CN106787131A - 一种两层级区域备自投系统及备自投控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种两层级区域备自投系统及备自投控制方法，它包括控制子站，控制子站数量大于一个，各个控制子站通过光纤通道与单控制主站装置连接；控制子站执行采样、元件状态判断和执行控制命令并反馈控制结果给单控制主站装置，单控制主站装置执行备自投方式充电判断、系统故障及失电区域判断和控制措施选择功能，解决了现有技术常规站域备自投装置或者常规两站式备自投系统无法解决电网区域失电问题；导致电网供电的可靠性、稳定性差等技术问题。

Description

一种两层级区域备自投系统及备自投控制方法

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，尤其涉及一种两层级区域备自投系统及备自投控制方法。

背景技术

备用电源自动投入装置(以下简称备自投装置)作为电力系统二次设备，可以在电网发生局部故障导致部分区域出现失电情况时，通过隔绝故障区域并快速将备供点开关投入电网以实现非故障失电区域快速恢复供电的效果。随着电网规模的不断扩大，电网结构的日趋复杂，备自投装置的重要性愈发显现。电网对于备自投装置的可靠性、功能适用性也存有越来越高的要求。常规备自投装置大部分属于站域自动化设备，仅具备本站主变备自投、母联备自投、进线备自投功能。

具备站间通道互联功能的备自投系统也大多为适用于“手拉手”连接的两站式备自投系统。其仅在就地备自投功能的基础上增加具备向远方发令备投两站间联络线开关的功能；包含多电源点分区域供电的电网，存在多处开环点，分区域内往往仅存在单一电源，区域供电能力较为薄弱。针对此类电网，若发生故障导致分区域失电，需要备自投装置及时响应，采取措施隔绝故障区域并投入备供点开关以快速恢复非故障失电区域的供电能力。对于此类电网，由于故障点和备供点很可能出现在不相邻的变电站，采用常规站域备自投装置或者常规两站式备自投系统无法解决电网区域失电问题；导致电网供电的可靠性、稳定性差。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是：提供一种两层级区域备自投系统及备自投控制方法，以解决现有技术常规站域备自投装置或者常规两站式备自投系统无法解决电网区域失电问题；导致电网供电的可靠性、稳定性差等技术问题。

本发明技术方案：

一种两层级区域备自投系统，它包括控制子站，控制子站数量大于一个，各个控制子站通过光纤通道与单控制主站装置连接；控制子站执行采样、元件状态判断和执行控制命令并反馈控制结果给单控制主站装置，单控制主站装置执行备自投方式充电判断、系统故障及失电区域判断和控制措施选择功能。

一种两层级区域备自投系统的备自投控制方法，它包括：

步骤1、单控制主站装置接收各控制子站发送的电网开关、刀闸、保护动作信号状态以及母线、线路、主变电气信息，进行备自投方式充电判断；

步骤2、进行系统故障和失电区域判断；

步骤3、智能选取备自投点；

步骤4、隔绝故障区域，单控制主站装置发出跳开故障区域边界开关命令后，在500ms内控制子站装置传送开关已经处于分位状态，则进入步骤5，否则备自投动作终止；

步骤5、判断非故障区域是否存在小电源，存在则断开小电源，在单控制主站装置向控制子站装置发命令跳开小电源后，500ms内控制子站装置传送小电源开关已经处于分位状态，则进入步骤6，否则备自投动作终止；若不存在小电源，则直接进入步骤6；

步骤6、判断备投是否会造成网内存在过载风险的联络线、联络变过载，根据判断结果选切待恢复供电区域和未失电区域负荷，向相关控制子站发送切负荷命令；

步骤7、合备供开关并根据控制子站反馈信息判断备投是否成功；如成功则进入步骤8，否则备自投动作终止；

步骤8、备自投5秒内联络元件仍然过载，控制子站计算过载量并发送给单控制主站装置，由单控制主站装置选切带电区域负荷，向相关控制子站发送切负荷命令。

它还包括：

步骤9、在出现严重影响备自投的异常情况时，单控制主站装置立即闭锁备自投功能，备自投方式放电，所述异常情况包括控制装置严重异常闭锁、通道连接中断或信息无效或备自投启动前出现手跳信号。

