CN104092217B - 电力线路或电力变压器过载组合选切馈线负荷的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力线路或电力变压器过载组合选切馈线负荷的控制方法。其特点是，包括如下步骤：(1)根据电力线路或电力变压器过载程度不同，设置五轮减载；(2)定义电力线路或变压器过负荷启动条件；(3)定义电力线路或电力变压器过负荷动作选切条件；(4)执行电力线路或电力变压器过负荷动作选切。本发明提出了一种新型组合选切馈线负荷的控制方法，用于保证重要用户连续供电同时尽可能减少负荷损失，保证电网的安全稳定运行。本发明的控制方法根据电力线路或变压器的电流大小和过载延时分多个独立的轮级，每个轮级设置独立的电流定值和延时定值，定值按反时限整定，过载越严重时加快速选切负荷。

Description

电力线路或电力变压器过载组合选切馈线负荷的控制方法

技术领域

本发明涉及一种电力线路或电力变压器过载组合选切馈线负荷的控制方法。

背景技术

电力系统中有一些变电站负荷较重，电力线路(或变压器)一次设备的容载率较高。当并列运行的电力线路(或变压器)中一回由于故障跳闸后会导致未跳闸电力线路(或变压器)过载运行。长时间过载运行将导致电力线路(或变压器)损坏，必须要采取措施消除一次设备过负荷状态。

目前用的过负荷联切方法有两种：按延时分轮级切除负荷和按照反时限一次切除负荷，或者切负荷总量按照馈线的历史负荷曲线进行累加。这两种方法切负荷总量不准确，为了可靠消除设备过负荷运行状态一般要求较大的过切量，损失用户负荷量较大。也有少数用户采用实测馈线负荷量进行选切，但采用的选切方法仍然有较大的过切量。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力线路或电力变压器过载组合选切馈线负荷的控制方法，能够在电力线路或变压器过载运行时，通过实测变压器和馈线负荷量精确选切部分负荷，从而确保电网安全稳定运行。

一种电力线路或电力变压器过载组合选切馈线负荷的控制方法，其特别之处在于，包括如下步骤：

(1)根据电力线路或电力变压器过载程度不同，设置五轮减载，具体是以一台主变过载10％-15％为第一轮，15％-20％为第二轮，20％-25％为第三轮，25％-30％为第四轮，30％以上为第5轮；

(2)定义电力线路或变压器过负荷启动条件：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{\max }\&GreaterEqual;I_{\mathrm{qd}}\\ U_{\mathrm{ab}}\&GreaterEqual;U_{\mathrm{LLSet}}\\ U_{\mathrm{bc}}\&GreaterEqual;U_{\mathrm{LLSet}}\\ U_{\mathrm{ca}}\&GreaterEqual;U_{\mathrm{LLSet}}\\ U_2<U_{2\mathrm{Set}}\\ \mathrm{\&Delta;}{I}_{\max }=I-I_{-0.5s}\&GreaterEqual;I_{\mathrm{\&Delta;qd}}\end{array}\right\}$

其中，I_max为电力线路或电力变压器最大相电流，I_qd为过负荷启动电流定值，具体设定为0.8～1.1倍额定电流值；U_ab,U_bc,U_ca为电力线路或电力变压器线电压，U_LLSet为低电压定值，具体设定为0.6～0.65倍额定线电压；U₂为负序电压，U_2Set为负序电压定值，具体设定为0.1～0.15倍额定相电压；△I_max为最大相电流幅值变化量，I为当前最大相电流幅值，I_-0.5s为0.5秒前的最大相电流幅值；I_△qd为过负荷突变量启动电流定值，具体整定为0.2～0.6倍额定电流；

当同时满足以上条件时，经过延时t_qd，具体设定为0.1～1.0s，确认过负荷启动；

(3)定义电力线路或电力变压器过负荷动作选切条件：

I_max≥I_si；

其中I_si为第i轮电流动作定值；

当确认过负荷启动后，如果最大相电流超过第i轮电流动作定值I_si，延时t_si，具体设置为1.0s～100s后动作选切馈线负荷；

将每轮过负荷电流定值I_si整定为1.0～1.5倍安全电流，每轮延时定值t_si，按照反时限整定；

(4)执行电力线路或电力变压器过负荷动作选切：

根据电力线路或电力变压器实际过载量确定选切馈线负荷总量，具体是按照I_sh＝I_max-I_Base；

其中I_sh为需切电流量，I_max为过负荷时的最大相电流幅值，I_Base为切负荷基值，具体设置为额定电流的0.5～1.5倍。

步骤(4)中具体是把所有可切馈线负荷电流按优先级排序，按照用户负荷限电序位表及用户信誉度来确定被切负荷的优先级，不重要的负荷排在第一优先级，次重要的负荷排在第二优先级，依次排序直至将最重要的负荷排在最末一级；选切时则先切除优先级高的线路，较高一优先级负荷选切完还不够时，继续选切下一优先级负荷。

