CN103178608A - 基于负荷功率自适应的变电站备自投系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力系统智能变电站技术领域，公开了一种基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，包括变电站负荷功率及遥信信息采集模块，用于采集变电站主变及低压出线实时负荷功率、具有站内遥信的功能；按功率分布自适应减载模块，具备按负荷功率分布自动判断并自适应切除出线负荷使之满足备用电源自投后主变不过载的功能；备用电源自投模块；通讯接口模块，用于与变电站内总控单元或管理后台机通讯进行信息交互以及直接进行断路器分合控制。本发明可应用于传统或智能变电站的备用电源自投中，为目前传统变电站或智能变电站数据采集方式多样，简单备自投后主变易长期过负荷运行或简单和电流闭锁易导致重要负荷失电的问题提供了一种方便的解决方案。
Description
技术领域
本发明属于电力系统智能变电站技术领域，具体涉及一种基于负荷功率自适应的变电站备自投系统。本发明针对电力系统变电站中两台主变容量不一，或单台主变容量小于全站负荷功率时，低压备自投动作后易造成小容量主变过负荷运行，或者由于电流闭锁导致的全站失电的问题而设计。
背景技术
随着电网规模的不断发展和继电保护相关技术的不断发展与进步，现场对变电站自动化系统中继电保护装置等设备的功能要求越来越高，备用电源自投设备作为变电站提高供电可靠性的一种重要手段，其应用也越来越广。
工业经济和居民用电的快速增长，使得主变容量的升级跟不上负荷的增长，越来越多的变电站正常工作时负荷常超出单台主变的容量。如变电站一路工作电源发生故障，备自投保护装置动作，就可能会出现单线路或单台主变压器承担全站所有工作负荷的情况，易导致主变压器过负荷运行，当监控不及时发现会一直长期运行，甚至可能引起主变严重过热进而引起主变设备损坏；带和电流闭锁（指至少有2台主变的变电站电流闭锁）功能的备自投往往因闭锁而导致更多的负荷失电，严重影响变电站供电的可靠性和主设备的安全。
随着国家电网智能坚强电网建设的推进，越来越多的智能变电站投入运行。国家电网公司相继推出了《智能变电站技术导则》、《智能变电站继电保护技术规范》、《变电站智能化改造技术规范》等一系列智能变电站建设和实施的技术相关标准，对变电站二次设备的接口和功能提出更高的要求。智能变电站的数据采集、遥信传输、控制以及站控层通讯方式相比传统站均有了很大的改变，实现方式也多种多样，对于备自投保护的接口和功能要求也就越来越高。
目前，还没有适用于常规变电站/智能变电站的可针对变电站两台主变（或两条线路）按总负荷功率进行控制的备自投系统的理想实现方案。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，以解决变电站中单台主变容量达不到负荷功率时，备自投动作易造成备投主变长期过负荷运行，或电流闭锁导致重要负荷失电的问题，可满足常规变电站/智能变电站多种接口、多样实现形式的工程应用需要。
为实现上述发明目的，本发明是采取以下技术方案实现:
基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，其特征在于：包括
变电站负荷功率及遥信信息采集模块；
按功率分布自适应减载模块，按负荷功率分布自动判断并自适应切除低压出线负荷使备用电源自投后主变不过载；
备用电源自投切模块，自适应根据现场运行状态，实现备用电源自动投切；
通讯接口模块，实现不同方式下的断路器分合控制，并与站内总控单元或后台主机通讯进行信息交互。
前述的基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，所述变电站负荷功率及遥信信息采集模块，包括用于采集变电站主变出线及低压各线路间隔的二次电量信号的负荷功率采集模块；用于采集主变开关位置、低压出线开关位置、手跳手合、遥分遥合信息的遥信信息采集模块。
前述的基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，所述的变电站负荷功率及遥信信息采集模块设有传统CT/PT接口、IO接口和数字式光纤接口，适应不同现场、不同应用模式下的数据采集。
前述的基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，所述按功率分布自适应减载模块，包括主变出线容量和总负荷计算功能模块，用于根据主变及低压出线一次额定参数，将前级采集到的主变出线及低压各出线线路间隔的二次电量折算为主变出线及各低压线路间隔的一次负荷功率数据；按负荷容量减载智能判断功能模块，用于根据主变出线一次负荷、多轮次减载低压出线线路一次总负荷（即一轮减载总负荷、二轮减载总负荷等）和主变容量大小的比较，智能判断减载切除相应轮次的低压出线线路负荷后能否满足备用电源自投后主变不过载的要求。其中多轮次减载低压出线线路一次总负荷是指低压出线线路经过若干轮减载（即切负荷）后的一次总负荷。
前述的负荷功率自适应的变电站备自投系统，所述按功率分布自适应减载模块，还包括自适应减负荷功能模块，用于根据前级判断结果，自动逻辑逐级减载或根据用户的需求逐级切除相应的低压出线负荷以使之满足备用电源自投后主变不过载的要求，或在条件无法满足备用电源自投后主变不过载的要求时自动闭锁备用电源自投切模块。