步骤1所述的单控制主站装置接收各控制子站发送的电网开关、刀闸、保护动作信号状态以及母线、线路、主变电气信息，进行备自投方式充电的判断方法为：单控制主站根据各控制子站发送的数据信息，判断满足(1)网内各母线电压状态满足运行方式要求；(2)存在可备供点；(3)元件运行状态满足方式要求；(4)各控制子站装置信息均有效；(5)各站装置无闭锁类异常；(6)非检修元件无手跳信号时，经过充电延时Tc(15s)后，单控制主站装置判断备自投方式充电完成。

步骤2所述进行系统故障和失电区域判断方法为：单控制主站装置根据接收控制子站装置传送的联络元件电流状态、母线电压状态和保护动作信号状态识别系统故障区域和失电区域。

步骤3所述智能选取备自投点的方法为：

首先选取不会造成存在过载风险的联络线、联络变过载的备投点；若满足条件的备投点唯一，则选择该备投点，选择结束；若满足条件备投点不唯一，选择供电可靠性高的备投点，选择结束；若各备投点投入均会造成存在过载风险的联络线、联络变过载，则选取存在足够可切负荷以解决存在过载风险的联络线、联络变过载问题的备投点；若满足条件备投点唯一，选择该备投点，选择结束；若满足条件备投点不唯一，选择过载量小的备投点，选择结束；若无满足条件备投点，无有效可备投点，结束备投判断。

步骤4所述隔绝故障区域，单控制主站装置在隔绝故障区域时，要实时监测控制各子站装置传送的保护动作信号信息，以明确非故障失压区域，避免备投于故障区域。

步骤6所述选切待恢复供电区域和未失电区域负荷的方法为：

1)根据备投后负荷转移情况判断存在过载风险的联络线、联络变过载程度，计算需切负荷量，需切负荷量＝(Pa+Pe‐Pes)*M，式中：Pa为备投后有功转移量，Pe为故障前存在过载风险的联络线、联络变有功功率，Pes为存在过载风险的联络线、联络变热稳功率值，M为切负荷系数；

2)根据需切负荷量，按照重要性由低及高的顺序选择切负荷对象，避免备投后存在过载风险的联络线、联络变过载。

步骤8所述的由单控制主站装置选切带电区域负荷，其选切带电区域负荷的方法为：

1)各控制子站装置监测并判断存在过载风险的联络线、联络变是否过载，若过载，计算过载容量＝Per‐Pes，将过载容量发送至控制主站装置，式中：Per为存在过载风险的联络线、联络变实时有功功率，Pes为存在过载风险的联络线、联络变热稳功率；

2)单控制主站装置接收控制子站发送的存在过载风险的联络线、联络变过载容量信息，计算需切负荷量＝过载容量，按照重要性由低及高的顺序选择切负荷对象，避免存在过载风险的联络线、联络变持续过载。

本发明的有益效果：

本发明针对多电源点分区域供电电网区域供电能力薄弱、故障点与备供点所属站点不相邻、存在多处可备供点的特点，提出一种单主站辐射连接多子站的两层级区域备自投系统。该系统能够适应电网各种运行方式，有效识别故障及失电区域，通过智能选择备投点，在迅速恢复非故障失电区域供电的同时减小非故障区域负荷脱网的概率，提高了电网的供电可靠性。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明区域备自投系统信息交互示意图；

图3为本发明区域备自投系统方式充电判断流程图；

图4为本发明区域备自投系统备自投控制方法流程图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明方法进行详细描述。