步骤(4)中如果下一优先级负荷总量足够选切，则在该优先级中进行组合优化选切。

步骤(3)中将每轮过负荷电流定值整定为1.0～1.5倍安全电流，每轮延时定值按照反时限整定，具体是指：第一轮按1.1倍安全电流，延时15秒整定，第二轮按1.2倍安全电流，延时10秒整定，第三轮按1.3倍安全电流，延时5秒整定。

本发明提出了一种新型组合选切馈线负荷的控制方法，用于保证重要用户连续供电同时尽可能减少负荷损失，保证电网的安全稳定运行。本发明的控制方法根据电力线路或变压器的电流大小和过载延时分多个独立的轮级，每个轮级设置独立的电流定值和延时定值，定值按反时限整定，过载越严重时加快速选切负荷。每个轮级独立动作，其中一轮动作后如果未完全消除过载状态，其它轮级可以再次动作选切部分负荷。选切负荷时采用快速组合选切法，能够快速选切负荷同时保证较小的过切量。

附图说明

附图1为本发明的过负荷启动和动作逻辑图；

附图2为本发明的组合选切馈线方法流程图；

附图3为本发明实施例1中宁夏中卫主变过负荷区域智能联切系统的架构图。

具体实施方式

实施例1：

以下以宁夏中卫主变过负荷区域智能联切系统为例进行说明：

一、系统简介：

宁夏中卫主变过负荷区域智能联切系统是根据宁夏中卫的实际需求，为了避免330kV主变事故过负荷危及主变安全而设置。本系统由一个330kV主站——中卫变，和四个110kV子站——红山口变、美利变、李园变和卫北变组成。其系统架构如图3所示。

主站中卫变的主要功能：

●接入3台主变的三相电压、三相电流；

●接入4回110kV馈线的两相电流；

●接收4个子站的上传的35kV馈线电流；

子站的主要功能：

●接入3台主变110kV侧切换后三相电压、三相电流；

●接入35kV馈线的两相电流，最多接9回线路；

●将35kV馈线的电流上传至主站中卫变；

主站装置测量330kV主变的三相电压和三相电流,进行过载判别。当检测到主变过载时，根据预设的切载策略发出命令切除330kV中卫变、110kV红山口变、美利变、李园变、卫北变馈线负荷。

二、过负荷减载轮次及切载量的整定：

目前中卫330kV变电站有两台主变运行，一台主变事故跳闸，中卫变单台主变运行，若美利纸业电厂从网上吸收负荷，保证中卫变单台主变负荷控制在90％以下，给电铁负荷留有足够的备用冲击容量。故主变过负荷切载量应以90％额定容量为基准。

330kV变压器过负荷Ⅴ级按主过载150％整定，所跳线路负荷量为主变容量的60％，时限5秒。

330kV变压器过负荷Ⅳ级按主变过载40％整定，所跳线路负荷量为主变容量的50％，时限6秒。

330kV变压器过负荷Ⅲ级按主变过载30％整定，所跳线路负荷量为主变容量的40％，时限7秒。

330kV变压器过负荷Ⅱ级按主变过载20％整定，所跳线路负荷量为主变容量的30％，时限8秒。

330kV变压器过负荷Ⅰ级按主变过载10％整定，所跳线路负荷量为主变容量的20％，时限9秒。

主变区域过负荷动作特性按照反时限整定，过负荷程度越严重动作越快，时间整定值均大于主变高后备、中后备动作时限，可防止线路故障引起主变区域过负荷元件动作而误切。

三、过负荷选切

1.变压器过负荷启动条件：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{\max }\&GreaterEqual;I_{\mathrm{qd}}\\ U_{\mathrm{ab}}\&GreaterEqual;U_{\mathrm{LLSet}}\\ U_{\mathrm{bc}}\&GreaterEqual;U_{\mathrm{LLSet}}\\ U_{\mathrm{ca}}\&GreaterEqual;U_{\mathrm{LLSet}}\\ U_2<U_{2\mathrm{Set}}\\ \mathrm{\&Delta;}{I}_{\max }=I-I_{-0.5s}\&GreaterEqual;I_{\mathrm{\&Delta;qd}}\end{array}\right\}$