前述的基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，所述自适应备用电源自投切模块，可根据主变出线开关及分段开关位置和系统电量信号，自动判别备自投方式，并在其中一台主变或一段母线失电，并且主变容量不过载条件满足的情况下，将负荷自动转移到正常工作主变或正常工作母线上；也用于在相应的闭锁信息即主变后备保护动作、自适应切负荷功率条件不满足的信号到来时自动放电，闭锁备用电源自投切模块。
前述的基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，所述通讯接口模块，包括用于与总控单元或站内后台主机进行信息交互的站控层通讯接口模块、用于主变断路器和线路断路器的分合闸控制的过程层控制接口模块。
前述的基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，站控层通讯接口模块具备符合IEC 61850通讯规约标准的MMS通讯规约和传统103通讯规约，既可接入传统变电站的综自系统，也可接入数字化/智能变电站的总控单元和综自系统，进行相应的信息交互。
前述的基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，所述过程层控制接口模块，可实现符合 IEC 61850通讯规约标准的GOOSE分合闸控制，也可实现基于传统开关量的控制输出。过程层控制接口模块通过通讯接口模块实现时，可大大降低工程实现的难度。
本发明设计了一种通用的基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，支持常规变电站/智能变电站中按负荷控制备自投保护功能的实现。它可用于常规变电站/智能变电站等需要备用电源自动投切的现场，有效地解决了变电站中常规备自投动作易造成单台主变容量过负荷运行，或简单和电流闭锁导致全部负荷失电问题，不仅降低了变电站主变设备的运行风险，提高了变电站主设备工作可靠性，也保障了重要负荷的供电。
附图说明
图1为基于负荷功率自适应的变电站备自投系统功能模块结构图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术方案、技术特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
图1为本发明基于负荷功率自适应的变电站备自投系统功能模块结构图，基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，其特征在于，包括:
变电站负荷功率及遥信信息采集模块：通过传统模拟量及IO接口和数字式光纤接口自适应的等多种接口形式，自适应采集变电站主变及低压出线实时负荷功率，以及主变开关、低压出线开关位置、手跳手合、遥分遥合等遥信信息的功能。
变电站负荷功率及遥信信息采集模块需采集主变出线及分段间隔的电流及断路器位置信息，以计算主变出线实时负荷功率，并确定自适应备用电源自投功能的工作状态是分段备自投或进线备自投方式；需采集低压出线间隔的有功无功和断路器位置等信息，以确定备投自系统减载的负荷大小；需采集主变后备保护动作、手跳手合、遥分遥合等信息，以确定是否应该闭锁备自投保护功能。
负荷功率及遥信信息采集模块将采集到的变电站内的遥测及遥信信息进行计算处理，得到变电站主变及低压出线实时负荷功率和相应断路器的位置信息，并提供给按功率分布自适应减载模块进行处理。
按功率分布自适应减载模块：按负荷功率分布，自动判断并自适应切除出线负荷使之满足备用电源自投后主变不过载运行的功能。包括：主变出线和低压线路负荷计算功能模块即主变出线容量和总负荷计算功能模块，按负荷容量减载智能判断功能模块，自适应减负荷功能模块。
备用电源自投切模块：具备自适应备用电源自动投切的功能。
通讯接口模块：具备与变电站内总控单元或管理后台机通讯进行信息交互，以及通讯采集与控制负荷支路并进行断路器分合控制的功能，包括：站控层通讯接口模块和过程层控制通讯接口模块。
变电站负荷功率采集模块，具备自适应混合式电量信号采集功能，可实现传统CT/PT接口模拟量和IEC 61850-9或GOOSE数字量的电压电流等电气量采集，实时获取变电站主变出线及低压各线路间隔的二次电量信号及数据；具备遥信采集功能，可实现传统IO接口开关量和光纤通讯接口通讯报文的开关位置等遥信信号的采集。
按功率分布自适应减载模块，包括主变出线容量和总负荷计算功能模块，可根据主变及出线一次额定参数汇集折算出主变出线及各低压线路间隔的一次负荷功率数据。按功率分布自适应减载模块，包括按负荷容量减载智能判断功能模块，可根据主变出线负荷、多轮减载出线线路负荷和主变容量大小的比较，智能判断减载切除相应负荷后能否满足备用电源自投后主变不过载的要求。按功率分布自适应减载模块，包括自适应减负荷功能模块，可根据前级判断结果，自动实现逐级减载或根据用户的设定需求逐级切除相应的负荷，使之满足备用电源自投后主变不过载的要求；如切除全部可减载负荷仍不满足主变不过载的要求，则闭锁备用电源自投切模块。
按功率分布自适应减载模块可根据前级计算的负荷功率分布信息，在备投后工作主变过负荷的条件下，按照用户的需求、自适应调整切除负荷策略、逐级切除相应负荷后，使之满足备投后主变不过载的要求；如仍不满足前述要求，则闭锁减载出口和闭锁自适应备用电源自投模块。
