CN102710008B - 一种三母线四分段的备自投自适应投退控制方法 - Google Patents

一种三母线四分段的备自投自适应投退控制方法 Download PDF

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刘文泽
竹之涵
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Abstract

本发明公开一种三母线四分段的备自投自适应投退控制方法,本发明在10kV备自投投入前,利用两侧电流有效值求和的算法,计算备自投投入后的变压器负荷情况,解决了自投后变压器过负荷的问题;同时提出了三母线四分段的接线方式中备自投的智能均分负荷功能,可根据进线的负荷的情况来智能地选择是否投入均分负荷功能,提高变压器的使用效率;对于备自投投入后的负荷情况进行实时监测和计算,在变压器出现过负荷时自动地联切负荷,确保变压器的安全;本发明整套动作逻辑数据采集量少,装置实现方便,工程推广应用性好。

Description

-种三母线四分段的备自投自适应投退控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种电力母线上功率合理分配的电能控制技术领域,特别涉及一种应 用于10kV交流电压等级的三母线四分段的备自投自适应投退控制方法。
背景技术
[0002] 随着社会经济的发展,电力用户对电能质量的要求日益提高,其中对于电力供应 的可靠性更是提到重要位置。现代电力系统的规模和输送容量也迅速增长,实际运行电网 中常常受到各种外部干扰和系统本身设备性能影响,甚至出现系统局部故障,从而造成电 力供应的中断。备自投是保障电力系统供电可靠性的重要设备,其能否正确、快速的投入动 作是电力系统安全运行的重要保证。我国大部分110kv变电站中10kV母线的供电直接由 110kV线路决定,而110kV线路受外界环境影响大,当线路故障时继电保护设备将110kV故 障线路切除,从而直接导致整段10kv母线的失压。此时,如果通过10kV备自投装置控制相 关断路器动作,就能在快速恢复10kv母线的供电。可见,10kV备自投装置的正确投退是直 接决定10kv母线的可靠供电关键,对提高电力系统的供电可靠性和保证电能质量具有重 大意义。
[0003] 交流电网10kV母线侧的备自投常常根据负荷情况,人工决定是否控制备自投的 动作,导致变电站中备自投不能实时响应,降低了 10kV母线的可靠性供电。由于变电站的 供电负荷重,具有三主变压器的liokv变电站的10kV母线广泛采用三母线四分段的接线方 式,该方式突出优点有:灵活分配负荷、容易隔离故障、高可靠性等,但实际运行方式不能根 据电网的实时运行情况做出反应,难以保证考虑全面的可能情况,备用电源自投装置的动 作,可能引起主变的过负荷运行,带来主变过电流保护动作的严重后果(冯玲.防止备自投 装置动作过负荷方案的实践[J].华北电力技术,2006,(08))。所以,针对这种10kV母线接 线方式,提出了一种三母线四分段的备自投自适应投退方法,解决了这种多分段母线的备 自投难于实现自动实时控制,对提高供电可靠性具有重要作用。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种三母线四分段的备自投自适应投退控制方法,考虑 了运行负荷情况、主变压器的经济运行和不同故障模式等情况,优化实现三母线四分段的 10kV母线分段备自投的自适应投退方法。
[0005] 采用三母线四分段10kV母线接线方式的110kV变电站中,一般配备有两套分段备 自投设备(分别为第一备自投和第二备自投),四个10kv分段母线共有四个进线断路器,分 别为第一断路器、第二断路器、第三断路器和第四断路器(其中第二断路器与第三断路器 所联的进线相同),另外有两个母联断路器第五断路器和第六断路器,备自投自适应投退控 制方法包括如下步骤:
[0006] (1)正常运行情况下,第一断路器、第二断路器、第三断路器和第四断路器处于合 闸状态,第五断路器和第六断路器处于分闸状态,母线电压和进线电流正常,备自投处于充 完电热备用状态;
