CN102340171A - 具有缺相保护功能的变电站备自投系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有缺相保护功能的变电站备自投系统及其工作方法，该系统包括：中央控制单元；断路器状态传感器，用于检测变电站供电系统中的第一至五五断路器的跳合闸状态；断路器跳合闸驱动电路，用于在实施备自投装置动作时，控制所述第一至五断路器处于相应的状态；第一、第二电压互感器组，分别与中央控制单元相连，用于分别检测高压侧Ⅰ、Ⅱ母线上的各线电压；中央控制单元具有用于检测低压侧Ⅰ、Ⅱ母线上的各相电压的相电压信号检测端。当系统各项条件满足备自投允许投入时，令备自投充电状态为1。只有充好电，在系统故障时备用电源才能投入，在备用电源投入之后，备自投自动放电，直到故障消除，满足下一次自投条件才继续充电。

Description

具有缺相保护功能的变电站备自投系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及变电站备自投系统的技术领域，具体是一种双路进线供电的、供电系统为小电流接地系统的变电站备自投系统及其工作方法，以及该进线备自投的动作逻辑。
背景技术
对于变电站属于内桥接线，且采用一条35kV进线带两台主变的供电方式，如图1所示。该变电站的一次接线包括：两根35kV进线（即进线1、进线2）；进线1经第一断路器1DL连接到高压侧的Ⅰ母线上和1#主变的输入端，1#主变的输出端经第四断路器4DL连接到低压侧的Ⅰ母线上；进线2经第二断路器2DL连接到高压侧的Ⅱ母线上和2#主变的输入端，2#主变的输出端经第五断路器5DL连接到低压侧的Ⅱ母线上。高压侧的Ⅰ、Ⅱ母线之间连接有第三断路器3DL。
35kV进线线路采用架空线架设，正常工作时，所述1DL、3DL、4DL和5DL呈合闸状态，2DL呈跳闸状态；当C相线路发生断线接地事故时，采用现有的110KV供电系统中的备自投装置不会动作，进线1两侧的断路器仍合位运行。1小时后监控中心发现该变电站的母线电压异常，监控中心手动控制断路器1DL断开，将断路器2DL投入，变电站供电恢复正常。
故障分析：对于小电流接地系统，在发生单相断线接地事故时，供电侧的线电压仍保持对称。根据相关规程，允许继续供电2～3小时。该变电站处于受电侧，以变压器的联接组别为D/YN11为例，三相所带负荷基本对称。当高压侧的C相线路发生断线接地时，该供电系统等效为图3。其矢量图如图4所示。
采用电压互感器PT检测高压侧的各线电压，由图4可知，折算到电压互感器PT的二次侧的线电压有：UAC=UBC=50V，UAB=100V。
直接检测低压侧的各相电压，各相电压分别为：Ua=231V，Ub=115V，Uc=115V。
如图2，现有的110KV供电系统采用的备自投设备的逻辑，在采用主变的高、低压侧的电压进行逻辑判断时，备自投动作需要在相关的控制字允许的情况下，四侧电压元件均判为失压，即：
1）、高压侧Ⅰ母线的失压：UAB1＜无压定值，UBC1＜无压定值，UCA1＜无压定值；
2）、高压侧Ⅱ母线的电压：UAB2＜无压定值，UBC2＜无压定值，UCA2＜无压定值；
3）、低压侧Ⅰ母线的失压：UL1＜无压定值；
4）、低压侧Ⅱ母线的电压：UL2＜无压定值；
并且1#主变没有发生故障的情况下，所述备自投装置才会动作。
现有的备自投装置中，高压侧母线失压的电压定值为30V（即：通过电压互感器PT检测高压侧Ⅰ、Ⅱ母线的电压，若电压互感器PT二次侧（即电压互感器PT的输出端）的线电压＜30V，则判断为高压侧母线失压）。由于PT的二次侧的线电压有：UAC=UBC=50V，UAB=100V，故高压侧母线失压元件不会动作，备自投装置也就不会动作。
