CN104037936B - 一种可实现备自投功能的配变经济运行控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可实现备自投功能的配变经济运行控制方法，本配网系统有三种运行方式，控制时，先检测两变压器低压侧失电情况，由继电器采集变压器低压侧断路器处三相中每相的通断状态，当任何两相断电或者三相均断电时，则认为该变压器为失电状态，再根据不同的失电情况进行切换；切换时，先将负荷从原系统低压侧切除；先投入另一侧高压，再投入低压，切除故障侧高压。本发明将10KV‑0.4KV配电设备联系为一个整体进行控制，降低了控制难度；根据内置逻辑功能自动实现配变投切，降低变压器的空载损耗，实现经济运行。多相电压检测提高失压判断可靠性，可更有效的检测到失压故障，提高电能质量，保护用电设备的安全。
Description
技术领域
本发明涉及分段供电的配网系统，具体来讲涉及一种可实现备自投功能的配变（配电变压器）经济运行控制方法，属于配网控制领域。
背景技术
随着科技和社会的进步，配网自动化技术得到快速的发展，同时人民生活水平的提高，对电能质量的要求也提出了更高的要求。如何提高配电网供电系统的安全性、可靠性以及经济性是亟待解决的问题，同时也是配网自动化的努力方向。
图1是现有技术比较典型的中低压配网系统。配网系统两组中压（如10KV）进线分别通过变压器T1、T2降为低压（如0.4KV）后，再并接在母线上，最后通过并接在母线上的出线分别向负荷进行供电。在变压器T1中低压侧分别设有断路器5QF和4 QF ，在变压器T2中低压侧分别设有断路器1QF和2 QF，在母线上设有断路器3 QF。根据不同情况，两变压器可以仅运行一个而另一个停运，此时该运行的变压器向所有负荷供电；也可以两个变压器同时工作进行分列运行，即向各自的负载供电，此时断路器3 QF断开。现有配网系统中，中压侧（如10KV系统）由调度部门（上级变电站）进行管理，为了保证用电可靠性，除线路检修以外，该系统10KV断路器5QF、1QF长期闭合，处于带电状态，导致变压器T1、T2长期带电，需要建立励磁而消耗空载有功损耗，而不是根据负荷大小来调节投运变压器的台数。低压侧0.4KV供电系统部分则由配网部门进行管理，低压侧的总路开关断路器4 QF、2 QF及低压母联开关断路器3 QF（又叫联络开关、分段开关）则通过低压备自投设备进行实时监测，当系统监测到低压侧失压后，由备自投设备进行动作，保证低压侧设备不间断供电。
然而，现有的控制投切方法存在以下不足：
1、10KV系统与0.4KV系统分别管理，管理难度加大，需要不同的部门进行操作，存在人力资源浪费。
2、低压备自投设备检测方式不完善，只有当检测到三相电压均失压后才能进行动作，存在一定的保护盲区。
3、如果可操作/动作设备工作电源出现故障，这些设备就无法动作，影响整个系统的可靠运行。
4、只有检测到配电系统A、B、C三相均无电才作为失压处理，电源故障检测机制不合理，导致三相电源不平衡对设备带来的危害。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种可实现备自投功能的配变经济运行控制方法。本方法主要用于10kV-0.4KV中低压单母线分段供电的配网系统，也可以应用到更高电压等级单母线分段供电网络中。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：
一种可实现备自投功能的配变经济运行控制方法，本方法用于单母线分段供电的配网系统，该配网系统两组中压进线分别通过变压器T1、T2降为低压后，再并接在母线上，最后通过并接在母线上的出线分别向负荷进行供电，在变压器T1中低压侧分别设有断路器5QF和4 QF ，在变压器T2中低压侧分别设有断路器1QF和2 QF，在位于两变压器之间的母线上设有断路器3 QF，本配网系统有如下三种运行方式，
方式一：变压器T1工作，T2停运，此时断路器5QF、4QF、3QF闭合，断路器1QF、2QF断开；
方式二：变压器T2工作，T1停运，此时断路器1QF、2QF、3QF闭合，断路器5QF、4QF断开；
方式三：变压器T1、T2分列运行，此时断路器1QF、2QF、5QF、4QF闭合，断路器3QF断开；
控制时，先检测两变压器低压侧失电情况，检测时，由继电器采集变压器低压侧断路器处的三相中每相的通断状态，当检测到其中任何两相断电或者三相均断电时，则认为该变压器为失电状态，再根据不同的失电情况进行如下切换；
在运行方式一下，当同时检测到变压器T1低压侧和变压器T2低压侧无电压时，先断开断路器4QF，再依次合上断路器1QF、2QF、断开断路器5 QF，进入方式二运行状态；
在运行方式二下，当同时检测到变压器T1低压侧和变压器T2低压侧无电压时，先断开断路器2QF，再依次合上断路器5QF、4QF、断开断路器1 QF，进入方式一运行状态；
