CN104333118B - 中阻接地方式自适应投切的备自投系统及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种中阻接地方式自适应投切的备自投系统及其运行方法，系统包括备自投装置，应用于采用中阻接地方式的10KV变电站系统中，10KV变电站系统采用扩大外桥接线方式，110KV侧为通过母联开关连接的3段母线，10KV侧为4段皆有3个接地变的母线；备自投装置包括接入10KV侧四段母线电压和电流的模拟量输入端，以及接入10KV侧各分支回路开关、母联开关和各母线所接中阻开关的跳闸位置接点，母线中阻投入压板开入量接点，以及10KV变电站系统中包括针对各主变后备保护、各开关手动跳闸动作的所有闭锁备自投的开入量的接点开关量输入端。本发明通过优化备自投系统结构以及运行逻辑，使得备自投系统既能实现主备电源的相互投切，又能实现中阻接地点的自适应投切。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统输配电设备中的自动投切技术领域，特别是适用于采用中阻接地方式的10KV多分段母线接线方式的变电站中，以实现主备电源及接地变压器远方自投功能的中阻接地方式自适应投切的备自投系统及其运行方法。
背景技术
随着城市电网的不断发展，城市输配电网中的电缆线路越来越多，造成发生线路接地故障时电容电流的增大，为了限制接地电流，并既快又准地找出故障线路，将故障设备从电网中切除，中性点经中阻接地方式被越来越广泛的应用。
然而对于多分段母线主接线方式的变电站，采用中性点经中阻接地方式时，每一段母线上都会接入由接地变压器和中阻构成的组件，要求该段母线只能有一个接地点，而当备自投动作使得母线并列运行时，就形成了多个接地点，因此要求备自投系统在完成电源切换同时，具备自动投切接地组件的功能。现有10KV备自投系统只适用于经消弧线圈接地或不接地方式，无法完成具有接地变压器等接地组件的系统接地方式的自适应投切下的主备电源切换。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：通过优化备自投系统结构，应用于采用中阻接地方式的10KV变电站系统中，实现接地变压器的自适应投切功能，同时优化备自投逻辑，使得备自投系统既能实现主备电源的相互投切，又能实现中阻接地点的自适应投切。
本发明采取的技术方案为：中阻接地方式自适应投切的备自投系统，应用于采用中阻接地方式的10KV变电站系统中，包括备自投装置；
所述10KV变电站系统采用扩大外桥接线方式，110KV侧为3段母线，各段母线上分别设置1~3号主变，10KV侧为4段母线，即I~IV母线，I~IV母线分别连接有电压互感器和电流互感器；1号和3号主变低压侧分别连接10KV侧I母线和II母线，2号主变低压侧连接III母线和IV母线；I母线和II母线上分别接入有#1接地变和#2接地变，III母线或IV母线上接入有#3接地变；
110KV侧的3段母线依次通过母联开关710DL和720DL连接；1号主变和3号主变的高压侧分别连接有分段开关701DL和702DL；靠近各主变的低压侧，I~IV母线上分别设置有分支回路开关101DL、102DL、103DL和203DL；I母线和III母线之间连接有母联开关110DL，II母线和IV母线之间连接有母联开关210DL；#1~#3接地变的母线连接端上分别连接有中阻开关104DL、204DL和109DL；
备自投装置包括模拟量输入端和开关量输入端，其中模拟量输入端连接各母线各电压互感器及电流互感器的输出端，以采集10KV侧四段母线的电压和电流；开关量输入端连接10KV侧各分支回路开关、母联开关和各母线所接中阻开关的跳闸位置接点，母线中阻投入压板开入量接点，以及10KV变电站系统中包括针对各主变后备保护、各开关手动跳闸动作的所有闭锁备自投的开入量的接点。