[0007] (2)第一备自投检测第一断路器和第二断路器所在进线的电流的有效值,并在装 置内进行求和;
[0008] (3)第一备自投将步骤(2)中计算求得的电流和值与第一断路器所串联的变压器 过负荷电流定值进行比较,若大于该定值则判别过负荷,闭锁备自投方式1 ;第一备自投将 步骤(2)中计算求得电流的和值与第二断路器所串联的变压器过负荷电流定值进行比较, 若大于该定值则判别过负荷,闭锁备自投方式2 ;备自投方式1为备自投发出命令断开第二 断路器,合上第五断路器,备自投方式2为备自投发出命令断开第一断路器,合上第五断路 器
[0009] (4)备自投方式1的启动条件为第二断路器所联母线无压无流,第一断路器所联 母线有压,若备自投方式1不处于闭锁状态且满足其启动条件,则备自投将合上第五断路 器,断开第二断路器;备自投方式2的启动条件为第一断路器所联母线无压无流,第二断路 器所联母线有压,若备自投方式2不处于闭锁状态且满足其启动条件,则备自投将合上第 五断路器,断开第一断路器;
[0010] (5)备自投方式2启动后,第一备自投检测第一、二、三断路器所在进线的电流有 效值,并在装置内进行求和;
[0011] (6)第一备自投将步骤(5)中计算求得的电流和值与第二断路器,第三断路器所 在110kV线路过负荷电流定值进行比较,若小于该定值则闭锁第一备自投的过负荷均分功 能,跳至步骤(7);若大于该定值则投入过负荷均分功能,断开第三断路器;第二备自投检 测到第三断路器所连的母线失压,满足启动条件,合上第六断路器;
[0012] (7)第一备自投在投入过负荷功能后,继续检测检测第一断路器和第二断路器所 在进线的电流的有效值,并在装置内进行求和;
[0013] (8)第一备自投将步骤(7)中计算求得的电流和值分别与第一断路器与第二断路 器所串联的变压器过负荷电流定值进行比较,只要超出其中一个定值则切除第五断路器所 联母线所带负荷,具体切除是将第五断路器所联母线所带负荷均分为三部分,在一定时间 内切除一部分负荷,总共进行三轮的负荷切除,每轮切除后重复步骤(7),重新计算第一断 路器和第二断路器所在进线的电流的有效值之和,并与第一断路器与第二断路器所串联的 变压器过负荷电流定值进行比较,若低于定值则不再进行下一轮切除,否则继续进行下一 轮切除负荷。
[0014] 上述方法中,步骤(2) (5) (8)中选取各条线路同一相电流的有效值进行计算。步 骤⑵考虑了两侧CT (电流互感器)变比,具体如下:在保护定值中设定一个CT变比系数 K,这个K值是取小的CT变比与大的CT变比的比值,在备自投逻辑中,将小的CT变比采集 到得电流乘以K,得到计算值。步骤(3) (4)在装置内同时将电流和与两个变压器过负荷定 值进行比较,判断是否闭锁备自投的其中一个方式。
[0015] 步骤(7)中利用第二备自投完成均分负荷功能。步骤(8)中对电流的检测是有时 效性的,在检测时间内一旦发生负荷过重情况时,通过步骤(9)切除部分负荷,确保变压器 不过载。
[0016] 本发明相对于现有技术的主要优点和有益效果是:
[0017] (1)在10kV备自投投入前,利用两侧电流有效值求和的算法,计算备自投投入后 的变压器负荷情况,解决了自投后变压器过负荷的问题;
[0018] (2)提出了三母线四分段的接线方式中备自投的智能均分负荷功能,可根据进线 的负荷的情况来智能地选择是否投入均分负荷功能,提高变压器的使用效率;
[0019] (3)对于备自投投入后的负荷情况进行实时监测和计算,在变压器出现过负荷时 自动地联切负荷,确保变压器的安全;
[0020] (4)整套动作逻辑数据采集量少,装置实现方便,工程推广应用性好。
附图说明
[0021] 图1是本发明的备自投自适应方法所应用的主接线图。
[0022] 图2是本发明中防止变压器过负荷的备自投投退逻辑图。
[0023] 图3是本发明中备自投的动作逻辑图。
[0024] 图4是本发明中过负荷联切逻辑图。
具体实施方式
[0025] 以下结合附图对本发明的具体实施做进一步说明,但本发明的实施不限于此。