因此，如何通过一种在线路发生断线接地事故时，实现备自投装置动作的变电站备自投系统，是本领域要解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、自动化程度较高的具有缺相保护功能的变电站备自投系统及其工作方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有缺相保护功能的变电站备自投系统，其包括：中央控制单元；断路器状态传感器，与中央控制单元相连，用于检测变电站供电系统中的第一、第二、第三、第四和第五断路器的跳合闸状态；断路器跳合闸驱动电路，与中央控制单元相连，用于在实施备自投装置动作时，控制所述第一、第二、第三、第四和第五断路器处于相应的状态；第一、第二电压互感器组，分别与中央控制单元相连，用于分别检测高压侧Ⅰ、Ⅱ母线上的各线电压；所述中央控制单元具有用于检测低压侧Ⅰ、Ⅱ母线上的各相电压的相电压信号检测端。
该变电站备自投系统的工作方法包括：中央控制单元通过所述断路器状态传感器测得所述第一、第三、第四和第五断路器处于合闸状态，且第二断路器处于跳闸状态，则判断此时的变电站备自投系统的“进线自投方式1充电”状态为1；若高压侧Ⅰ母线上的各线电压UAB1、UAC1和UBC1之一小于第一无压定值，高压侧Ⅱ母线上的各线电压UAB2、UAC2和UBC2之一小于第一无压定值，低压侧Ⅰ母线上的各相电压Ua1、Ub1和Uc1之一小于第二无压定值，低压侧Ⅱ母线上的各相电压Ua2、Ub2和Uc2之一小于第二无压定值，以及“无BZT闭锁”，且上述各判断条件的状态持续一预设时间t后，中央控制单元通过所述断路器跳合闸驱动电路控制所述第一路器跳闸，延时500ms后，若通过所述断路器状态传感器测得所述第一路器呈跳闸状态，则中央控制单元通过所述断路器跳合闸驱动电路控制所述第二路器合闸。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：（1）本发明的变电站备自投系统在使用时，当四侧电压均判为失压时自投装置即会动作。进线备自投逻辑如图6;在发生此故障态时，将高压侧母线失压元件的定值提高到大于50V，小于100V，如60V，则自投装在在此故障态下高压侧失压元件能正确动作。而正常运行工况下，高压侧母线电压线电压二次值达到100V，母线失压元件不会误动。对于低压侧两段母线的二次电压定值设置大于115V小于230V，如150V，则自投装在在此故障态下低压侧失压元件就能正确动作。（2）本发明中，当系统各项条件满足备自投允许投入时，令备自投充电状态为1。只有充好电，在系统故障时备用电源才能投入，而在备用电源投入之后，备自投自动放电，直到故障消除，满足下一次自投条件才会继续充电。这样就达到了备自投只能动作一次的目的。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为实施例中的35kV进线带两台主变的、由进线备自投控制的变电站一次接线；
图2为现有技术中110KV供电系统采用的进线备自投装置的动作逻辑图；
图3为图1中的变电站一次接线中的高压侧C相线路发生断线接地时，该供电系统的等效图；
图4为图1中的变电站一次接线中的高压侧C相失电时，该供电系统的向量图；
图5为基于图1中的变电站备自投系统的电路结构框图；
图6为实施例中的进线备自投的动作逻辑图。
具体实施方式
见图1、5-6，本实施例的具有缺相保护功能的变电站备自投系统,其包括：中央控制单元；断路器状态传感器，与中央控制单元相连，用于检测变电站供电系统中的第一、第二、第三、第四和第五断路器的跳合闸状态；断路器跳合闸驱动电路，与中央控制单元相连，用于在实施备自投装置动作时，控制所述第一、第二、第三、第四和第五断路器处于相应的状态；第一、第二电压互感器组，分别与中央控制单元相连，用于分别检测高压侧Ⅰ、Ⅱ母线上的各线电压；所述中央控制单元具有用于检测低压侧Ⅰ、Ⅱ母线上的各相电压的相电压信号检测端。