本发明的二层级区域备自投系统由单控制主站装置(也称为控制主站或控制主站装置)、多控制子站装置(也称为控制子站)组成，单控制主站装置通过专用光纤通道连接每个控制子站装置。

如附图2所示，控制主站接收控制子站的数据包括：(1)可切负荷量；(2)联络元件功率；(3)开关状态；(4)开关电流状态；(5)母线电压状态；(6)线路电压状态；(7)保护动作信号、手跳信号；(8)装置异常状态；(9)开关合于故障状态。控制主站装置向控制子站装置发送的数据包括：(1)选切负荷命令；(2)合开关命令；(3)跳开关命令；(4)跳小电源命令。

附图4描述的是备自投控制方法的流程图，具体包括以下步骤：

步骤1：控制主站通过接收控制子站装置传送的开关、刀闸、保护动作信号状态以及母线、线路、主变电气信息，进行备自投方式充电判断。附图3描述的是备自投方式充电逻辑框图，当满足下述所有条件：(1)网内各母线电压状态满足运行方式要求；(2)存在可备供点；(3)元件运行状态满足方式要求；(4)各控制子站装置信息均有效；(5)各站装置无闭锁类异常；(6)非检修元件无手跳信号。经过充电延时Tc(15s)后，控制主站装置判断备自投方式充电完成，并确认此时电网运行方式。

步骤2：控制主站装置根据接收控制子站装置传送的联络元件电流状态、母线电压状态、保护动作信号状态识别系统故障区域、失电区域，经过延时T_qd(5～10s)确认后，判断备自投启动，进入步骤3。

步骤3：控制主站装置根据锁定的电网运行方式以及识别的故障区域、失电区域，智能选取备投点。若存在满足条件的备投点，则进入步骤4，否则备自投动作终止。智能选取备投点的原则如下：

优先选取不会造成存在过载风险的联络线、联络变过载的备投点。若满足条件的备投点唯一，选择该备投点，选择结束；若满足条件备投点不唯一，选择供电可靠性更高的备投点，选择结束。

若各备投点投入均会造成存在过载风险的联络线、联络变过载，则选取存在足够可切负荷以解决存在过载风险的联络线、联络变过载问题的备投点。若满足条件备投点唯一，选择该备投点，选择结束；若满足条件备投点不唯一，选择过载量较小的备投点，选择结束；若无满足条件备投点，无有效可备投点，结束备投判断；

步骤4：控制主站根据故障区域识别结果，向控制子站装置发命令跳开故障区域边界开关。若500ms内控制子站装置传送开关已经处于分位状态，则进入步骤5，否则备自投动作终止；

控制主站装置在进行隔绝故障区域时，应实时监测控制子站装置传送的保护动作信号信息，明确非故障失压区域，避免备投于故障区域；

步骤5：判断非故障失电区域是否存在小电源。若存在小电源，控制主站装置向控制子站装置发命令跳开小电源，500ms内控制子站装置传送小电源开关已经处于分位状态，则进入步骤6，否则备自投动作终止。若不存在小电源，则直接进入步骤6；

步骤6：判断备投是否会造成网内存在过载风险的联络线、联络变过载并根据判断结果选切待恢复供电区域、未失电区域负荷，向相关控制子站装置发送切负荷命令。进入步骤7；

步骤7：合备供开关并在500ms内根据控制子站装置反馈信息判断备投是否成功。若备投成功则进入步骤7，否则备自投动作终止；

步骤8：5s内存在过载风险的联络线、联络变仍然过载，控制子站装置计算过载量并发送至控制主站装置，由控制主站装置选切带电区域负荷，向相关控制子站装置发送切负荷命令。

在出现严重影响备自投策略的异常情况时(如控制装置严重异常闭锁、通道连接中断或信息无效、备自投策略启动前出现手跳信号)，控制主站装置应立即闭锁备自投功能，备自投方式放电。

