CN105449835B - 一种区域备自投方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种备自投方法，适用于供电系统中220kV变电站供电薄弱的情况，所述220kV变电站供电薄弱包括：单主变运行、220kV由单一电源供电且无法进行220kV备自投等情况；所述备自投方法可实现220kV变电站供电薄弱时若其110kV母线失电，可通过串联供电结构或者联络线以另一个220kV变电站作为备用电源为其快速恢复供电，并且不要求热备用开关必须位于失电的110kV母线所在的220kV变电站一侧。

Description

一种区域备自投方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统输配电的自动投切方法，特别涉及一种备用电源自投方法。

背景技术

近年来，备用电源自投技术在220kV及以下等级的电网中得到广泛使用，在维持电网稳定和提高供电可靠性等方面起到了重要作用。

对于220kV变电站，可能会出现供电薄弱的情况：例如由于分期建设或者设备检修等原因，可能会出现单台主变压器运行的薄弱方式，此时若单台主变压器故障，会造成220kV变电站的110kV母线失电，从而导致由该母线供电的多座110kV变电站失电，造成大量用户停电；又如由于部分220kV进线电源检修或者电网结构问题导致仅有一路进线电源或者仅有一路双回线为220kV变电站供电，且该220kV变电站无法进行220kV备自投，则会出现由单一电源供电的薄弱方式，此时若为其供电的变电站失电或者供电线路故障，则会出现220kV变电站失电并导致下挂的多座110kV变电站失电。

为了避免这种情况，一般的解决办法是使用常规备用电源技术，备用电源采用其他变电站到220kV变电站110kV母线的联络线，当220kV变电站110kV母线失电时，跳开220kV变电站主变压器110kV侧开关，之后合上联络线开关，为220kV变电站110kV母线恢复供电。

上述解决办法的问题在于，联络线备用电源一般由其他的110kV变电站提供，该110kV变电站受电于其他变电站，为了保证能够作为220kV变电站的备用电源，联络线在220kV变电站侧的开关必须保持为热备用状态，而在110kV变电站侧的开关必须保持为合闸状态，例如图1所示，为了保证220kV变电站A的常规备自投能够发挥作用，A02必须要保持热备用状态，B01、B02、C01、C02、D01均需保持合闸状态。这样，当220kV变电站A的110kV母线失电时，常规备自投跳开A01开关，合上A02开关，这样才能够为220kV变电站A的110kV母线恢复供电。

这样会导致运行方式固定无法灵活更改,一旦热备用开关不在220kV变电站一侧将无法使用常规备自投实现快速恢复供电，例如图1所示，若因为运行方式的需要合上A02开关，打开B01、B02、C01、C02、D01中的任一个作为热备用开关，站A的常规备自投会因为本站没有热备用开关而无法发挥作用。另外，联络线所在的110kV变电站由于主供开关及联络线开关都在合位，若无其他备用电源，将不具备使用常规备自投的条件，对于常见的串联式供电结构，110kV串供变电站很可能是没有其他备用电源的，因此无法通过常规备自投恢复供电，供电可靠性会很差，例如图1所示，A02开关热备用时，站B、站C因为本站没有热备用开关，处于常规备自投不能发挥作用的状态，一旦失电将无法自动恢复。因此，常规的备自投技术无法解决运行方式不灵活以及联络线所在110kV串供变电站备自投的问题。

发明内容

本发明的目的是：针对包含供电薄弱的220kV变电站的供电系统，提供一种区域备自投方法，可解决供电薄弱的220kV变电站110kV母线失电时的备自投问题，并且能够适应供电系统的各种运行方式，不受热备用开关位置的限制，而且可解决联络线备用电源所在的110kV串供变电站的备自投问题。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：一种区域备自投方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1：区域备自投逻辑判别装置通过各变电站中的采集执行单元采集状态信息，包括但不限于：供电系统中各变电站的母线电压状态、线路电流状态以及各线路开关的位置状态，并通过上述信息识别系统运行方式，并记录热备用开关的位置；

步骤2：供电系统正常运行，各变电站电压正常，并且没有闭锁备自投的条件，经充电延时后完成充电准备；

步骤3：完成充电准备后，若220kV变电站的供电线路或者主变故障导致其110kV母线失电，或者供电系统发生故障导致部分变电站失电，所述区域备自投逻辑判别装置综合各变电站的母线电压状态、线路电流状态以及各线路开关的位置状态进行判别，确定故障范围，并启动区域备自投的动作逻辑，即步骤4、5；

步骤4：所述区域备自投逻辑判别装置根据步骤3故障范围的判别结果选择适合于隔离故障的开关，向所选的开关所在的采集执行单元发送跳闸命令，使得开关跳闸以隔离故障；

步骤5：所述区域备自投逻辑判别装置确认跳闸开关已经跳开后执行合闸操作，向热备用开关所在的采集执行单元发送合闸命令，合上所述热备用开关实现恢复供电。

上述方案中，所述步骤4在在选择用于隔离故障的开关时，所述区域备自投逻辑判别装置对供电系统的各线路开关进行状态监视，若所选跳闸开关有异常情况则进行调整，若该开关所在线路没有故障，则调整至同一线路的另一侧开关，若该开关所在线路有故障，则调整至下一级线路的开关。