所述变电站备自投系统的工作方法包括：所述中央控制单元通过所述断路器状态传感器测得所述第一、第三、第四和第五断路器处于合闸状态，且第二断路器处于跳闸状态，则判断此时的变电站备自投系统的“进线自投方式1充电”状态为1；若高压侧Ⅰ母线上的各线电压UAB1、UAC1和UBC1之一小于第一无压定值，高压侧Ⅱ母线上的各线电压UAB2、UAC2和UBC2之一小于第一无压定值，低压侧Ⅰ母线上的各相电压Ua1、Ub1和Uc1之一小于第二无压定值，低压侧Ⅱ母线上的各相电压Ua2、Ub2和Uc2之一小于第二无压定值，以及“无BZT闭锁”，且上述各判断条件的状态持续一预设时间t后，中央控制单元通过所述断路器跳合闸驱动电路控制所述第一路器跳闸，延时500ms后，若通过所述断路器状态传感器测得所述第一路器呈跳闸状态，则中央控制单元通过所述断路器跳合闸驱动电路控制所述第二路器合闸。
上述第一无压定值的取值处于50V和100V之间，优选60V；第二无压定值的取值处于115V和230V之间，优选150V。
上述预设时间t的取值处于1-5S之间，优选2S。
“BZT闭锁”是指：系统出现需要闭锁备自投系统的故障（例如：1#主变发生故障等）时，备自投系统实现闭锁，即该备自投系统始终不动作。所述“无BZT闭锁”是指系统未出现需要闭锁备自投系统的故障。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种具有缺相保护功能的变电站备自投系统，其特征在于包括：
中央控制单元；
断路器状态传感器，与中央控制单元相连，用于检测变电站供电系统中的第一、第二、第三、第四和第五断路器的跳合闸状态；
断路器跳合闸驱动电路，与中央控制单元相连，用于在实施备自投装置动作时，控制所述第一、第二、第三、第四和第五断路器处于相应的状态；
第一、第二电压互感器组，分别与中央控制单元相连，用于分别检测高压侧Ⅰ、Ⅱ母线上的各线电压；
所述中央控制单元具有用于检测低压侧Ⅰ、Ⅱ母线上的各相电压的相电压信号检测端。 
2.一种具有缺相保护功能的变电站备自投系统的工作方法，其特征在于：所述变电站备自投系统包括：
中央控制单元；
断路器状态传感器，与中央控制单元相连，用于检测变电站供电系统中的第一、第二、第三、第四和第五断路器的跳合闸状态；
断路器跳合闸驱动电路，与中央控制单元相连，用于在实施备自投装置动作时，控制所述第一、第二、第三、第四和第五断路器处于相应的状态；
第一、第二电压互感器组，分别与中央控制单元相连，用于分别检测高压侧Ⅰ、Ⅱ母线上的各线电压；
所述中央控制单元具有用于检测低压侧Ⅰ、Ⅱ母线上的各相电压的相电压信号检测端；
该变电站备自投系统的工作方法包括：
中央控制单元通过所述断路器状态传感器测得所述第一、第三、第四和第五断路器处于合闸状态，且第二断路器处于跳闸状态，则判断此时的变电站备自投系统的“进线自投方式1充电”状态为1；
若高压侧Ⅰ母线上的各线电压UAB1、UAC1和UBC1之一小于第一无压定值，高压侧Ⅱ母线上的各线电压UAB2、UAC2和UBC2之一小于第一无压定值，低压侧Ⅰ母线上的各相电压Ua1、Ub1和Uc1之一小于第二无压定值，低压侧Ⅱ母线上的各相电压Ua2、Ub2和Uc2之一小于第二无压定值，以及“无BZT闭锁”，且上述各判断条件的状态持续一预设时间t后，中央控制单元通过所述断路器跳合闸驱动电路控制所述第一路器跳闸，延时500ms后，若通过所述断路器状态传感器测得所述第一路器呈跳闸状态，则中央控制单元通过所述断路器跳合闸驱动电路控制所述第二路器合闸。 
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