其中，I_max为电力线路或电力变压器最大相电流，I_qd为过负荷启动电流定值，设为1.1倍额定电流值；U_ab,U_bc,U_ca为电力线路或电力变压器线电压，U_LLSet为低电压定值，具体设定为0.6倍额定线电压；U₂为负序电压，U_2Set为负序电压定值，具体设定为0.15倍额定相电压；△I_max为最大相电流幅值变化量，I为当前最大相电流幅值，I_-0.5s为0.5秒前的最大相电流幅值I_△qd为过负荷突变量启动电流定值，具体整定为0.2倍额定电流；

当同时满足以上条件时，经过延时t_qd，设为1.0s，确认过负荷启动；

过负荷判别逻辑图见附图1。

1)为了防止系统负荷波动对选切负荷带来影响，采用五轮选切负荷设计。五轮的动作值和延时按照反时限整定，如某一轮动作门槛越大，动作时间越短。

2)分成五轮设计，可以避免一次选切不能完全消除过负荷状态，二次动作作为一次动作的补充。已经参与了选切的线路不参与下一次选切。

3)本系统以判别电流大小进行过负荷判别，子站上传各线路负荷电流大小，在主站进行电流大小折算到110kV侧，并进行智能排序，优化切荷量。

2.切负荷总量计算

主变过负荷确认启动后，计算切负荷总量。按下式计算：

I_shed＝I-I_Base…………(1)

I_shed为需切负荷总量；

I_Base为切负荷基值，设为额定电流的0.9倍；

I为主变最大相电流。

3.智能选切方法

区域智能联切系统由主站和各子站组成，主站过负荷向各子站发出切负荷命令，将所切的负荷分配到各个子站。与传统的单站过负荷减载方法相比，避免了上一级变电站切除出线导致下一级变电站全停的事故，控制的精度也极大提高。区域智能联切系统采用了馈线组合选切法作为本系统的选切方法，具体实施过程如下：

将子站每条馈线的实测负荷量上送到主站，每条馈线设置优先级。把所有子站的馈线负荷量按优先级进行排队，不重要的负荷排在前面，优先级相同的线路可同时切除。根据区域需要切除的负荷总量，按队列从前至后累加负荷量，直至累加和大于等于需切负荷量，参与累加的馈线负荷就是要被切除的对象。

$\underset{i=1}{\overset{k-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_i<P_{\mathrm{ts}}\&le;\underset{i=1}{\overset{k-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_i$

根据以上公式确定了k值后，主站可以发送命令到各子站切除1～k优先级的馈线线路。智能选切方法流程图见附图2。

4.选切负荷原则

1)未投入“允许切压板”的馈线不参与选切，“允许切压板”设置在各110kV稳控子站。

2)已经选切过(一次整组起动时间内)的馈线不再参与选切。

3)电流超过馈线电流上下限值的线路不参与选切。

4)切负荷总量控制原则(可通过定值配置)

欠切原则或

过切原则或

控制误差最小

5)同一优先级馈线选切排序原则(可通过定值配置)

优先电流较大的馈线；

优先电流较小的馈线；

最优化选切；

5.选切负荷优先级

按照用户负荷限电序位表及用户信誉度来确定被切负荷的优先级。事故过负荷情况下，按照《宁夏电网限电序位方案》执行。(万千瓦)第一级(优先切)切载用户：

第二级切载用户：

变电站

电压等级(千

用户线路

切除容量(兆伏

	伏)		安)
				红山口变	35	351茂烨Ⅲ线	27
李园变	35	315新冶Ⅳ线	27
				红山口变	35	325新冶Ⅰ线	27
李园变	35	315新冶Ⅳ线	27
				合计			108

