CN105515169A - 一种多层次备自投系统、优先级配合方法及构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多层次备自投系统，适用于一个包含一座或多座220kV变电站作为供电电源以及多座110kV变电站的区域电网。多层次备自投系统由多台站域备自投装置和一台区域备自投装置构成，站域备自投装置配置在区域电网的各变电站，具备变电站内各电压等级的备自投功能，区域备自投装置配置在区域电网内任一变电站，通过实时通信网络从站域备自投装置获取各变电站的信息并实现区域备自投功能，多层次备自投系统包含了220kV电源变电站备自投、区域备自投、110kV变电站高压侧备自投、110kV变电站中低压侧备自投等有优先级区分的多个层次的备自投功能。本发明还公开一种通过逻辑命令实现多级备自投之间优先级配合的方法。

Description

一种多层次备自投系统、优先级配合方法及构建方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统输配电的自动投切系统及方法，特别涉及一种备用电源自投系统、优先级配合方法及构建方法。

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。

传统的备自投一般按照电压等级配置，在一个变电站内会按照不同的电压等级配置多套备自投装置，各备自投装置之间一般不交互信息，由于同一变电站的不同电压等级的备自投有优先级配合关系，高压侧备自投的要比中低压侧的备自投优先动作，为了实现这种优先级配合，传统备自投普遍采用时间定值配合的方式来实现，要求中低压侧的备自投装置的跳闸时间按照躲开高压侧备自投的动作时间来整定，这包括高压侧备自投的跳闸时间、主供断路器跳开时间、合闸时间、备用断路器合闸时间，同时还要考虑一定的时间裕度。这种时间定值配合的方式会导致中低压侧备自投的动作时间被延长，不利于快速恢复供电。另外，由于不同厂家的备自投装置计时方法不尽相同，若高压侧和中低压侧的备自投装置来自不同厂家，即使考虑了时间定值的配合，在实际应用时由于计时方式的不同仍可能会出现中低压侧备自投抢动的情况。

另一方面，为了抑制短路电流，区域电网普遍采用开环运行的方式，但由于传统备自投必须要求所在变电站具有热备用开关，故只有开环点所在变电站的备自投可发挥作用，区域电网中不具备开环点的变电站不能通过备自投快速恢复供电，为了解决这个问题，需要配置区域备自投，实现区域电网中即使某变电站没有热备用开关，也可通过其他变电站的热备用开关为其恢复供电。目前配置区域备自投一般采用增加整套新设备的方式，即单独增加一套区域备自投系统，这样会与原有的传统备自投相互独立，不利于相互交互信息，另一方面新加区域备自投需要增配很多设备，实施难度大。

另外，近年来随着备用电源自投技术的发展，高电压等级如220kV的备自投也开始得到推广应用。在配置了220kV变电站备自投、区域备自投之后，区域电网中会存在多套不同电压等级不同用途的备自投装置，这些备自投装置之间存在着优先级配合关系，传统方式仍采用动作时间定值整定配合来实现优先级配合，多优先级会导致低优先级的备自投的动作时间整定得过长，不利于快速恢复供电，若整定不当或者多套备自投的计时方式有所差异极易导致低优先级的备自投抢动。

综上，传统的备自投在站内多套备自投的优先级配合、构建区域备自投、区域电网内多套备自投的优先级配合等问题上存在着一些不足之处。

发明内容

本发明的目的是：针对区域电网中传统备自投优先级配合存在问题以及增加区域备自投存在困难的情况，提供一种多层次备自投系统，可解决变电站内多套备自投的优先级配合问题，并可方便的实现区域备自投功能，而且可解决区域电网中多套不同电压等级不同用途的备自投的优先级配合问题。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种多层次备自投系统，适用于区域电网,所述区域电网包含一座或多座220kV变电站作为供电电源以及多座110kV变电站；其特征在于：所述多层次备自投系统由多台站域备自投装置和一台区域备自投装置构成，区域电网内每个变电站配置一台站域备自投装置，所述站域备自投具备变电站内各电压等级的备自投功能，并具备站间共享变电站信息的接口；在区域电网内选择任一变电站配置一台区域备自投装置，通过实时通信网络从站域备自投装置获取各变电站的信息并实现区域备自投功能。

上述方案中：所述多层次备自投系统包含了220kV电源变电站备自投、110kV区域备自投、110kV变电站高压侧备自投、110kV变电站中低压侧备自投多个层次中的全部或者其中的若干个层次，并且各层次之间共享备自投信息并通过逻辑命令实现优先级配合。

本发明还提供一种使用权利要求1所述多层次备自投系统的优先级配合方法，其特征在于：多层次备自投系统共享各套备自投的信息并通过逻辑命令控制各套备自投的优先级配合关系，当有两套及以上备自投满足动作条件时，通过逻辑命令控制较低优先级的备自投不动作，仅允许最高优先级的满足条件的备自投动作，若最高优先级的备自投动作失败，再允许次高优先级备自投动作；若仅有唯一备自投满足动作条件则不进行优先级限制。