本发明系统中，备自投装置接入四段母线I母、II母、III母、IV母的电压，可用于备自投的有压、无压判别；接入10KV侧各分支回路电流可用于防止母线三相断线后造成备自投误动作；接入开关101DL、102DL、103DL、203DL、110DL、210DL的跳闸位置接点，可用于系统接线方式的判别，确认开关是否断开及备自投充电、放电和动作判断；接入开关104DL、109DL、204DL的跳闸位置接点及母线中阻投入压板开入量，可用于判断系统的接地方式及中阻的自投切准备。接入变压器高低压侧开关101DL、701DL、710DL、103DL、203DL、102DL、730DL、702DL手动跳闸位置接点，可用于闭锁备自投。
定义10KV侧各分支回路名称以其线路上所设分支回路开关编号代替，本发明基于上述中阻接地方式自适应投切的备自投系统的运行方法，包括以下自投方式：
1）#3接地变接入III母线，101线为103线的暗备用：
充电条件：10KV侧Ⅰ母线和Ⅲ母线均三相有压，101DL和103DL在合位，110DL在分位，无闭锁开入量，经备自投充电时间后充电完成；
放电条件：手动跳闸101DL、701DL、710DL和103DL，或备自投装置接收到其他外部闭锁信号；
启动条件：10KV侧Ⅲ母线无电压，Ⅰ母线有电压，103线上无电流，为防止1号主变过负荷，10KV侧Ⅲ母线失压前101线上电流和103线上电流之和小于1号主变额定电流的1.2倍；
动作逻辑：满足启动条件后，备自投装置先跳开103DL，同时判断Ⅲ母线接地变运行方式：若#3接地变投入运行，则跳开109DL开关，然后合上110DL；若接地变未投运，则直接合上110DL；
此时的运行方式为1号主变带I母线和III母线并列运行，I母线上接有#1接地变，3号主变带IV母线运行，2号主变带II母线运行，II母线与IV母线分列运行，II母线上接有#2接地变；
2）#3接地变接入III母线，103线为101线的暗备用：
充电条件：10KV侧Ⅰ母线和Ⅲ母线均三相有压，101DL和103DL在合位，110DL在分位，无其它外部闭锁量，经备自投充电时间后充电完成；
放电条件：手动跳闸101DL、701DL、710DL和103DL，或备自投装置接收到其他外部闭锁信号；
启动条件：10KV侧Ⅰ母线无压，Ⅲ母线有压，103线上无电流，为防止3号主变过负荷，10KV侧Ⅰ母线失压前101线上电流和103线上电流之和小于3号主变额定电流的1.2倍；
动作逻辑：满足启动条件后，先跳开101DL，若I母线上接入#1接地变，则同时跳开104DL合上210DL，再跳开203DL，最后合上110DL；
此时的运行方式为3号主变带I母线和III母线并列运行，III母线上接有#3接地变，2号主变带II母线和IV母线并列运行，II母线上接有#2接地变；
3）#3接地变接入III母线，102线为203线的暗备用：
充电条件：10KV侧Ⅱ母线和Ⅳ母线均三相有压，102DL和203DL在合位，210DL在分位，无其它外部闭锁开入量，经备自投充电时间后充电完成；
放电条件：手动跳闸102DL、702DL、730DL和203DL，或备自投装置接收到其他外部闭锁信号；
启动条件：10KV侧Ⅳ母线无压，Ⅱ母线有压，203线上无电流，为防止2号主变过负荷，10KV侧Ⅳ母线失压前203线上电流和102线上电流之和小于2号主变额定电流的1.2倍；
动作逻辑：满足启动条件后，先跳开203DL，同时判断Ⅳ母线接地变运行方式，若Ⅳ母线未接入接地变，则合上110DL；
此时的运行方式为1号主变带I母线运行，3号主变带III母线与运行，I母线与III母线分列运行，I母线上接有#1接地变，III母线上接有#3接地变，2号主变带II母线与IV母线并列运行，II母线上接有#2接地变；
4）#3接地变接入III母线，203线为102线的暗备用：