控制主站装置进行选切负荷判断时，按照重要性由低及高的顺序对可切负荷进行排序，在保证网内存在过载风险的联络线、联络变不过载的同时尽量保证重要负荷的供电可靠性。

步骤6所述选切待恢复供电区域和未失电区域负荷的方法为：

1)根据备投后负荷转移情况判断存在过载风险的联络线、联络变过载程度，计算需切负荷量，需切负荷量＝(Pa+Pe‐Pes)*M，式中：Pa为备投后有功转移量，Pe为故障前存在过载风险的联络线、联络变有功功率，Pes为存在过载风险的联络线、联络变热稳功率值，M为切负荷系数；

2)根据需切负荷量，按照重要性由低及高的顺序选择切负荷对象，避免备投后存在过载风险的联络线、联络变过载。

步骤8所述的由单控制主站装置选切带电区域负荷，其选切带电区域负荷的方法为：

1)各控制子站装置监测并判断存在过载风险的联络线、联络变是否过载，若过载，计算过载容量＝Per‐Pes，将过载容量发送至控制主站装置，式中：Per为存在过载风险的联络线、联络变实时有功功率，Pes为存在过载风险的联络线、联络变热稳功率；

2)单控制主站装置接收控制子站发送的存在过载风险的联络线、联络变过载容量信息，计算需切负荷量＝过载容量，按照重要性由低及高的顺序选择切负荷对象，避免存在过载风险的联络线、联络变持续过载。

控制子站装置根据电气量状态判断开关是否自投于故障的条件是：

①任一备投元件任一相电流≥任一相电流加速切门槛值(定值)；

②满足以下任一母线复合电压开放条件：

a.非发生TV断线异常的任一非检修母线任一相电压低于Uyy(元件判有压定值)；

b.非发生TV断线异常的任一非检修母线零序电压大于固化定值3U0hjs；

c.非发生TV断线异常的任一非检修母线负序电压大于固化定值U2hjs。

满足条件①②并达到“自投于故障后加速切延时”(定值)时间后，判断自投于故障。

本发明中各时间、电压、电流参数均为可修改整定值，可根据电网的实际情况以及保护装置的定值配置进行灵活整定。

本发明所述电网关键节点具体指开关、刀闸、保护动作信号状态以及母线、线路、主变电气信息。

本发明所述关键联络元件具体指存在过载风险的联络线和联络变。

Claims (9)

1.一种两层级区域备自投系统，它包括控制子站，控制子站数量大于一个，其特征在于：各个控制子站通过光纤通道与单控制主站装置连接；控制子站执行采样、元件状态判断和执行控制命令并反馈控制结果给单控制主站装置，单控制主站装置执行备自投方式充电判断、系统故障及失电区域判断和控制措施选择功能。

2.如权利要求1所述的一种两层级区域备自投系统的备自投控制方法，它包括：

步骤1、单控制主站装置接收各控制子站发送的开关、刀闸、保护动作信号状态以及母线、线路、主变电气信息，进行备自投方式充电判断；

步骤2、进行系统故障和失电区域判断；

步骤3、智能选取备自投点；

步骤4、隔绝故障区域，单控制主站装置发出跳开故障区域边界开关命令后，在500ms内控制子站装置传送开关已经处于分位状态，则进入步骤5，否则备自投动作终止；

步骤5、判断非故障区域是否存在小电源，存在则断开小电源，在单控制主站装置向控制子站装置发命令跳开小电源后，500ms内控制子站装置传送小电源开关已经处于分位状态，则进入步骤6，否则备自投动作终止；若不存在小电源，则直接进入步骤6；

