CN107046272B - 直流电源全部消失后断路器紧急跳闸控制电路及控制方法 - Google Patents

直流电源全部消失后断路器紧急跳闸控制电路及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直流电源全部消失后断路器紧急跳闸控制电路及控制方法，解决了直流电源消失后，如何切除故障设备的问题。在每段直流电源母线的正负极之间均连接有电磁型电压继电器，各段直流电源母线电磁型电压继电器常闭接点依次串联后组成串联支路的一端与超级电容器（1）的一个极连接，串联支路的另一端与并联结点（B）连接，高压侧断路器跳闸线圈（8）、中压侧断路器跳闸线圈（10）和低压侧断路器跳闸线圈（12）并联后的一端连接在另一并联结点（B）上，高压侧断路器跳闸线圈（8）、中压侧断路器跳闸线圈和低压侧断路器跳闸线圈（12）并联后通过按钮（4）与超级电容器（1）的另一个极连接。特别适合现场运行人员操作使用。

Description

直流电源全部消失后断路器紧急跳闸控制电路及控制方法
技术领域
本发明涉及一种当发电厂或变电站内的全部直流电源消失后，设备出现故障情况下，高压侧、中压侧、低压侧的断路器的紧急跳闸方法，适用于发电厂或变电站内紧急情况下使用，有效避免了断路器由于失去直流电源供电而无法应急跳闸，而导致供电设备大面积烧损的重大事故发生。
背景技术
发电厂或变电站中的直流电源系统是由交流充电柜、蓄电池组、直流断路器、直流母线以及熔断器等部件构成的，为发电厂或变电站中的控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明等提供直流电源，此外，还为设备操作提供可靠的直流供电电源。直流电源系统的可靠供电，对发电厂或变电站的安全运行，起着举足轻重的作用，是变电站安全运行的可靠保障。近几年来，电网中发生了多起因全站直流电源消失的事故，使保护装置无法工作，断路器跳合闸线圈失去直流电源供电而无法切除故障线路，最终导致发生整个变电站全部或部分设备烧毁的严重事故，不仅使供电企业遭受巨大的经济损失，而且给部分用户也带来了巨大的损失，甚至威胁到整个电网的安全运行。
在发电厂或变电站中，直流电源系统的故障或断开，会造成直流电源消失，将导致断路器无法动作，当发电厂或变电站母线所连接的输电线路、变压器发生故障时，就无法在最短的时限内切除故障设备，现有技术是依靠与之相连的发电厂或变电站的输电线路的后备保护的延时，来切除故障设备，或者在调度的指令下，断开相关设备，这些措施存在响应时间长，人为因素造成的错误操作多，不能起到紧急避险的作用，还会带来扩大停电范围的弊端。因此，当发电厂或变电站内直流电源消失后，如何在没有直流电源情况下切除故障设备，成为变电站运行中急需要解决的技术难题。
发明内容
本发明涉及一种直流电源全部消失后断路器紧急跳闸控制电路及控制方法，解决了当发电厂或变电站内直流电源消失后，如何在没有直流电源情况下切除故障设备的技术问题。
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
一种直流电源全部消失后断路器紧急跳闸控制电路，包括变电站中的高压侧断路器跳闸线圈、高压侧断路器第一辅助接点、高压侧断路器第二辅助接点、中压侧断路器跳闸线圈、中压侧断路器第一辅助接点、中压侧断路器第二辅助接点、低压侧断路器跳闸线圈、低压侧断路器第一辅助接点、低压侧断路器第二辅助接点；在变电站中设置有由第一段直流电源母线、第二段直流电源母线、直到第N段直流电源母线组成的多组直流电源母线；在第一段直流电源母线的正负极之间连接有第一段直流电源母线电磁型电压继电器，在第二段直流电源母线的正负极之间连接有第二段直流电源母线电磁型电压继电器，直到第N段直流电源母线的正负极之间连接有第N段直流电源母线电磁型电压继电器，第一段直流电源母线电磁型电压继电器常闭接点、第二段直流电源母线电磁型电压继电器常闭接点、直到第N段直流电源母线电磁型电压继电器常闭接点依次串联组成常闭接点串联支路，常闭接点串联支路的一端与超级电容器的一个极连接在一起，常闭接点串联支路的另一端与并联结点连接在一起，变压器压力释放接点、变压器重瓦斯继电器接点和按钮并联后组成开关并联支路，开关并联支路的一端与超级电容器的另一个极连接在一起，开关并联支路的另一端与另一并联结点连接在一起；高压侧断路器跳闸线圈的一端依次通过高压侧断路器第一辅助接点和高压侧限流电阻后与另一并联结点连接在一起，高压侧断路器跳闸线圈的另一端通过高压侧断路器第二辅助接点后与并联结点连接在一起；中压侧断路器跳闸线圈的一端依次通过中压侧断路器第一辅助接点和中压侧限流电阻后与另一并联结点连接在一起，中压侧断路器跳闸线圈的另一端通过中压侧断路器辅助接点后与并联结点连接在一起；低压侧断路器跳闸线圈的一端依次通过低压侧断路器辅助接点和低压侧限流电阻后与另一并联结点连接在一起，低压侧断路器跳闸线圈的另一端通过低压侧断路器辅助接点后与并联结点连接在一起；在超级电容器的两端连接有充电装置。
