CN103501042A - 具备自动调节能力的孤网下厂用电切换系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具备自动调节能力的孤网下厂用电切换系统，该系统包括通过二次电缆连接的励磁调节装置、汽轮机调速装置、电厂操作平台、同期装置以及快切装置；本发明还涉及使用具备自动调节能力的孤网下厂用电切换系统的方法，方法步骤有：（1）电厂操作平台发出启动快切的指令；（2）同期装置接收备用变低压侧电压、厂用变低压侧电压；（3）对电压进行判断；（4）对频率进行判断；（5）同期装置进行同期识别；（6）快速切换装置接收动作指令，进行串联切换。本发明保证厂用电切换时间小于50ms，减小6kV母线在切换过程中的电压波动。

Description

具备自动调节能力的孤网下厂用电切换系统及方法

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，尤其是一种具备自动调节能力的孤网下厂用电切换系统及方法。

背景技术

已有的孤网下厂用电切换技术，孤网用电在双电源系统之间的切换，公告号CN202817855U，如图1所示，通过DCS系统手动调节两个电源的励磁及转速，人为判断备用电源低压侧电压与厂用电源低压侧电压幅值基本相同，频率基本同步的情况下通过DCS系统启动厂用快切装置，在切换方式上选择串联切换的模式避免非同期短路，但是这种方式调节精度低，受人为影响大，同时切换时间受到两个电源频率差的随机性影响，切换时刻两电源之间的夹角不可控，可能导致6kV母线电压波动过大，最终造成负荷停运，影响电厂正常运行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具备自动调节能力的孤网下厂用电切换系统及方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种具备自动调节能力的孤网下厂用电切换系统，该系统包括励磁调节装置、汽轮机调速装置、电厂操作平台及快切装置，该系统进一步包括通过二次电缆与励磁调节装置、汽轮机调速装置、电厂操作平台以及快切装置连接的同期装置，电厂操作平台启动快切的指令接点接在同期装置的启动开入上，同期装置增速、减速的开出接在汽轮机调速装置增速减速的开入上，同期装置增磁、减磁的开出接在励磁调节装置增磁、减磁的开入上，厂用PT的二次电压接在同期装置的电压采集模块上，备用PT的二次电压接在同期装置的电压采集模块上，同期装置启动合闸出口接在快切装置启动快切的开入上。

而且，所述同期装置采用的型号为SID-2CM微机同期控制器。

一种使用具备自动调节能力的孤网下厂用电切换系统的方法，方法步骤如下：

（1）电厂操作平台发出启动快切的指令；

（2）同期装置接收备用变低压侧电压、厂用变低压侧电压；

（3）对电压进行判断：在机组电压幅值满足-Uzd<Ug-Us<Uzd后，等待下一步（5）的判断结果，其中，Us:备用变低压侧电压幅值，Ug:厂用变低压侧电压，Uzd:同期装置允许同期电压幅值整定值；

（4）对频率进行判断：在机组电压频率满足0<Fg-Fs<Fzd后，等待下一步（5）的判断结果，其中，Fs:备用变低压侧电压频率，Fg:厂用变低压侧电压频率，Fzd:同期装置允许同期电压频率整定值；

（5）同期装置进行同期识别：在满足第（3）、（4）的合闸条件后，同期装置将在θg-θs=θk时发出合闸指令，其中，

$\mathrm{\&theta;k}=(\mathrm{Fg}-\mathrm{Fs})t_k+\frac{1}{2}\frac{d(\mathrm{Fg}-\mathrm{Fs})}{\mathrm{dt}}{t}_k^2+\frac{1}{6}\frac{d^2(\mathrm{Fg}-\mathrm{Fs})}{{\mathrm{dt}}^2}{t}_k^3+...$

其中t_k：断路器固有合闸时间，θg：厂用变低压侧电压相角，θs：备用变低压侧电压相角，θk：两电源相角差；

（6）快速切换装置接收动作指令，进行串联切换，串联切换的具体方式为快切装置控制厂用分支DL及备用分支DL完成整个切换。

而且，所述步骤（3）对电压进行判断的具体方法为：分析备用变低压侧电压、厂用变低压侧电压两个电压在幅值上的差异，当Ug-Us>Uzd时，同期装置发出减磁指令，励磁调节装置接受到同期装置的减磁指令后开始对机组进行降压处理，直至满足-Uzd<Ug-Us<Uzd；当Us-Ug>Uzd时，同期装置发出增磁指令，励磁调节装置接受到同期装置的增磁指令后开始对机组进行升压处理，直至满足-Uzd<Ug-Us<Uzd。