充电条件：10KV侧Ⅱ母线和Ⅳ母线均三相有压，102DL和203DL在合位，210DL在分位，无其它外部闭锁开入量，经备自投充电时间后充电完成；
放电条件：手动跳闸102DL、702DL、730DL和203DL，或备自投装置接收到其他外部闭锁信号；
启动条件：10KV侧Ⅱ母线无压，Ⅳ母线有压，102线上无流，为防止3号主变过负荷，10KV侧Ⅳ母线失压前203线上电流和102线上电流之和小于3号主变额定电流的1.2倍；
动作逻辑：满足启动条件后，先跳开102DL，若II母线上接入#2接地变，则同时跳开204DL，合上210DL后，再跳开203DL，同时判断III母线接地方式，若#3接地变接入III母线，则跳开#3接地变，最后合上110DL；
此时的运行方式为1号主变带I母线与III母线并列运行，I母线上接有#1接地变，3号主变带II母线与IV母线并列运行，IV母线上接有#2接地变。
对于接地变运行方式的判断，利用装置内部母线中阻投入软压板和对侧母线中阻均投软压板实现，母线中阻投入软压板用于判断本段母线接地变是否运行，对侧母线中阻均投软压板用于判断需要并列的母线是否存在两个接地点，如对侧母线中阻均投软压板用于判断#3接地变运行在哪段母线，当判断出接于III母线时，I母线与III母线并列运行时切除#3接地变。
本发明的有益效果为，根据接入的模拟量和开关量，系统中的备自投装置能够自动识别系统当前的运行方式，可实现10KV侧各分支回路间的互投，可实现接地中阻的自适应切换。考虑到两路电源不能长时间并列运行及备自投的动作条件，在正常情况下系统运行方式为，101DL、102DL、103DL、203DL开关为合位，110DL、210DL为分位。根据运行方式，备自投装置采用原理逻辑分开，硬件整合的设计，共有四种主备电源自投方式，在四种方式下由于接地变运行方式不同造成最终的动作逻辑也各有不同，备自投装置均能自动识别接地方式，实现接地变压器的自适应投切。
附图说明
图1所示为本发明系统主接线结构示意图；
图2所示为图1中#1部分备自投工作逻辑原理示意图；
图3所示为图1中#2部分备自投工作逻辑原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例进一步说明。
本发明的中阻接地方式自适应投切的备自投系统，应用于采用中阻接地方式的10KV变电站系统中，包括备自投装置，请参考图1；
10KV变电站系统采用扩大外桥接线方式，110KV侧为3段母线，各段母线上分别设置1~3号主变，10KV侧为4段母线，即I~IV母线，I~IV母线分别连接有电压互感器和电流互感器；1号和3号主变低压侧分别连接10KV侧I母线和II母线，2号主变低压侧连接III母线和IV母线；I母线和II母线上分别接入有#1接地变和#2接地变，III母线或IV母线上接入有#3接地变；
110KV侧的3段母线依次通过母联开关710DL和720DL连接；1号主变和3号主变的高压侧分别连接有分段开关701DL和702DL；靠近各主变的低压侧，I~IV母线上分别设置有分支回路开关101DL、102DL、103DL和203DL；I母线和III母线之间连接有母联开关110DL，II母线和IV母线之间连接有母联开关210DL；#1~#3接地变的母线连接端上分别连接有中阻开关104DL、204DL和109DL；
备自投装置包括模拟量输入端和开关量输入端，其中模拟量输入端连接各母线各电压互感器及电流互感器的输出端，以采集10KV侧四段母线的电压和电流；开关量输入端连接10KV侧各分支回路开关、母联开关和各母线所接中阻开关的跳闸位置接点，母线中阻投入压板开入量接点，以及10KV变电站系统中包括针对各主变后备保护、各开关手动跳闸动作的所有闭锁备自投的开入量的接点。