上述的所有的断路器跳闸线圈和直流电源母线也可是发电厂的设备部件。
一种直流电源全部消失后断路器紧急跳闸的控制方法，包括以下步骤：
第一步、将变电站中的直流电源母线进行排序，第一段直流电源母线用I表示，第二段直流电源母线用II表示，以此类推，第N段直流电源母线用N表示；
第二步、将第一段直流电源母线电压用UI表示；将第二段直流电源母线电压用UII表示；以此类推，第N段直流电源母线用UN表示；
第三步、在每一段直流电源母线上均安装一个电磁型直流电压继电器，第一段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器用JI表示，第二段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器用JII表示，以此类推，第N段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器用JN表示；
第四步、将将变电站中的变压器进行排序，第一台变压器用T1表示；将第二台变压器用T2表示；以此类推，第M台变压器用TM表示；在控制室按照变压器台数安装与之相对应的按钮，将第一台变压器的按钮用ANT1表示，第二台变压器的按钮用ANT2表示，以此类推，第M台变压器的按钮用ANTM表示；
第五步、第三步中第一段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器JI的常闭接点用JIT1、JIT2…JITM表示，第二段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器JII的常闭接点用JIIT1、JIIT2…JIITM表示，第N段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器JN的的常闭接点用JNT1、JNT2…JNTM表示
第六步、取得直流电源母线电源消失的电压整定值UZL，所有直流电源母线段电源消失的整定值是相同的；
第七步、在每一段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器按照第六步取得的整定值UZL进行整定；继电器的常闭接点数应与整个变电站的变压器数相同；直流电源电压正常时，继电器动作，常闭接点打开；
第八步、在变电站内按照每台变压器配置超级电容器一台；超级电容器应安装在断路器的附近，超级电容器的容量应满足该变压器各侧全部断路器能够同时可靠跳闸；在超级电容器上连接有超级电容充电装置；
第九步、当第一段直流电源母线电压UI≦UZL，第一段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器JI失去直流电源，第一段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器JI的常闭接点JIT1、JIT2…JITM闭合；
开始对第二段直流电源母线失电否进行判别：
若，UII>UZL，第二段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器JII没有失去直流电源，第二段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器JII的常闭接点JIIT1、JIIT2…JIITM不闭合，终止判别其他母线直流电源的失去否；
若，UII≦UZ ，第二段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器JII失去直流电源，第二段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器JII的常闭接点JIIT1、JIIT2…JIITM闭合；
再开始对第三段直流电源母线失电否进行判别；
以此类推，直到将N段直流电源母线失电否进行判别；如果变电站中全部直流电源均处于消失状态时，则，第一段直流电源母线I到第N段直流电源母线上的电磁型直流电压继电器的接点都处于闭合状态；
第十步、通过变压器重瓦斯继电器或者压力释放接点闭合，接通该变压器的超级电容器，利用超级电容器、所有电压等级直流母线电磁性直流电压继电器接点、变压器重瓦斯继电器或者压力释放接点、限流电阻、变压器各侧断路器合闸辅助接点和变压器各侧断路器跳闸线圈构成的回路，为断路器跳闸线圈供电，达到断开该变压器各侧断路器的目的；
也可通过按下按钮，按钮、所有电压等级直流母线电磁性直流电压继电器接点、变压器重瓦斯继电器或者压力释放接点、限流电阻、变压器各侧断路器合闸辅助接点（断路器合闸时接通，断路器分闸时断开）和变压器各侧断路器跳闸线圈构成的回路，为断路器跳闸线圈供电，达到断开该变压器各侧断路器的目的。
直流母线电源电压失去的电压整定值UZL，是根据以下公式计算取得的：
UZL=(0.1-0.3)Un；
其中，Un为直流母线电源额定电压。
上述方法所涉及的直流母线电源和断路器也可是发电厂中的。