[0026] 本发明的自适应投退方法适用于如附图一所示的变电站主接线,其中:备自投装 置表示为FBZT (分段备自投),断路器表示为DL。
[0027] 本发明的自适应投退可以实现的功能为:1母暗备用备自投、II母暗备用备自投、 过负荷闭锁备自投、均分负荷功能智能投退、备自投后过负荷联切。
[0028] 为达上述目的,本发明需要采集如下的电网运行数据,并输出开关量(均以FBZTA 为例):
[0029] 1.输入模拟量见表1。
[0030] 表 1
[0031]
Figure CN102710008BD00061
[0032] 2.输入开关量见表2。
[0033] 表 2
[0034]
Figure CN102710008BD00062
[0035] 3.输出开关量见表3。
[0036] 表 3
[0037]
Figure CN102710008BD00071
[0038] 10kV分段备自投自适应投退的原理与逻辑:
[0039] 图1是典型的110kV变电站三母四分段主接线图,正常运行时,进线1、进线2、进 线3分别由不同的110kV线路供电,第一断路器DL、2DL、6DL、7DL处于合位,第三断路器DL、 8DL处于开位。
[0040] 10kV备自投装置配置了均分负荷的功能,这个均分功能由备自投装置直接动作于 开关,两台分段备自投装置之间并没有电气回路的联系,只是通过备自投装置各自感应的 实际电气量来动作。
[0041] 根据前面发明的实施步骤,在10kV备自投投入前需要判别变压器是否过负荷,其 实现逻辑如附图2所示,I u为I母进线电流,Ιί2¥为#2变压器变低电流,Idl为#1变压器 过负荷电流整定值,I d2为#2变压器过负荷电流整定值,T为过负荷闭锁备自投信号延时时 间。而后根据故障线路来具体分析备自投动作逻辑:
[0042] (1)进线1故障
[0043] 进线1故障时,I母失压,若过负荷闭锁备自投逻辑判别过负荷,则备自投已闭锁, 各断路器不动作,若不过负荷,则进行正常的备自投逻辑。备自投FBZTA检测到I母失压、 1DL开关无流且II母甲有压,则动作跳开1DL开关,合上分段开关3DL。而后对进线2的总 电流进行计算(Iu ¥ +L &),若大于进线过负荷电流定值,则判断需要均分负荷,跳开6DL, 该备自投动作逻辑结束。当6DL被跳开后,II母乙失压,备自投FBZTB检测到II母乙无压、 开关6DL无流且III母有压,则动作跳开开关6DL,合上母联开关8DL,实现全站负荷均分;
[0044] (2)进线2故障
[0045] 进线2故障时,II母甲、II母乙失压,若过负荷闭锁备自投逻辑判别过负荷,则备 自投已闭锁,各断路器不动作,若不过负荷,则进行正常的备自投逻辑。备自投FBZTA检测 到II母甲无压、开关2DL无流且IM有压,则动作跳开开关2DL,合上母联开关3DL ;备自投 FBZTB检测到II母乙无压、开关6DL无流且III母有压,则动作跳开开关6DL,合上母联开 关 8DL。
[0046] (3)进线3故障
[0047] 进线3故障时与进线1故障时类似。
[0048] 综上可得FBZT的动作逻辑如附图3所示。图3中,T11 :1母乙暗备用切工作进线 时限;T12 :11母暗备用切工作进线时限;T2 :切工作电源后切其它设备时限;T3 :切其它设 备后合暗备用电源时限。
[0049] 备自投装置中还具有了自投后过负荷联切逻辑,在合备用电源后的d805时间内 监视备用电源的电流(IL1或IL2),根据过负荷程度来进行联切负荷;d805时间后,过负荷 联切功能自动退出。合备用电源后过负荷联切分为三段,每段可单独投退。考虑到两路电 源的容量可能不同,所带的最大负荷容量也有所不同,互投的两种情况下的过负荷电流、时 限定值可独立整定,具体逻辑图如附图4所示。在附图4中,各个定值如表4所示。
[0050] 表 4
[0051]
Figure CN102710008BD00081
[0052] 如上即可很好实现本发明,其仅为一个实例,本领域技术人员可以在发明内容所 述技术方案的基础上进行本质上一致的修改或替换。