采用上述方案后，本发明的有益效果是：

(1)可适应包含供电薄弱的220kV变电站的供电系统的各种运行方式，不必限制热备用开关必须位于单主变运行的220kV变电站一侧；

(2)串联式供电结构两个220kV变电站之间的110kV串供变电站失电时也可以通过备自投恢复供电；

(3)两个220kV变电站的110kV母线可通过之间的串供结构或者联络线互为备用，不受热备用开关位置的限制；

(4)跳闸开关状态异常时可进行调整，选择状态正常的开关跳闸，提高恢复供电的成功率。

附图说明

图1是现有技术所适用的供电系统的主接线示意图；

图2是本发明区域备自投方法在一种供电系统中的应用情况示意图；

图3是本发明所应用的供电系统主接线一种变化情况的示意图；

图4是本发明区域备自投的实施流程。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明提供一种区域备自投方法，适用于供电系统中220kV变电站供电薄弱的情况，所述220kV变电站供电薄弱包括：单主变运行、220kV由单一电源供电且无法进行220kV备自投。

参考图2所示，站A和站D为两座220kV变电站，站B和站C为两座110kV串供变电站，L1、L2、LN为220kV变电站A的若干110kV出线，为下挂的多座110kV负荷变电站供电。图2为一种示意，表示220kV变电站A只有一台主变运行或者由单一电源为其供电，是供电系统中的薄弱环节。联络线BC线的B02开关为断开状态，作为热备用开关，可用于备用电源自投，B02热备用仅为一种举例，热备用开关还可以灵活选择为A02、B01、C01、C02、D01中的任一处。220kV变电站D为另一座220kV变电站，可通过串供结构作为220kV变电站A的备用电源。两座220kV变电站之间有B、C两座110kV串供变电站，该图仅为一种举例，两座220kV变电站之间并非仅限于两座110kV串供变电站，可以有一座或者更多，也可以没有串供变电站即两座220kV变电站的110kV母线直接通过联络线相连。

图2中的UnitA/B/C/D分别表示变电站A/B/C/D配置的采集执行单元。每个变电站分别配置一台采集执行单元，包含两个220kV电源站及其之间的110kV串供变电站，选择其中一个变电站配置一台区域备自投逻辑判别装置，区域备自投逻辑判别装置与各采集执行单元通过光纤通信网络交互实时信息。采集执行单元采集变电站的电压、电流等模拟量信息以及开关位置等开关量信息，结合就地判据转换为区域备自投逻辑判别装置所需的信号量上送，同时接收并执行区域备自投逻辑判别装置下发的备自投跳合闸命令。区域备自投逻辑判别装置实现区域备自投策略的逻辑判别。

220kV变电站D也可以为单主变运行或单一电源供电，并且处于热备用状态的开关也可以在其他位置，这种情况如图3所示，图3表示220kV变电站D也只有一台主变运行或者由单一电源为其供电，是供电系统中的薄弱环节，L1’、L2’、LN’为220kV变电站D的若干110kV出线，为下挂的多座110kV负荷变电站供电。图3的运行方式以A02为热备用开关，仅为一种举例，处于热备用状态的开关还可以灵活选择为B01、B02、C01、C02、D01中的任一处，两座220kV变电站的110kV母线通过串联式供电结构相互备用，若中间无串供变电站则为直接通过联络线互为备用。

本发明提供的区域备自投方法的流程参考图4，主要有如下五个步骤：

步骤1：系统运行方式识别：

区域备自投逻辑判别装置通过各变电站中的采集执行单元采集状态信息，包括但不限于：供电系统中各变电站的母线电压状态、线路电流状态以及各线路开关的位置状态，并通过上述信息识别系统运行方式，并记录热备用开关的位置。例如图2中的热备用开关为A02，所述区域备自投逻辑判别装置记录热备用开关为站A的A02开关。

步骤2：充电准备：

供电系统正常运行，各变电站电压正常，并且没有闭锁备自投的条件，所述区域备自投逻辑判别装置经充电延时(延时在0.5s～60s范围内取值)后完成充电准备，置充电完成标志。

步骤3：变电站失电或系统故障判别：

完成充电准备后，若220kV变电站的供电线路或者主变故障导致其110kV母线失电，或者供电系统发生故障导致部分变电站失电，所述区域备自投逻辑判别装置综合各变电站的母线电压状态、联络线开关的位置及电流状态进行判别，确定故障范围，并启动区域备自投的动作逻辑，所述动作逻辑即步骤4、5。