上述方案中：使用区域备自投装置通过实时通信网络获取各变电站的站域备自投信息，并通过逻辑命令控制各套备自投的优先级配合关系。

上述方案中：在站域备自投装置内部共享各电压等级的备自投信息，当有两套或者多套备自投满足动作条件时，根据各备自投的优先级关系进行判别并通过内部逻辑命令不允许优先级较低的备自投动作。

本发明还提供一种构建区域备自投的方法，其特征在于：以站域备自投装置作为区域备自投的采集单元及执行单元，在此基础上增加进行区域备自投逻辑判别的装置从而构建区域备自投。

采用上述方案后，本发明的有益效果是：

(1)通过站域备自投将变电站内各电压等级的备自投及各间隔的信息集中在同一装置内，易于实现信息共享，且不需要额外增加电缆连线。

(2)通过逻辑命令实现多优先级备自投之间的配合，不需通过时间定值整定进行配合，可避免由于不同厂家计时方法不同导致的低优先级备自投抢动，也可避免低优先级的备自投动作时间被整定的很长。

(3)实现区域备自投时增加的设备少，易于实施。由于站域备自投具备站间共享信息的接口，在此基础上只需再增加一台区域备自投装置即可实现区域备自投。

(4)本发明的多层次备自投系统可分阶段实施，易于实现。由于站域备自投可作为独立的设备使用，若不具备条件直接配置整套系统，可首先在具备条件的变电站配置站域备自投装置，既能够实现单个变电站各电压等级的备自投，又可消除传统备自投不同电压等级之间配合的不足。由于预留了站间共享信息的接口，等到区域电网中的各变电站都配置了站域备自投时，再增加一台区域备自投装置即可实现全套的多层次备自投系统。

附图说明

图1是本发明中一种站域备自投的硬件配置示意图；

图2是本发明中多层次备自投系统的系统结构示意图；

图3是本发明多层次备自投系统在一个区域电网中的实施示意图。

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。

本发明多层次备自投系统的实施有如下步骤：

第一个步骤：在区域电网的各变电站实施站域备自投：

一种站域备自投的硬件配置如图1所示，采用多板卡的结构：A为人机接口板卡，实现人机界面及后台通信等功能处理；B/C/D/E为4块CPU板卡，实现各套备自投的逻辑功能；H为站间通信板卡，作为与其他变电站通信的接口；J为数字化接口板卡，用于接收数字化的模拟量及开关量输入；K为开入板卡，用于接收光耦开入信号；L为电源板卡，用于给装置供电；其他板卡如F/G/I目前没有用到，预留位置。图1仅为一种举例，实际装置的板卡数目及排列顺序可以根据需要有所变化。图1的站域备自投装置采用多块CPU板卡，接入数字化的模拟量及断路器位置等开关量信息，并预留站间传输区域电网信息的接口。多块CPU板卡可分别处理不同电压等级多套备自投的逻辑，防止出现多套备自投集成在一块CPU板卡上资源不足的问题。接入数字化的模拟量及开关量信息是为了打破常规交流插件或开入插件对模拟量及开关量数目的限制，以接入整个变电站内备自投所涉及到的所有间隔的模拟量及开关量。站间传输区域电网信息的接口以后实现区域备自投打下基础。由于图1的站域备自投装置需要接入数字化的模拟量及开关量，故常规变电站需要增加采集和控制单元，将常规的模拟量和开入量转换为数字量上送站域备自投装置，同时接收站域备自投装置下发的跳合闸命令并实际执行。对于智能化变电站由于已经存在数字化的模拟量与开关量信息，可直接使用。

第二个步骤：在站域备自投的基础上实施区域备自投：

在区域电网的各变电站都具备了站域备自投后，再增加一台区域备自投装置，借助一个实时通信网络，即可实现区域备自投，如图2所示。区域备自投的关键在于综合区域电网的整体信息，根据系统结构采用合适的控制策略，实现区域电网失电后的快速恢复供电，改变传统备自投各自为站仅能为自身恢复供电的情况，实现区域备自投的源头在于区域电网信息的共享，而站域备自投预留的站间共享信息接口为实现区域电网信息的共享打下了基础。

第三个步骤：多套备自投的层次划分及优先级配合：

配置了多层次备自投系统之后，区域电网中将存在多套不同用途的备自投，这些备自投之间并非简单的叠加关系，而是有着清晰的层次关系：

第一层为电源变电站备自投层：由220kV变电站的站域备自投来实现，具体方式一般为220kV变电站的进线备自投或者220kV变电站110kV母线的母联自投。当电源站失压或者电源站某一条110kV母线失压时，优先由第一层动作实现为区域电网恢复供电；

第二层为区域备自投层：当区域电网内110kV线路故障时，或者电源变电站失压但是其备自投不具备动作条件，则由区域备自投动作实现为失压变电站恢复供电；

第三层为站域备自投高压侧备自投层：当前两层的备自投不具备动作条件时，则由站域备自投高压侧备自投动作实现为本变电站恢复供电；

第四层为站域备自投中低压侧备自投层：若仅为某个串供变电站的中低压侧母线失压或者前三层的备自投都不具备动作条件时，则由站域备自投中低压侧备自投动作实现为失压母线恢复供电。

