CN103280796A - 供电系统母联开关柔性倒闸技术及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统母联开关柔性倒闸技术，针对供电网分列母线带负荷倒闸操作会产生较大暂态冲击环流的现象，基于FACTS（柔性交流输电技术）技术理论，通过柔性倒闸装置实时跟踪和产生与两路母线电压差相反的电压相量，并入到母联开关两端。然后调节柔性倒闸装置输出电压由初始值逐渐降至零，再实施母联开关零电压合闸，实现了零电压无环流合闸操作。本发明首次提出柔性倒闸操作方法，克服了现有刚性操作技术的不足。本方法的优点是为供配电系统母联切换提供一种非刚性、平滑的倒闸操作方法，保证了母联开关零电位合闸，操作时间短，不影响供电正常运行，有效提高了电力系统的稳定性和可靠性。

Description

供电系统母联开关柔性倒闸技术及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统母联开关柔性倒闸操作技术，为供电系统母联切换提供一种非刚性、平滑的倒闸操作方法。 

背景技术

目前，电力系统倒闸操作还是刚性操作，由于电力网是一个动态系统，若带负荷进行倒闸操作会产生较大暂态冲击电流，在系统中产生环流回馈电网中去，严重的时候甚至会使整个电网失稳崩溃，严重威胁电网的运行安全。另外，多数企业都采用的传统的“操作票”方式进行倒闸操作。需要操作人员严格按照倒闸操作票规定顺序进行倒闸操作，存在着自动化、智能化程度低、由于人员误操作易引起的安全隐患、引起电力网的短时间停电等问题。 

传统的解决办法一般是改进合闸装置的材料和机械构造等，不能从根本上解决合闸的暂态过程对电网造成的冲击和干扰。本柔性倒闸技术正是从原理性的角度出发，针对性地解决了这一问题。 

经过对现有技术文献检索发现，多年来国内外学者仅侧重于倒闸动作开关的结构、倒闸操作票的规范性以及避免误操作等方面的研究，都属于刚性倒闸范畴，因此本柔性倒闸操作技术的发明将填补国内电力系统FACTS方面应用的空白。 

发明内容

1）技术问题：本发明提出一种基于FACTS技术（柔性交流输电技术）的柔性倒闸操作新方法，把传统的刚性倒闸改为柔性操作。通过柔性倒闸装置实时跟踪和产生与两路母线电压差相反的电压相量，并入到母联开关两端，通过调节该电压并使之逐步降至零，然后再实施母联开关零电压合闸，实现了零电压无环流合闸操作。解决电网母联开关倒闸过程对电力系统造成的安全威胁，实现平滑无级调节带负荷倒闸操作，节省倒闸操作的时间，提高电力系统的自动化水平，减少因倒闸操作而造成的经济损失。 

    2）技术方案：为了清楚地描述柔性倒闸原理，现设定一个供配电变电站，变电站两条进线分别来自两个不同的电源，变压器二次侧单母线分段，系统正处于分列运行方式。任务要求两母线由分列运行向并列运行进行倒闸操作，如果此时母联直接合闸，势必会产生暂态冲击电流，在系统中产生环流回馈到电网中去，严重的时候甚至会导致电网失稳崩溃而引起全网的停电事故。应用本发明的柔性倒闸技术就能够避免直接倒闸暂态过程中出现冲击电流的现象，保证用户端不停电继续工作。 

本发明之所以叫做柔性倒闸技术，它是应用电力电子技术和现代控制理论，亦即采用基于FACTS技术的倒闸匹配装置。倒闸匹配器内部主要是整流逆变装置，当作可控电压源输出所需要的电压，并使之从初始值逐步调节至0V，实现倒闸过程的柔性控制。 

操作方法如下： 

1)、合上隔离开关QS1、QS2、QS3和QS4；

2)、测量母线I电压相量和母线II电压相量，计算两段母线的电位差 

；

3)、调节倒闸匹配装置的输出电压

与母联开关两端的电压差

相同，这时QF2两端电压差

为0，合上断路器QF2，此刻投入倒闸操作匹配器； 

4)、调节倒闸操作匹配器的输出电压逐渐减小，实现负荷潮流的控制，当倒闸操作匹配器的输出电压

由初始电压逐渐调至零时，完成带负荷无级平滑的调节过程；  

5)、合上母联开关QF1，并按顺序断开倒闸操作匹配器控制开关QF2和隔离开关QS3、QS4，完成分列变并列母联倒闸过程的柔性操作。

以上所述投入倒闸匹配器时，倒闸操作匹配器合闸断路器两端电压为零；而在调整倒闸匹配器输出电压为零后，再合上母联断路器，在合闸断路器动作过程中，即使系统电压

、

有变化，匹配器输出也相应变化，使操作的两个断路器均在零电压状态下合闸，不会有电流冲击，这种操作技术就使倒闸由刚性转为柔性了。 

附图说明：

附图1是柔性倒闸装置的系统拓扑框图。图1中，VS1、VS2分别为任意变电站两条进线电源电压；T1、T2是变电站变压器； QF1是母联开关； QF2为柔性倒闸匹配装置投入和切除控制开关；QS1～QS4是隔离开关。

附图2是电压相量关系图。 

附图3为柔性倒闸装置控制系统框图。 

附图4为电压差相量关系图。 

  具体实施方式：

以下结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细说明。

附图1为柔性倒闸装置的系统拓扑框图，附图2为控制相量图。附图3为系统控制框图。 

步骤1、采集两条母线电压--母线I电压相量和母线II电压相量。 

步骤2、调整柔性倒闸匹配装置的逆变器输出电压，将柔性倒闸匹配器投入线路中。 

步骤3完成倒闸操作，线路中不会产生较大的暂态冲击电流。 

步骤4、最后断开断路器，切掉柔性倒闸匹配装置，两母线由分列运行转至并列运行，完成整个倒闸操作。 

以上就是柔性倒闸技术基本设计思想，两断路器的合闸都是在零电位情况下合闸，也称零电压合闸操作技术。 

本技术发明是以无人操作自动化控制的宗旨，利用控制器代替了传统方式中专业人员对开关器件进行判断和操作，把传统的刚性倒闸改为柔性自动控制，解决电网母联开关倒闸过程对电力系统造成的安全威胁，节省了倒闸操作的时间，提高了电力系统的的自动化水平，减少了因倒闸操作而造成的经济损失。以上操作步骤是以供电系统变压器的倒闸操作为例的，但该发明的思想可以推广到整个电力系统的任何部分倒闸操作控制中。  

Claims (2)

1.一种电力系统母联开关柔性倒闸技术，其特征在于包括如下步骤：

1）通过柔性倒闸匹配装置检测两分段母线的电压相量                                                

和

，以两电压相量之差

作为目标相量，柔性倒闸匹配装置应用FACTS技术产生目标相量

；

2）在母联开关断开的状态下，将柔性倒闸匹配装置投入两分段母线之间；

3）柔性倒闸匹配装置并入供电系统母联以后，通过相控方式调节装置的输出电压，使其逐渐减小，最终强迫使其降为0;

4）给母联断路器QF合闸信号，母联开关零电压合闸；

5）切掉柔性倒闸匹配装置，分列转并列运行合闸完毕。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中，FACTS倒闸匹配装置输出的电压相量

的计算公式：

           

                                    （1）

式中，

为母线I的电压相量；

为母线II的电压相量；为柔性倒闸匹配装置最终输出的目标电压相量。

Images