步骤4：跳闸隔离故障

所述逻辑判别装置根据步骤3故障范围的判别结果选择适合于隔离故障的开关，向所选的开关所在的采集执行单元发送跳闸命令，使得开关跳闸以隔离故障。进一步的，在选择用于隔离故障的开关时，为了能够保证可靠隔离故障，跳闸开关应没有异常情况，因此所述逻辑判别装置对供电系统的各线路开关进行状态监视，若出现位置异常等异常情况则不选作为隔离故障的开关，并进行调整，若其所在线路没有故障，则调整至同一线路的另一侧开关，若其所在线路有故障，则调整至下一级线路的开关。在确定了跳闸开关之后执行跳闸操作，实现故障的可靠隔离。

步骤5：合闸恢复供电：

所述区域备自投逻辑判别装置确认跳闸开关已经跳开后执行合闸操作向热备用开关所在的采集执行单元发送合闸命令，合上所述热备用开关实现恢复供电。

在图2的运行方式下，若主变故障或者进线电源故障等原因导致220kV变电站A的110kV母线失电，则区域备自投动作，跳开主变110kV侧开关A01，之后合上热备用开关B02，通过串供结构以220kV变电站D为220kV变电站A的110kV母线恢复供电。对于常规备自投而言，由于热备用开关B02不在失电变电站而无法备自投，故必须采用区域备自投。

在图3的运行方式下，220kV变电站A和220kV变电站D都存在供电薄弱的情况。若主变故障或者进线电源故障等原因导致220kV变电站A的110kV母线失电，则区域备自投动作，跳开主变110kV侧开关A01，之后合上联络线开关A02，为220kV变电站A的110kV母线恢复供电；若主变故障或者进线电源故障等原因导致220kV变电站D的110kV母线失电，则区域备自投动作，跳开主变110kV侧开关D02，之后合上联络线开关A02，为220kV变电站D的110kV母线恢复供电。两座220kV变电站的110kV母线通过串供结构实现了互为备用，而且这种情况下必然有一个变电站没有热备用开关可用，故不能使用常规备自投，必须采用区域备自投。

若两个220kV变电站之间通过串联供电结构相连，还可以实现为中间的串供变电站恢复供电。在图2的运行方式下，若110kV串供变电站失电，例如AB线故障导致110kV串供变电站B失电，则区域备自投动作，跳开B01，合上热备用开关B02，又如CD线故障导致110kV串供变电站C失电，则区域备自投动作，跳开C02，合上热备用开关B02。在图3的运行方式下，若110kV串供变电站失电，例如BC线故障导致110kV串供变电站B失电，则区域备自投动作，跳开B02，合上热备用开关A02，又如CD线故障导致110kV串供变电站B、C均失电，则区域备自投动作，跳开C02，合上热备用开关A02。

在选择跳闸开关时，会综合故障范围判别结果以及线路开关的状态，如图3，若站D的110kV母线发生故障，正常情况下跳开C02开关隔离故障，若C02位置异常，则调整至D01进行跳闸隔离故障，此时恢复供电的范围是一样的；若CD线发生故障，正常情况下跳开C02开关隔离故障，若C02位置异常，则调整至C01进行跳闸隔离故障，此时站C将不能恢复供电，但保证了站B的恢复供电。

综上，本发明的区域备自投方法可实现为220kV变电站的110kV失电母线或者失电的110kV串供变电站恢复供电，并能够适应系统的各种运行方式。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (1)

1.一种区域备自投方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1：区域备自投逻辑判别装置通过各变电站中的采集执行单元采集状态信息，包括但不限于：供电系统中各变电站的母线电压状态、线路电流状态以及各线路开关的位置状态，并通过上述信息识别系统运行方式，并记录热备用开关的位置；

步骤2：供电系统正常运行，各变电站电压正常，并且没有闭锁备自投的条件，所述区域备自投逻辑判别装置经充电延时后完成充电准备，置充电完成标志；

步骤3：完成充电准备后，若220kV变电站的供电线路或者主变故障导致其110kV母线失电，或者供电系统发生故障导致部分变电站失电，所述区域备自投逻辑判别装置综合各变电站的母线电压状态、线路电流状态以及各线路开关的位置状态进行判别，确定故障范围，并启动区域备自投的动作逻辑，即步骤4、5；

步骤4：所述区域备自投逻辑判别装置根据步骤3故障范围的判别结果选择适合于隔离故障的开关，向所选的开关所在的采集执行单元发送跳闸命令，使得开关跳闸以隔离故障；

在选择用于隔离故障的开关时，所述区域备自投逻辑判别装置对供电系统的各线路开关进行状态监视，若所选跳闸开关有异常情况则进行调整，若该开关所在线路没有故障，则调整至同一线路的另一侧开关，若该开关所在线路有故障，则调整至下一级线路的开关；

步骤5：所述区域备自投逻辑判别装置确认跳闸开关已经跳开后执行合闸操作，向热备用开关所在的采集执行单元发送合闸命令，合上所述热备用开关实现恢复供电。