以上层次划分也体现了区域电网中多种备自投同时存在时的优先级关系，若存在上述的多级备自投时，如果采用传统的动作时间定值整定配合的方式，低优先级的备自投的动作时间将会非常长，不利于实现快速恢复供电。多层次备自投系统通过信息的共享，在优先级配合上采用逻辑命令控制的方式，各备自投在动作时间整定上只需考虑自身所需的必要延时，而不需与其他备自投进行时间配合。

以图3为例，多层次备自投系统的动作情况如下：

若220kV变电站失电，第一层备自投满足动作条件，则下发不允许其他层备自投动作的命令，若第一层动作成功，则区域电网恢复供电，各层次的备自投都会返回，若第一层动作失败，则再允许其它层备自投动作；

若AB线故障或CD线故障，第一层备自投不满足动作条件，故不会限制其他层的备自投，第二层备自投满足动作条件，下发不允许第三层和第四层备自投动作的命令，若动作成功，失压变电站恢复供电，则第三层和第四层备自投不满足动作条件，不会再次动作，若第一层动作失败，则收回限制命令；

若CD线故障，并且由于区域电网部分线路检修的原因第二层的备自投不能用，则只能靠第三层备自投来为串供变电站C来恢复供电，此时第三层备自投在站域备自投内部通过命令不允许第四层备自投动作，若成功恢复供电，则第四层备自投不再满足动作条件，不会再次动作，若动作失败，则收回限制命令，允许第四层备自投继续动作；

若仅为串供变电站B或C主变故障导致中低压侧母线失压，则第一、二、三层备自投都不满足动作条件，故都不会下发不允许低优先级备自投动作的命令，则第四层备自投会按自身延时动作，为失压母线快速恢复供电。

优先级逻辑控制命令的产生有两种形式：

第一种形式是区域备自投装置通过实时通信网络获取各变电站的站域备自投信息，根据各套备自投是否满足动作条件，结合各套备自投的优先级顺序，形成逻辑控制命令，并通过实时通信网络下发到各站域备自投。

第二种形式是在站域备自投装置内部共享各电压等级的备自投信息，根据各套备自投是否满足动作条件，结合各套备自投的优先级顺序，形成内部逻辑控制命令，当有两套或者多套备自投满足动作条件时，根据内部逻辑命令不允许优先级较低的备自投动作。

通过上述的优先级配合，各层次的备自投各司其职并相互配合，高优先级的备自投通过逻辑命令避免出现低优先级的备自投抢动的情况，同时低优先级的备自投还可以作为高优先级备自投动作失败后的后备，大大提高了区域电网的供电可靠性。

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 (6)

1.一种多层次备自投系统，适用于区域电网,所述区域电网包含一座或多座220kV变电站作为供电电源以及多座110kV变电站；其特征在于：所述多层次备自投系统由多台站域备自投装置和一台区域备自投装置构成，区域电网内每个变电站配置一台站域备自投装置，所述站域备自投具备变电站内各电压等级的备自投功能，并具备站间共享变电站信息的接口；在区域电网内选择任一变电站配置一台区域备自投装置，通过实时通信网络从站域备自投装置获取各变电站的信息并实现区域备自投功能。

2.如权利要求1所述的一种多层次备自投系统，其特征在于：所述多层次备自投系统包含了220kV电源变电站备自投、110kV区域备自投、110kV变电站高压侧备自投、110kV变电站中低压侧备自投多个层次中的全部或者其中的若干个层次，并且各层次之间共享备自投信息并通过逻辑命令实现优先级配合。

3.一种使用权利要求1所述多层次备自投系统的优先级配合方法，其特征在于：多层次备自投系统共享各套备自投的信息并通过逻辑命令控制各套备自投的优先级配合关系，当有两套及以上备自投满足动作条件时，通过逻辑命令控制较低优先级的备自投不动作，仅允许最高优先级的满足条件的备自投动作，若最高优先级的备自投动作失败，再允许次高优先级备自投动作；若仅有唯一备自投满足动作条件则不进行优先级限制。

4.如权利要求3所述的优先级配合方法，其特征在于：使用区域备自投装置通过实时通信网络获取各变电站的站域备自投信息，并通过逻辑命令控制各套备自投的优先级配合关系。

5.如权利要求3所述的优先级配合方法，其特征在于：在站域备自投装置内部共享各电压等级的备自投信息，当有两套或者多套备自投满足动作条件时，根据各备自投的优先级关系进行判别并通过内部逻辑命令不允许优先级较低的备自投动作。

6.一种构建区域备自投的方法，其特征在于：以站域备自投装置作为区域备自投的采集单元及执行单元，在此基础上增加进行区域备自投逻辑判别的装置从而构建区域备自投。