步骤6、判断备投是否会造成网内存在过载风险的联络线、联络变过载，根据判断结果选切待恢复供电区域和未失电区域负荷，向相关控制子站发送切负荷命令；

步骤7、合备供开关并根据控制子站反馈信息判断备投是否成功；如成功则进入步骤8，否则备自投动作终止；

步骤8、备自投5秒内联络元件仍然过载，控制子站计算过载量并发送给单控制主站装置，由单控制主站装置选切带电区域负荷，向相关控制子站发送切负荷命令。

3.根据权利要求2所述的一种两层级区域备自投系统的备自投控制方法，其特征在于：它还包括：

步骤9、在出现严重影响备自投的异常情况时，单控制主站装置立即闭锁备自投功能，备自投方式放电，所述异常情况包括控制装置严重异常闭锁、通道连接中断或信息无效或备自投启动前出现手跳信号。

4.根据权利要求2所述的一种两层级区域备自投系统的备自投控制方法，其特征在于：步骤1所述的单控制主站装置接收各控制子站发送的开关、刀闸、保护动作信号状态以及母线、线路、主变电气信息，进行备自投方式充电的判断方法为：单控制主站根据各控制子站发送的数据信息，判断满足(1)网内各母线电压状态满足运行方式要求；(2)存在可备供点；(3)元件运行状态满足方式要求；(4)各控制子站装置信息均有效；(5)各站装置无闭锁类异常；(6)非检修元件无手跳信号时，经过充电延时Tc(15s)后，单控制主站装置判断备自投方式充电完成。

5.根据权利要求2所述的一种两层级区域备自投系统的备自投控制方法，其特征在于：步骤2所述进行系统故障和失电区域判断方法为：单控制主站装置根据接收控制子站装置传送的联络元件电流状态、母线电压状态和保护动作信号状态识别系统故障区域和失电区域。

6.根据权利要求2所述的一种两层级区域备自投系统的备自投控制方法，其特征在于：步骤3所述智能选取备自投点的方法为：

首先选取不会造成存在过载风险的联络线、联络变过载的备投点；若满足条件的备投点唯一，则选择该备投点，选择结束；若满足条件备投点不唯一，选择供电可靠性高的备投点，选择结束；若各备投点投入均会造成存在过载风险的联络线、联络变过载，则选取存在足够可切负荷以解决存在过载风险的联络线、联络变过载问题的备投点；若满足条件备投点唯一，选择该备投点，选择结束；若满足条件备投点不唯一，选择过载量小的备投点，选择结束；若无满足条件备投点，无有效可备投点，结束备投判断。

7.根据权利要求2所述的一种两层级区域备自投系统的备自投控制方法，其特征在于：步骤4所述隔绝故障区域，单控制主站装置在隔绝故障区域时，要实时监测控制各子站装置传送的保护动作信号信息，以明确非故障失压区域，避免备投于故障区域。

8.根据权利要求2所述的一种两层级区域备自投系统的备自投控制方法，其特征在于：步骤6所述选切待恢复供电区域和未失电区域负荷的方法为：

1)根据备投后负荷转移情况判断存在过载风险的联络线、联络变过载程度，计算需切负荷量，需切负荷量＝(Pa+Pe‐Pes)*M，式中：Pa为备投后有功转移量，Pe为故障前存在过载风险的联络线、联络变有功功率，Pes为存在过载风险的联络线、联络变热稳功率值，M为切负荷系数；

2)根据需切负荷量，按照重要性由低及高的顺序选择切负荷对象，避免备投后存在过载风险的联络线、联络变过载。

9.根据权利要求2所述的一种两层级区域备自投系统的备自投控制方法，其特征在于：步骤8所述的由单控制主站装置选切带电区域负荷，其选切带电区域负荷的方法为：

1)各控制子站装置监测并判断存在过载风险的联络线、联络变是否过载，若过载，计算过载容量＝Per‐Pes，将过载容量发送至控制主站装置，式中：Per为存在过载风险的联络线、联络变实时有功功率，Pes为存在过载风险的联络线、联络变热稳功率；

2)单控制主站装置接收控制子站发送的存在过载风险的联络线、联络变过载容量信息，计算需切负荷量＝过载容量，按照重要性由低及高的顺序选择切负荷对象，避免存在过载风险的联络线、联络变持续过载。