而且，所述步骤（4）对频率进行判断的具体方法为：分析两个电压在频率上的差异，当Fg-Fs>Fzd时，同期装置发出减速指令，汽轮机调速装置接受到同期装置的减速指令后开始对机组进行减速处理，直至满足0<Fg-Fs<Fzd；当Fs-Fg>Fzd时，同期装置发出增速指令，汽轮机调速装置接受到同期装置的增速指令后开始对机组进行加速处理，直至满足0<Fg-Fs<Fzd。

本发明的优点和积极效果是：

本发明能够通过在传统的厂用电切换系统的基础上，设计了启动快切前的同期捕捉环节，在两个电源系统频率差、角度差、幅值差不符合快切装置快速切换条件的情况下通过同期装置，对发电机侧的转速以及励磁调节器进行调节，从而使得连接发电机侧的厂用变压器的电压得到调整，与启动变压器侧的电压在频率、角度、幅值上基本一致，并且在接近同期点的情况下由同期装置向快切装置发出启动快切的指令，使得每次的切换均能够在快速、串联切换的模式下进行，避免切换时间受到两个电源频率差的随机性影响，保证切换时间小于50ms，减小6kV母线在切换过程中的电压波动。

1、使用前孤网下厂用电切换需要人为通过DCS系统对机组的电压和转速进行调节改变为自动装置进行调节；

2、使目前每次的切换时间在50ms-600ms之间，并且切换时间不可控，改变为正常切换下每次的切换都能保持在50ms的快速切换。

附图说明

图1是目前已有的快切系统结构图；

图2是本发明系统结构图；

图3是本发明孤网下厂用快切逻辑图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述，需要强调的是，以下实施方式是说明性的，而不是限定性的，不能以此实施方式作为对本发明的限定。

一种具备自动调节能力的孤网下厂用电切换系统，如图2所示，该系统包括励磁调节装置（AVR）、汽轮机调速装置（DEH）、电厂操作平台（DCS系统）及快切装置，本发明的创新点是，该系统进一步包括通过二次电缆与励磁调节装置（AVR）、汽轮机调速装置（DEH）、电厂操作平台（DCS系统）以及快切装置连接的同期装置，DCS启动快切的指令接点接在同期装置的启动开入上，同期装置增速、减速的开出接在DEH增速减速的开入上，同期装置增磁、减磁的开出接在AVR增磁、减磁的开入上，厂用PT的二次电压接在同期装置的电压采集模块上，备用PT的二次电压接在同期装置的电压采集模块上，同期装置启动合闸出口接在快切装置启动快切的开入上。

在本发明的具体实施中，所述同期装置采用的型号为SID-2CM微机同期控制器。

一种使用具备自动调节能力的孤网下厂用电切换系统的方法，方法步骤如下：

（1）DCS发出启动快切的指令；

（2）同期装置接收备用变低压侧电压、厂用变低压侧电压；

（3）对电压进行判断；分析两个电压在幅值上的差异，当Ug-Us>Uzd时，同期装置发出减磁指令，励磁调节装置（AVR）接受到同期装置的减磁指令后开始对机组进行降压处理，直至满足-Uzd<Ug-Us<Uzd；当Us-Ug>Uzd时，同期装置发出增磁指令，励磁调节装置（AVR）接受到同期装置的增磁指令后开始对机组进行升压处理，直至满足-Uzd<Ug-Us<Uzd；在机组电压幅值满足-Uzd<Ug-Us<Uzd后，等待下一步（5）的判断结果；其中，Us:备用变低压侧电压幅值，Ug:厂用变低压侧电压，Uzd:同期装置允许同期电压幅值整定值；

（4）对频率进行判断；分析两个电压在频率上的差异，当Fg-Fs>Fzd时，同期装置发出减速指令，汽轮机调速装置（DEH）接受到同期装置的减速指令后开始对机组进行减速处理，直至满足0<Fg-Fs<Fzd；当Fs-Fg>Fzd时，同期装置发出增速指令，汽轮机调速装置（DEH）接受到同期装置的增速指令后开始对机组进行加速处理，直至满足0<Fg-Fs<Fzd；在机组电压频率满足0<Fg-Fs<Fzd后，等待下一步（5）的判断结果；其中，Fs:备用变低压侧电压频率，Fg:厂用变低压侧电压频率，Fzd:同期装置允许同期电压频率整定值；

