和变电站C站失压，由变电站C内的备自投装置先启动，跳开4DL，合上5DL，若C站内备自投动作失败或者没动，则有区域备自投启动来完成；然后区域备自投判断是否需要后续动作，发现应该恢复B站的备用电源供电，应先跳开7DL切除小电源，跳开2DL，合上4DL，恢复备用电源供电。

本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明中具体实施电路还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于EMS系统的110KV区域备自投动作处理方法，包括：在EMS系统中嵌入区域备自投系统，由EMS系统进行区域备自投自动建模，采用状态估计对由EMS采集的各变电站遥测、遥信数据进行数据预处理，并利用处理后的数据进行充电条件、放电条件判断和生成动作处理方法；所述区域备自投系统生成的动作处理方法经EMS的电网分析模块校正后，在满足备自投装置的动作条件时生成控制指令，由EMS以遥控操作的方式断开工作电源和部分负荷，投入备用电源；

所述的备自投装置的动作处理方法包括：

(1)不存在小电源的情况：a)110kV变电站母线失压；b)主电源线路无流；c)保护动作信号，即上级“220kV变电站主变保护动作”或上级“220kV变电站110kV母线保护动作”或主电源进线“线路保护动作”；满足上述三项条件时，区域备自投装置动作，断开主供电源，投入备用电源；

(2)存在小电源，能孤网运行的情况：a)主电源线路无流；b)小电源供电母线开关分闸；c)保护动作信号，即上级“220kV变电站主变保护动作”或上级“220kV变电站110kV母线保护动作”或主电源进线“线路保护动作”；满足上述三项条件时，经整定延时后由区域备自投切除小电源后，再断开主供电源，投入备用电源；

(3)存在小电源，不能孤网运行的情况：a)链式连接的110kV变电站母线失压；b)主电源线路无流；c)保护动作信号，即上级“220kV变电站主变保护动作”或上级“220kV变电站110kV母线保护动作”或主电源进线“线路保护动作”；满足上述三项条件时，当母线电压低于无压定值时，由区域备自投切除小电源后，再断开主供电源，投入备用电源。

2.根据权利要求1所述的基于EMS系统的110KV区域备自投动作处理方法，其特征在于，区域备自投的动作处理方法执行方式包括闭环控制和开环控制，控制方式可人工设置；开环控制方式自动生成区域备自投动作序列，并经告警窗提示调度员，由调度员选择是否执行动作序列；而闭环控制方式则自动生成动作处理方法并通过EMS系统中SCADA遥控执行，并记录事件信息。

3.根据权利要求2所述的基于EMS系统的110KV区域备自投动作处理方法，其特征在于，所述区域备自投系统投入备用电源的动作序列包括：(1)当110kV变电站母线故障或线路故障时，链式结构的变电站区域备自投动作序列应由开环点出发，向停电区域的方向逐级恢复失压的110kV母线供电，其实现方式为跳开待恢复母线的主电源进线开关，合上开环点开关，当合于故障母线时，由开环点侧保护手合后加速跳闸；(2)当220kV变电站主变或其110kV母线故障时，隔离故障点后恢复所有停电母线供电，其实现方式为跳开主电源进线开关，合上开环点开关。

4.根据权利要求3所述的基于EMS系统的110KV区域备自投动作处理方法，其特征在于，所述区域备自投系统与变电站内的备自投装置协调方法为：(1)当备自投动作条件满足时，如果变电站内装有备自投装置，则由该装置动作，否则由区域备自投装置动作；(2)当变电站内的备自投装置动作成功时，由区域备自投系统判断是否需要后续动作，当变电站内的备自投装置动作失败时，由区域备自投装置动作；(3)当区域备自投系统判断为不需要后续动作，则备自投动作结束，否则由区域备自投装置动作。

5.根据权利要求4所述的基于EMS系统的110KV区域备自投动作处理方法，其特征在于，区域备自投动作整定的延时时间应躲过线路开关重合闸时间，且应考虑重合闸动作信号及重合闸动作后开关状态、遥测的上送至EMS的时延。

6.根据权利要求5所述的基于EMS系统的110KV区域备自投动作处理方法，其特征在于，区域备自投系统与母线保护的配合方法为：(1)如果故障母线具有母差保护，在母线故障引起失电的情况下，应通过母差保护信号闭锁区域备自投，防止备用电源投入故障母线；(2)如果故障母线没有装母差保护，备自投动作后如果合于母线，则故障母线应由开环点侧保护手合后加速跳闸，快速隔离故障。

7.根据权利要求6所述的基于EMS系统的110KV区域备自投动作处理方法，其特征在于，当变电站内的安稳装置以及低频低压减载装置的动作信号接入EMS系统时，闭锁区域备自投系统。

8.根据权利要求7所述的基于EMS系统的110KV区域备自投动作处理方法，其特征在于，当厂站端安装有低频低压解列装置时，应由该装置切除地方小电源，区域备自投动作时间与低频低压解列装置动作时间一致。

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