四、实测选切结果

下表是主站中卫变测试时馈线的交流量。为了测试方便，将所有投入选切的馈线设为相同优先级。同时为了更直观看出馈线电流的判别效果，特地使A、C两相电流不等。

序号	元件名称	Ia(A)	Ic(A)	IaP(A)	IcP(A)	选切
							1	主站#1馈线	119.865	0.068	119.865	0.068	投入
2	主站#2馈线	0.057	0.049	0.057	0.049	退出
							3	主站#3馈线	0.052	0.061	0.052	0.061	退出
4	主站#4馈线	0.040	0.061	0.040	0.000	投入
							5	红山口#1馈线	622.264	299.439	198.311	95.276	投入
6	红山口#2馈线	359.419	276.929	114.361	88.114	投入
							7	红山口#3馈线	313.395	252.247	99.717	80.260	投入
8	红山口#4馈线	239.762	300.354	76.288	95.567	投入
							9	红山口#5馈线	316.876	205.517	69.006	65.392	投入
10	红山口#6馈线	189.158	180.184	60.187	57.331	投入
							11	红山口#7馈线	166.935	153.772	53.116	48.928	投入
12	红山口#8馈线	145.174	132.075	46.192	42.024	投入
							13	红山口#9馈线	120.512	109.291	38.345	34.774	投入
14	美利变#1馈线	359.856	119.698	114.500	38.086	投入
							15	美利变#2馈线	299.480	119.819	95.289	38.124	投入
16	美利变#3馈线	180.261	120.476	57.356	38.333	投入

误差最小电流大优先选切测试结果：

本发明中安全电流是指线路温度不大于最高允许温度时所对应的负载电流。

Claims (4)

1.一种电力线路或电力变压器过载组合选切馈线负荷的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据电力线路或电力变压器过载程度不同，设置五轮减载，具体是以一台主变过载10％-15％为第一轮，15％-20％为第二轮，20％-25％为第三轮，25％-30％为第四轮，30％以上为第5轮；

(2)定义电力线路或变压器过负荷启动条件：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{\max }\&GreaterEqual;I_{qd}\\ U_{ab}\&GreaterEqual;U_{LLSet}\\ U_{bc}\&GreaterEqual;U_{LLSet}\\ U_{ca}\&GreaterEqual;U_{LLSet}\\ U_2<U_{2Set}\\ {\mathrm{\&Delta;I}}_{\max }=I-I_{-0.5s}\&GreaterEqual;I_{\mathrm{\&Delta;}qd}\end{array}\right.$

其中，I_max为电力线路或电力变压器最大相电流，I_qd为过负荷启动电流定值，具体设定为0.8～1.1倍额定电流值；U_ab,U_bc,U_ca为电力线路或电力变压器线电压，U_LLSet为低电压定值，具体设定为0.6～0.65倍额定线电压；U₂为负序电压，U_2Set为负序电压定值，具体设定为0.1～0.15倍额定相电压；ΔI_max为最大相电流幅值变化量，I为当前最大相电流幅值，I_-0.5s为0.5秒前的最大相电流幅值；I_Δqd为过负荷突变量启动电流定值，具体整定为0.2～0.6倍额定电流；

当同时满足以上条件时，经过延时t_qd，具体设定为0.1～1.0s，确认过负荷启动；

(3)定义电力线路或电力变压器过负荷动作选切条件：

I_max≥I_si；

其中I_si为第i轮电流动作定值；

当确认过负荷启动后，如果最大相电流超过第i轮电流动作定值I_si，延时t_si，具体设置为1.0s～100s后动作选切馈线负荷；

将每轮过负荷电流定值I_si整定为1.0～1.5倍安全电流，每轮延时定值t_si，按照反时限整定，该安全电流是指线路温度不大于最高允许温度时所对应的负载电流；

(4)执行电力线路或电力变压器过负荷动作选切：

根据电力线路或电力变压器实际过载量确定选切馈线负荷总量，具体是按照I_sh＝I_max-I_Base；

其中I_sh为需切电流量，I_max为过负荷时的最大相电流幅值，I_Base为切负荷基值，具体设置为额定电流的0.5～1.5倍。

2.如权利要求1所述的电力线路或电力变压器过载组合选切馈线负荷的控制方法，其特征在于：步骤(4)中具体实施过程如下：将子站每条馈线的实测负荷量上送到主站，每条馈线设置优先级；把所有子站的馈线负荷量按优先级进行排队，不重要的负荷排在前面，优先级相同的线路同时切除；根据区域需要切除的负荷总量，按队列从前至后累加负荷量，直至累加和大于或等于需切负荷量，参与累加的馈线负荷就是要被切除的对象。

3.如权利要求1所述的电力线路或电力变压器过载组合选切馈线负荷的控制方法，其特征在于：步骤(4)中如果下一优先级负荷总量足够选切，则在该优先级中进行组合优化选切。

4.如权利要求1所述的电力线路或电力变压器过载组合选切馈线负荷的控制方法，其特征在于：步骤(3)中将每轮过负荷电流定值整定为1.0～1.5倍安全电流，每轮延时定值按照反时限整定，具体是指：第一轮按1.1倍安全电流，延时15秒整定，第二轮按1.2倍安全电流，延时10秒整定，第三轮按1.3倍安全电流，延时5秒整定。