在运行方式三下，当检测到变压器T2低压侧无电压且变压器T1低压侧有电压时，先断开断路器2QF，再依次合上断路器3QF、断开断路器1 QF，进入方式一运行状态；
在运行方式三下，当检测到变压器T1低压侧无电压且变压器T2低压侧有电压时，先断开断路器4QF，再依次合上断路器3QF、断开断路器5 QF，进入方式二运行状态。
配网系统三种运行方式需要切换时，按如下方法进行切换，
方式一切换到方式二：依次合上断路器1QF、2QF，再依次分开4QF、5QF；
方式一切换到方式三：依次合上断路器1QF、2QF，再分开3QF；
方式二切换到方式一：依次合上断路器5QF、4QF，再依次分开2QF、1QF；
方式二切换到方式三：依次合上断路器5QF、4QF，再分开3QF；
方式三切换到方式一：合上断路器3QF，再依次分开2QF、1QF；
方式三切换到方式二：合上断路器3QF，再依次分开4QF、5QF。
检测到失电后进行切换动作时，要采取时间延迟动作，防止闪变或晃电状态下的误动作，以避开保护设备的动作时间△t。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、将10KV-0.4KV配电设备联系为一个整体进行控制，实现中、低压设备就地管理及控制，降低了控制难度；根据内置逻辑功能自动实现配变投切，降低变压器的空载损耗，实现经济运行。
2、本方法能够兼容装有备自投的配电系统，不改变原有接线，适应性强。
3、多相电压检测提高失压判断可靠性，通过“三选二”检测模块，可更有效的检测到失压故障，通过相应动作逻辑，提高电能质量，保护用电设备的安全；；
4、A-F多点电压检测，可以根据A-F点实现故障定位，如为T1工作状态时，即3QF、4QF、5QF闭合，检测到E、F无电压，说明A、C故障；4QF、5QF为闭合状态，A点故障；5QF闭合、4QF断开，C点故障；同理判断T2工作； 在系统故障后可实现快速故障定位，减少故障排除时间；
5、本发明在配电变压器负荷功率不变的情况，通过控制方式的优化，使单母线分段供电系统两台变压器的综合损耗最低。
6、当检测到进线失压后，本发明能够实现低压侧的备自投功能，保证低压出线端持续供电。
附图说明
图1-现有技术比较典型的中低压配网系统示意图。
图2-本发明失电状态下故障恢复流程见图。
图3-本发明变压器失电检测示意图。
图4-本发明失电后切换延迟示意图。
图5-本发明中低压配网系统控制示意图。
图6-综合功率损耗计算示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明可实现备自投功能的配变经济运行控制方法，本方法用于单母线分段供电的配网系统，该配网系统两组中压进线分别通过变压器T1、T2降为低压后，再并接在母线上，最后通过并接在母线上的出线分别向负荷进行供电，在变压器T1中低压侧分别设有断路器5QF和4 QF ，在变压器T2中低压侧分别设有断路器1QF和2 QF，在位于两变压器之间的母线上设有断路器3 QF，本配网系统有如下三种运行方式，
方式一：变压器T1工作，T2停运，此时断路器5QF、4QF、3QF闭合，断路器1QF、2QF断开；
方式二：变压器T2工作，T1停运，此时断路器1QF、2QF、3QF闭合，断路器5QF、4QF断开；
方式三：变压器T1、T2分列运行，此时断路器1QF、2QF、5QF、4QF闭合，断路器3QF断开；
本发明不断检测两变压器低压侧失电情况，当没有断电故障时，按上述三种运行方式中的一种经济运行即可；也可以根据需要在三种方式间进行切换。如果有断电故障，再根据不同的失电情况进行切换恢复。
为了保证安全可靠运行，在故障时，先将负荷从原系统低压侧切除；先投入另一侧高压，再投入低压，切除故障侧高压，同时可以减少停电时间，快速恢复供电；故障恢复逻辑如下，失电状态下的故障恢复流程见图2；
在运行方式一下，当同时检测到变压器T1低压侧C点和变压器T2低压侧D点无电压时，先断开断路器4QF，再依次合上断路器1QF、2QF、断开断路器5 QF，进入方式二运行状态；
在运行方式二下，当同时检测到变压器T1低压侧C点和变压器T2低压侧D点无电压时，先断开断路器2QF，再依次合上断路器5QF、4QF、断开断路器1 QF，进入方式一运行状态；
在运行方式三下，当检测到变压器T2低压侧D点无电压且变压器T1低压侧C点有电压时，先断开断路器2QF，再依次合上断路器3QF、断开断路器1 QF，进入方式一运行状态；
在运行方式三下，当检测到变压器T1低压侧C点无电压且变压器T2低压侧D点有电压时，先断开断路器4QF，再依次合上断路器3QF、断开断路器5 QF，进入方式二运行状态。
检测时，由继电器采集变压器低压侧断路器处的三相中每相的通断状态，当检测到其中任何两相断电或者三相均断电时，则认为该变压器为失电状态，其检测思路如图3所示。本发明低压侧失压判据为“三选二”原则，可更有效的检测到失压故障，通过相应动作逻辑，提高电能质量，保护用电设备的安全。