本发明系统中，备自投装置接入四段母线I母、II母、III母、IV母的电压，可用于备自投的有压、无压判别；接入10KV侧各分支回路电流可用于防止母线三相断线后造成备自投误动作；接入开关101DL、102DL、103DL、203DL、110DL、210DL的跳闸位置接点，可用于系统接线方式的判别，确认开关是否断开及备自投充电、放电和动作判断；接入开关104DL、109DL、204DL的跳闸位置接点及母线中阻投入压板开入量，可用于判断系统的接地方式及中阻的自投切准备。接入变压器高低压侧开关101DL、701DL、710DL、103DL、203DL、102DL、730DL、702DL手动跳闸位置接点，可用于闭锁备自投。
结合图1 至图3，本发明的备自投系统运行包括#1部分和#2部分，图2与图3中，K1\K2为电流变比系数，电流变比大的变比系数取1，电流变比小的变比系数为小的电流变比与大的电流变比的比值。
本发明根据接入的模拟量和开关量，系统中的备自投装置能够自动识别系统当前的运行方式，可实现10KV侧各分支回路间的互投，可实现接地中阻的自适应切换。考虑到两路电源不能长时间并列运行及备自投的动作条件，在正常情况下系统运行方式为，101DL、102DL、103DL、203DL开关为合位，110DL、210DL为分位。根据运行方式，备自投装置采用原理逻辑分开，硬件整合的设计，共有四种主备电源自投方式，在四种方式下由于接地变运行方式不同造成最终的动作逻辑也各有不同，备自投装置均能自动识别接地方式，实现接地变压器的自适应投切。
定义10KV侧各分支回路名称以其线路上所设分支回路开关编号代替，本发明基于上述中阻接地方式自适应投切的备自投系统的运行方法，包括以下自投方式：
1）#3接地变接入III母线，101线为103线的暗备用：
充电条件：10KV侧Ⅰ母线和Ⅲ母线均三相有压，101DL和103DL在合位，110DL在分位，无闭锁开入量，经备自投充电时间后充电完成；
放电条件：手动跳闸101DL、701DL、710DL和103DL，或备自投装置接收到其他外部闭锁信号；
启动条件：10KV侧Ⅲ母线无电压，Ⅰ母线有电压，103线上无电流，为防止1号主变过负荷，10KV侧Ⅲ母线失压前101线上电流和103线上电流之和小于1号主变额定电流的1.2倍；
动作逻辑：满足启动条件后，备自投装置先跳开103DL，同时判断Ⅲ母线接地变运行方式：若#3接地变投入运行，则跳开109DL开关，然后合上110DL；若接地变未投运，则直接合上110DL；
此时的运行方式为1号主变带I母线和III母线并列运行，I母线上接有#1接地变，3号主变带IV母线运行，2号主变带II母线运行，II母线与IV母线分列运行，II母线上接有#2接地变；
2）#3接地变接入III母线，103线为101线的暗备用：
充电条件：10KV侧Ⅰ母线和Ⅲ母线均三相有压，101DL和103DL在合位，110DL在分位，无其它外部闭锁量，经备自投充电时间后充电完成；
放电条件：手动跳闸101DL、701DL、710DL和103DL，或备自投装置接收到其他外部闭锁信号；
启动条件：10KV侧Ⅰ母线无压，Ⅲ母线有压，103线上无电流，为防止3号主变过负荷，10KV侧Ⅰ母线失压前101线上电流和103线上电流之和小于3号主变额定电流的1.2倍；
动作逻辑：满足启动条件后，先跳开101DL，若I母线上接入#1接地变，则同时跳开104DL合上210DL，再跳开203DL，最后合上110DL；
此时的运行方式为3号主变带I母线和III母线并列运行，III母线上接有#3接地变，2号主变带II母线和IV母线并列运行，II母线上接有#2接地变；
3）#3接地变接入III母线，102线为203线的暗备用：
充电条件：10KV侧Ⅱ母线和Ⅳ母线均三相有压，102DL和203DL在合位，210DL在分位，无其它外部闭锁开入量，经备自投充电时间后充电完成；
放电条件：手动跳闸102DL、702DL、730DL和203DL，或备自投装置接收到其他外部闭锁信号；