（5）同期装置进行同期识别，在满足第（3）、（4）的合闸条件后，同期装置将在θg-θs=θk时发出合闸指令；其中，

$\mathrm{\&theta;k}=(\mathrm{Fg}-\mathrm{Fs})t_k+\frac{1}{2}\frac{d(\mathrm{Fg}-\mathrm{Fs})}{\mathrm{dt}}{t}_k^2+\frac{1}{6}\frac{d^2(\mathrm{Fg}-\mathrm{Fs})}{{\mathrm{dt}}^2}{t}_k^3+...$

其中t_k：断路器固有合闸时间，θg：厂用变低压侧电压相角，θs：备用变低压侧电压相角，θk：两电源相角差；

（6）快速切换装置接收动作指令，进行串联切换，串联切换的具体方式为快切装置控制厂用分支DL及备用分支DL完成整个切换。

Claims (5)

1.一种具备自动调节能力的孤网下厂用电切换系统，该系统包括励磁调节装置、汽轮机调速装置、电厂操作平台及快切装置，其特征在于：该系统进一步包括通过二次电缆与励磁调节装置、汽轮机调速装置、电厂操作平台以及快切装置连接的同期装置，电厂操作平台启动快切的指令接点接在同期装置的启动开入上，同期装置增速、减速的开出接在汽轮机调速装置增速减速的开入上，同期装置增磁、减磁的开出接在励磁调节装置增磁、减磁的开入上，厂用PT的二次电压接在同期装置的电压采集模块上，备用PT的二次电压接在同期装置的电压采集模块上，同期装置启动合闸出口接在快切装置启动快切的开入上。

2.根据权利要求1所述的具备自动调节能力的孤网下厂用电切换系统，其特征在于：所述同期装置采用的型号为SID-2CM微机同期控制器。

3.一种使用具备自动调节能力的孤网下厂用电切换系统的方法，其特征在于方法步骤如下：

（1）电厂操作平台发出启动快切的指令；

（2）同期装置接收备用变低压侧电压、厂用变低压侧电压；

（3）对电压进行判断：在机组电压幅值满足-Uzd<Ug-Us<Uzd后，等待下一步（5）的判断结果，其中，Us:备用变低压侧电压幅值，Ug:厂用变低压侧电压，Uzd:同期装置允许同期电压幅值整定值；

（4）对频率进行判断：在机组电压频率满足0<Fg-Fs<Fzd后，等待下一步（5）的判断结果，其中，Fs:备用变低压侧电压频率，Fg:厂用变低压侧电压频率，Fzd:同期装置允许同期电压频率整定值；

（5）同期装置进行同期识别：在满足第（3）、（4）的合闸条件后，同期装置将在θg-θs=θk时发出合闸指令，其中，

$\mathrm{\&theta;k}=(\mathrm{Fg}-\mathrm{Fs})t_k+\frac{1}{2}\frac{d(\mathrm{Fg}-\mathrm{Fs})}{\mathrm{dt}}{t}_k^2+\frac{1}{6}\frac{d^2(\mathrm{Fg}-\mathrm{Fs})}{{\mathrm{dt}}^2}{t}_k^3+...$

其中t_k：断路器固有合闸时间，θg：厂用变低压侧电压相角，θs：备用变低压侧电压相角，θk：两电源相角差；

（6）快速切换装置接收动作指令，进行串联切换，串联切换的具体方式为快切装置控制厂用分支DL及备用分支DL完成整个切换。

4.根据权利要求3所述的使用具备自动调节能力的孤网下厂用电切换系统的方法，其特征在于：所述步骤（3）对电压进行判断的具体方法为：分析备用变低压侧电压、厂用变低压侧电压两个电压在幅值上的差异，当Ug-Us>Uzd时，同期装置发出减磁指令，励磁调节装置接受到同期装置的减磁指令后开始对机组进行降压处理，直至满足-Uzd<Ug-Us<Uzd；当Us-Ug>Uzd时，同期装置发出增磁指令，励磁调节装置接受到同期装置的增磁指令后开始对机组进行升压处理，直至满足-Uzd<Ug-Us<Uzd。

5.根据权利要求3所述的使用具备自动调节能力的孤网下厂用电切换系统的方法，其特征在于：所述步骤（4）对频率进行判断的具体方法为：分析两个电压在频率上的差异，当Fg-Fs>Fzd时，同期装置发出减速指令，汽轮机调速装置接受到同期装置的减速指令后开始对机组进行减速处理，直至满足0<Fg-Fs<Fzd；当Fs-Fg>Fzd时，同期装置发出增速指令，汽轮机调速装置接受到同期装置的增速指令后开始对机组进行加速处理，直至满足0<Fg-Fs<Fzd。

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