当配网系统三种运行方式需要切换时，为保证E、F处不失电，配电需要短时合环运行（1QF-5QF全闭合），按如下方法进行切换，可实现经济运行：
方式一切换到方式二：依次合上断路器1QF、2QF，再依次分开4QF、5QF；
方式一切换到方式三：依次合上断路器1QF、2QF，再分开3QF；
方式二切换到方式一：依次合上断路器5QF、4QF，再依次分开2QF、1QF；
方式二切换到方式三：依次合上断路器5QF、4QF，再分开3QF；
方式三切换到方式一：合上断路器3QF，再依次分开2QF、1QF；
方式三切换到方式二：合上断路器3QF，再依次分开4QF、5QF。
检测到失电后进行切换动作时，要采取时间延迟动作，防止闪变或晃电状态下的误动作，以避开保护设备的动作时间△t，见图4。
本发明不改变原系统一次回路，同样具备备自投功能，原有备自投设备停止运行后不影响原功能，其控制除了低压侧三个断路器外，还包括中压侧两个断路器，见图5；系统输出的控制信息并接到相应断路的接线端子上。
本发明在配电变压器负荷功率不变的情况，通过控制方式的优化，使单母线分段供电系统两台变压器的综合损耗最低。分析如下，同时参见图6：
Q0—空载无功功率消耗，Q0= I0%SN10-2；kVar
I0%—空载电流百分值，I0%=，
I1N—变压器一次侧绕组的额定电流，A；
I0—空载电流，A；
QK—负载无功功率消耗，QK= UK% SN10-2；kVar
UK%—短路阻抗（短路电压百分比），UK% =，
U1N—电源侧额定电压，kV；
UK—短路电压，kV；
DPZA= P0ZA +（）2 PKZA
DPZB= P0ZB +（）2 PKZB
令DPZA=DPZB，可推出变压器A和B按综合功率经济运行的临界负载功率SLZ（kVA）。SN为变压器额定容量，S为负载视在功率。
SLZ=
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种可实现备自投功能的配变经济运行控制方法，本方法用于单母线分段供电的配网系统，该配网系统两组中压进线分别通过变压器T1、变压器T2降为低压后，再并接在母线上，最后通过并接在母线上的出线分别向负荷进行供电，在变压器T1中低压侧分别设有断路器5QF和断路器4 QF ，在变压器T2中低压侧分别设有断路器1QF和断路器2QF，在位于两变压器之间的母线上设有断路器3QF，本配网系统有如下三种运行方式，
方式一：变压器T1工作，变压器T2停运，此时断路器5QF、断路器4QF、断路器3QF闭合，断路器1QF、断路器2QF断开；
方式二：变压器T2工作，变压器T1停运，此时断路器1QF、断路器2QF、断路器3QF闭合，断路器5QF、断路器4QF断开；
方式三：变压器T1、变压器T2分列运行，此时断路器1QF、断路器2QF、断路器5QF、断路器4QF闭合，断路器3QF断开；
其特征在于：控制时，先检测两变压器低压侧失电情况，检测时，由继电器采集变压器低压侧断路器处的三相中每相的通断状态，当检测到其中任何两相断电或者三相均断电时，则认为该变压器为失电状态，再根据不同的失电情况进行如下切换；
在运行方式一下，当同时检测到变压器T1低压侧和变压器T2低压侧无电压时，先断开断路器4QF，再依次合上断路器1QF、断路器2QF、断开断路器5QF，进入方式二运行状态；
在运行方式二下，当同时检测到变压器T1低压侧和变压器T2低压侧无电压时，先断开断路器2QF，再依次合上断路器5QF、断路器4QF、断开断路器1QF，进入方式一运行状态；
在运行方式三下，当检测到变压器T2低压侧无电压且变压器T1低压侧有电压时，先断开断路器2QF，再依次合上断路器3QF、断开断路器1QF，进入方式一运行状态；
在运行方式三下，当检测到变压器T1低压侧无电压且变压器T2低压侧有电压时，先断开断路器4QF，再依次合上断路器3QF、断开断路器5QF，进入方式二运行状态；
配网系统三种运行方式需要切换时，按如下方法进行切换，
方式一切换到方式二：依次合上断路器1QF、断路器2QF，再依次分开断路器4QF、断路器5QF；
方式一切换到方式三：依次合上断路器1QF、断路器2QF，再分开断路器3QF；
方式二切换到方式一：依次合上断路器5QF、断路器4QF，再依次分开断路器2QF、断路器1QF；
方式二切换到方式三：依次合上断路器5QF、断路器4QF，再分开断路器3QF；
方式三切换到方式一：合上断路器3QF，再依次分开断路器2QF、断路器1QF；
方式三切换到方式二：合上断路器3QF，再依次分开断路器4QF、断路器5QF。
2.根据权利要求1所述的可实现备自投功能的配变经济运行控制方法，其特征在于：检测到失电后进行切换动作时，要采取时间延迟动作，防止闪变或晃电状态下的误动作，以避开保护设备的动作时间△t。
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