启动条件：10KV侧Ⅳ母线无压，Ⅱ母线有压，203线上无电流，为防止2号主变过负荷，10KV侧Ⅳ母线失压前203线上电流和102线上电流之和小于2号主变额定电流的1.2倍；
动作逻辑：满足启动条件后，先跳开203DL，同时判断Ⅳ母线接地变运行方式，若Ⅳ母线未接入接地变，则合上110DL；
此时的运行方式为1号主变带I母线运行，3号主变带III母线与运行，I母线与III母线分列运行，I母线上接有#1接地变，III母线上接有#3接地变，2号主变带II母线与IV母线并列运行，II母线上接有#2接地变；
4）#3接地变接入III母线，203线为102线的暗备用：
充电条件：10KV侧Ⅱ母线和Ⅳ母线均三相有压，102DL和203DL在合位，210DL在分位，无其它外部闭锁开入量，经备自投充电时间后充电完成；
放电条件：手动跳闸102DL、702DL、730DL和203DL，或备自投装置接收到其他外部闭锁信号；
启动条件：10KV侧Ⅱ母线无压，Ⅳ母线有压，102线上无流，为防止3号主变过负荷，10KV侧Ⅳ母线失压前203线上电流和102线上电流之和小于3号主变额定电流的1.2倍；
动作逻辑：满足启动条件后，先跳开102DL，若II母线上接入#2接地变，则同时跳开204DL，合上210DL后，再跳开203DL，同时判断III母线接地方式，若#3接地变接入III母线，则跳开#3接地变，最后合上110DL；
此时的运行方式为1号主变带I母线与III母线并列运行，I母线上接有#1接地变，3号主变带II母线与IV母线并列运行，IV母线上接有#2接地变。
对于接地变运行方式的判断，利用装置内部母线中阻投入软压板和对侧母线中阻均投软压板实现，母线中阻投入软压板用于判断本段母线接地变是否运行，对侧母线中阻均投软压板用于判断需要并列的母线是否存在两个接地点，如对侧母线中阻均投软压板用于判断#3接地变运行在哪段母线，当判断出接于III母线时，I母线与III母线并列运行时切除#3接地变。
本发明通过优化备自投逻辑，应用于采用中阻接地方式的10KV变电站系统中，实现接地变压器的自适应投切功能，同时既能实现主备电源的相互投切，又能实现中阻接地点的自适应投切。
Claims (1)
1.中阻接地方式自适应投切的备自投系统的运行方法，应用于采用中阻接地方式的10KV变电站系统中，其特征是：设置备自投装置；
所述10KV变电站系统采用扩大外桥接线方式，110KV侧为3段母线，各段母线上分别设置1～3号主变，10KV侧为4段母线，即I～IV母线，I～IV母线分别连接有电压互感器和电流互感器；1号和3号主变低压侧分别连接10KV侧I母线和II母线，2号主变低压侧连接III母线和IV母线；I母线和II母线上分别接入有#1接地变和#2接地变，III母线或IV母线上接入有#3接地变；
110KV侧的3段母线依次通过母联开关710DL和720DL连接；1号主变和3号主变的高压侧分别连接有分段开关701DL和702DL；靠近各主变的低压侧，I～IV母线上分别设置有分支回路开关101DL、102DL、103DL和203DL；I母线和III母线之间连接有母联开关110DL，II母线和IV母线之间连接有母联开关210DL；#1～#3接地变的母线连接端上分别连接有中阻开关104DL、204DL和109DL；
备自投装置包括模拟量输入端和开关量输入端，其中模拟量输入端连接各电压互感器以及电流互感器的输出端，以采集10KV侧四段母线的电压和电流；开关量输入端连接10KV侧各分支回路开关、母联开关和各母线所接中阻开关的跳闸位置接点，母线中阻投入压板开入量接点，以及10KV变电站系统系统中包括针对各主变后备保护、各开关手动跳闸动作的所有闭锁备自投的开入量的接点；
定义10KV侧各分支回路名称以其线路上所设分支回路开关编号代替，运行方法包括以下自投方式：
1)#3接地变接入III母线，101线为103线的暗备用：