自适应备用电源自投切模块，可根据主变出线开关及分段开关位置和系统电量信号，自动判别备自投方式，并能在其中一台主变或一段母线失电，并且主变容量不过载条件满足的情况下，将负荷自动转移到备投后工作主变或工作母线上；另外，在相应的闭锁信息如主变后备保护动作、自适应切负荷功率条件不满足等信号到来时自动放电，并闭锁备用电源自投切模块。
通讯接口模块，包括站控层通讯接口模块，具备符合IEC 61850通讯规约标准的MMS通讯规约和传统103通讯规约，既可接入传统变电站的综自系统，也可接入数字化/智能变电站的总控单元和综自系统，进行相应的信息交互。
通讯接口模块，包括过程层控制接口模块，以符合IEC 61850通讯规约标准的GOOSE通讯或者传统开关量输出的形式，进行减载线路跳闸和主变出线及分段的备自投跳合断路器开关控制。当本实现方案中的过程层控制接口模块通过通讯接口模块实现时，可大大降低工程实现的难度。
通讯接口模块具备与变电站内总控单元或管理后台机通讯进行信息交互及直接进行断路器分合控制的功能，可实现减载及备自投动作的出口控制，并将遥信变位信息、保护功能闭锁、保护动作出口等信号通过通讯方式上传监控。
上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采取等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，其特征在于：包括
变电站负荷功率及遥信信息采集模块；
按功率分布自适应减载模块，按负荷功率分布自动判断并自适应切除低压出线负荷使备用电源自投后主变不过载；
备用电源自投切模块，自适应根据现场运行状态，实现备用电源自动投切；
通讯接口模块，实现不同方式下的断路器分合控制，并与站内总控单元或后台主机通讯进行信息交互。
2.根据权利要求1所述的基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，其特征在于：所述变电站负荷功率及遥信信息采集模块，包括用于采集变电站主变出线及低压各线路间隔的二次电量信号的负荷功率采集模块；用于采集主变开关位置、低压出线开关位置、手跳手合、遥分遥合信息的遥信信息采集模块。
3. 根据权利要求2所述的基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，其特征在于：所述的变电站负荷功率及遥信信息采集模块设有传统CT/PT接口、IO接口和数字式光纤接口，适应不同现场、不同应用模式下的数据采集。
4.根据权利要求1所述的基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，其特征在于：所述按功率分布自适应减载模块，包括主变出线容量和总负荷计算功能模块，用于根据主变及低压出线一次额定参数，将前级采集到的主变出线及低压各出线线路间隔的二次电量折算为主变出线及各低压线路间隔的一次负荷功率数据；按负荷容量减载智能判断功能模块，用于根据主变出线一次负荷、多轮次减载低压出线线路一次总负荷和主变容量大小的比较，智能判断减载切除相应轮次的低压出线线路负荷后能否满足备用电源自投后主变不过载的要求。
5.根据权利要求4所述的基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，其特征在于：所述按功率分布自适应减载模块，还包括自适应减负荷功能模块，用于根据前级判断结果，自动逻辑逐级减载或根据用户的需求逐级切除相应的低压出线负荷以使之满足备用电源自投后主变不过载的要求，或在条件无法满足备用电源自投后主变不过载的要求时自动闭锁备用电源自投切模块。
6.根据权利要求1所述的基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，其特征在于：所述自适应备用电源自投切模块，可根据主变出线开关及分段开关位置和系统电量信号，自动判别备自投方式，并在其中一台主变或一段母线失电，并且主变容量不过载条件满足的情况下，将负荷自动转移到正常工作主变或正常工作母线上；也用于在相应的闭锁信息即主变后备保护动作、自适应切负荷功率条件不满足的信号到来时自动放电，闭锁备用电源自投切模块。
7.根据权利要求1所述的基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，其特征在于：所述通讯接口模块，包括用于与总控单元或站内后台主机进行信息交互的站控层通讯接口模块、用于主变断路器和线路断路器的分合闸控制的过程层控制接口模块。
8.根据权利要求7所述的基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，其特征在于：站控层通讯接口模块具备符合IEC 61850通讯规约标准的MMS通讯规约和传统103通讯规约，既可接入传统变电站的综自系统，也可接入数字化/智能变电站的总控单元和综自系统，进行相应的信息交互。
9.根据权利要求7所述的基于负荷功率自适应的变电站备自投系统，其特征在于：所述过程层控制接口模块，可实现符合 IEC 61850通讯规约标准的GOOSE分合闸控制，也可实现基于传统开关量的控制输出。
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