Claims (2)

1. 一种三母线四分段的备自投自适应投退控制方法,采用三母线四分段lokv母线接 线方式的llOkV变电站中,配备有两套分段备自投设备,四个10kV分段母线共有四个进线 断路器,分别为第一断路器、第二断路器、第三断路器和第四断路器,其中第二断路器与第 三断路器所联的进线相同,另外还有两个母联断路器第五断路器和第六断路器,其特征在 于该方法包括如下步骤: (1) 正常运行情况下,第一断路器、第二断路器、第三断路器和第四断路器处于合闸状 态,第五断路器和第六断路器处于分闸状态,母线电压和进线电流正常,备自投处于充完电 热备用状态; (2) 第一备自投检测第一断路器和第二断路器所在进线的电流的有效值,并在装置内 进行求和,具体如下:在保护定值中设定一个CT变比系数K,K值是取小的CT变比与大的 CT变比的比值,在备自投逻辑中,将小的CT变比采集到得电流乘以K,得到计算值; (3) 第一备自投将步骤(2)中计算求得的电流和值与第一断路器所串联的变压器过 负荷电流定值进行比较,若大于该第一断路器所串联的变压器过负荷电流定值则判别过负 荷,闭锁备自投方式1 ;第一备自投将步骤(2)中计算求得电流的和值与第二断路器所串联 的变压器过负荷电流定值进行比较,若大于该第二断路器所串联的变压器过负荷电流定值 则判别过负荷,闭锁备自投方式2 ;备自投方式1为备自投发出命令断开第二断路器,合上 第五断路器,备自投方式2为备自投发出命令断开第一断路器,合上第五断路器; (4) 备自投方式1的启动条件为第二断路器所联母线无压无流,第一断路器所联母线 有压,若备自投方式1不处于闭锁状态且满足其启动条件,则备自投将合上第五断路器,断 开第二断路器;备自投方式2的启动条件为第一断路器所联母线无压无流,第二断路器所 联母线有压,若备自投方式2不处于闭锁状态且满足其启动条件,则备自投将合上第五断 路器,断开第一断路器; (5) 备自投方式2启动后,第一备自投检测第一、二、三断路器所在进线的电流有效值, 并在装置内进行求和; (6) 第一备自投将步骤(5)中计算求得的电流和值与第二断路器,第三断路器所在 110kV线路过负荷电流定值进行比较,若小于第二断路器,第三断路器所在110kV线路过负 荷电流定值则闭锁第一备自投的过负荷均分功能,跳至步骤(7);若大于第二断路器,第三 断路器所在llOkV线路过负荷电流定值则投入过负荷均分功能,断开第三断路器;第二备 自投检测到第三断路器所连的母线失压,满足启动条件,合上第六断路器; (7) 第一备自投在投入过负荷功能后,继续检测第一断路器和第二断路器所在进线的 电流的有效值,并在装置内进行求和,对电流的检测是有时效性的,在检测时间内一旦发生 负荷过重情况时,通过步骤(8)切除部分负荷,确保变压器不过载; (8) 第一备自投将步骤(7)中计算求得的电流和值分别与第一断路器与第二断路器所 串联的变压器过负荷电流定值进行比较,只要超出其中一个定值则切除第五断路器所联母 线所带负荷,具体切除是将第五断路器所联母线所带负荷均分为三部分,在一定时间内切 除一部分负荷,总共进行三轮的负荷切除,每轮切除后重复步骤(7),重新计算第一断路器 和第二断路器所在进线的电流的有效值之和,并与第一断路器与第二断路器所串联的变压 器过负荷电流定值进行比较,若低于第一断路器与第二断路器所串联的变压器过负荷电流 定值则不再进行下一轮切除,否则继续进行下一轮切除负荷; 上述步骤(2) (5) (7)中选取各条线路同一相电流的有效值进行计算。
2.根据权利要求1所述一种三母线四分段的备自投自适应投退控制方法,其特征在于 步骤(6)中利用第二备自投完成均分负荷功能,实现负荷在各母线的均匀分布。
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