充电条件：10KV侧I母线和III母线均三相有压，101DL和103DL在合位，110DL在分位，无闭锁开入量，经备自投充电时间后充电完成；
放电条件：手动跳闸101DL、701DL、710DL和103DL，或备自投装置接收到其他外部闭锁信号；
启动条件：10KV侧III母线无电压，I母线有电压，103线上无电流，为防止1号主变过负荷，10KV侧III母线失压前101线上电流和103线上电流之和小于1号主变额定电流的1.2倍；
动作逻辑：满足启动条件后，备自投装置先跳开103DL，同时判断III母线接地变运行方式：若#3接地变投入运行，则跳开109DL开关，然后合上110DL；若接地变未投运，则直接合上110DL；
此时的运行方式为1号主变带I母线和III母线并列运行，I母线上接有#1接地变，3号主变带IV母线运行，2号主变带II母线运行，II母线与IV母线分列运行，II母线上接有#2接地变；
2)#3接地变接入III母线，103线为101线的暗备用：
充电条件：10KV侧I母线和Ⅲ母线均三相有压，101DL和103DL在合位，110DL在分位，无其它外部闭锁量，经备自投充电时间后充电完成；
放电条件：手动跳闸101DL、701DL、710DL和103DL，或备自投装置接收到其他外部闭锁信号；
启动条件：10KV侧I母线无压，III母线有压，103线上无电流，为防止3号主变过负荷，10KV侧I母线失压前101线上电流和103线上电流之和小于3号主变额定电流的1.2倍；
动作逻辑：满足启动条件后，先跳开101DL，若I母线上接入#1接地变，则同时跳开104DL合上210DL，再跳开203DL，最后合上110DL；
此时的运行方式为3号主变带I母线和III母线并列运行，III母线上接有#3接地变，2号主变带II母线和IV母线并列运行，II母线上接有#2接地变；
3)#3接地变接入III母线，102线为203线的暗备用：
充电条件：10KV侧II母线和IV母线均三相有压，102DL和203DL在合位，210DL在分位，无其它外部闭锁开入量，经备自投充电时间后充电完成；
放电条件：手动跳闸102DL、702DL、730DL和203DL，或备自投装置接收到其他外部闭锁信号；
启动条件：10KV侧IV母线无压，II母线有压，203线上无电流，为防止2号主变过负荷，10KV侧Ⅳ母线失压前203线上电流和102线上电流之和小于2号主变额定电流的1.2倍；
动作逻辑：满足启动条件后，先跳开203DL，同时判断Ⅳ母线接地变运行方式，若Ⅳ母线未接入接地变，则合上110DL；
此时的运行方式为1号主变带I母线运行，3号主变带III母线与运行，I母线与III母线分列运行，I母线上接有#1接地变，III母线上接有#3接地变，2号主变带II母线与IV母线并列运行，II母线上接有#2接地变；
4)#3接地变接入III母线，203线为102线的暗备用：
充电条件：10KV侧II母线和IV母线均三相有压，102DL和203DL在合位，210DL在分位，无其它外部闭锁开入量，经备自投充电时间后充电完成；
放电条件：手动跳闸102DL、702DL、730DL和203DL，或备自投装置接收到其他外部闭锁信号；
启动条件：10KV侧II母线无压，IV母线有压，102线上无流，为防止3号主变过负荷，10KV侧Ⅳ母线失压前203线上电流和102线上电流之和小于3号主变额定电流的1.2倍；
动作逻辑：满足启动条件后，先跳开102DL，若II母线上接入#2接地变，则同时跳开204DL，合上210DL后，再跳开203DL，同时判断III母线接地方式，若#3接地变接入III母线，则跳开#3接地变，最后合上110DL；
此时的运行方式为1号主变带I母线与III母线并列运行，I母线上接有#1接地变，3号主变带II母线与IV母线并列运行，IV母线上接有#2接地变。
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