本发明为发电厂、变电站内直流电源消失后提供了一种简单有效地紧急跳闸方法，特别适合现场运行人员操作使用，很好地保障了变电站的设备安全。
附图说明
图1是本发明在变电站系统中的接线示意图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细说明：
一种直流电源全部消失后断路器紧急跳闸控制电路，包括变电站中的高压侧断路器跳闸线圈8、高压侧断路器第一辅助接点7、高压侧断路器第二辅助接点24、中压侧断路器跳闸线圈10、中压侧断路器第一辅助接点9、中压侧断路器第二辅助接点25、低压侧断路器跳闸线圈12、低压侧断路器第一辅助接点11、低压侧断路器第二辅助接点26；在变电站中设置有由第一段直流电源母线17、第二段直流电源母线18、直到第N段直流电源母线19组成的多组直流电源母线，在第一段直流电源母线17的正负极之间连接有第一段直流电源母线电磁型电压继电器20，在第二段直流电源母线18的正负极之间连接有第二段直流电源母线电磁型电压继电器21，直到第N段直流电源母线19的正负极之间连接有第N段直流电源母线电磁型电压继电器22，（即每段直流电源母线上均连接有一个电磁型电压继电器），第一段直流电源母线电磁型电压继电器常闭接点16、第二段直流电源母线电磁型电压继电器常闭接点15、直到第N段直流电源母线电磁型电压继电器常闭接点14依次串联组成常闭接点串联支路，常闭接点串联支路的一端与超级电容器1的一个极连接在一起，常闭接点串联支路的另一端与并联结点B连接在一起，变压器压力释放接点2、变压器重瓦斯继电器接点3和按钮4并联后组成开关并联支路，开关并联支路的一端与超级电容器1的另一个极连接在一起，开关并联支路的另一端与另一并联结点A连接在一起；高压侧断路器跳闸线圈8的一端依次通过高压侧断路器第一辅助接点7和高压侧限流电阻6后与另一并联结点A连接在一起，高压侧断路器跳闸线圈8的另一端通过高压侧断路器第二辅助接点24后与并联结点B连接在一起；中压侧断路器跳闸线圈10的一端依次通过中压侧断路器第一辅助接点9和中压侧限流电阻5后与另一并联结点A连接在一起，中压侧断路器跳闸线圈10的另一端通过中压侧断路器辅助接点25后与并联结点B连接在一起；低压侧断路器跳闸线圈12的一端依次通过低压侧断路器辅助接点11和低压侧限流电阻13后与另一并联结点A连接在一起，低压侧断路器跳闸线圈12的另一端通过低压侧断路器辅助接点26后与并联结点B连接在一起；在超级电容器1的两端连接有充电装置23。
上述的所有的断路器跳闸线圈和直流电源母线也可是发电厂的设备部件。
一种直流电源全部消失后断路器紧急跳闸的控制方法，包括以下步骤：
第一步、将变电站中的直流电源母线进行排序，第一段直流电源母线用I表示，第二段直流电源母线用II表示，以此类推，第N段直流电源母线用N表示；
第二步、将第一段直流电源母线电压用UI表示；将第二段直流电源母线电压用UII表示；以此类推，第N段直流电源母线用UN表示；
第三步、在每一段直流电源母线上均安装一个电磁型直流电压继电器，第一段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器用JI表示，第二段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器用JII表示，以此类推，第N段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器用JN表示；
第四步、将将变电站中的变压器进行排序，第一台变压器用T1表示；将第二台变压器用T2表示；以此类推，第M台变压器用TM表示；在控制室按照变压器台数安装与之相对应的按钮，将第一台变压器的按钮用ANT1表示，第二台变压器的按钮用ANT2表示，以此类推，第M台变压器的按钮用ANTM表示；
第五步、第三步中第一段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器JI的常闭接点用JIT1、JIT2…JITM表示，第二段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器JII的常闭接点用JIIT1、JIIT2…JIITM表示，第N段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器JN的的常闭接点用JNT1、JNT2…JNTM表示
第六步、取得直流电源母线电源消失的电压整定值UZL，所有直流电源母线段电源消失的整定值是相同的；
第七步、在每一段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器按照第六步取得的整定值UZL进行整定；继电器的常闭接点数应与整个变电站的变压器数相同；直流电源电压正常时（目前发电厂、变电站直流母线电压为一般为220V或者110V），继电器动作，常闭接点打开；
第八步、在变电站内按照每台变压器配置超级电容器1一台；超级电容器1应安装在断路器的附近，超级电容器的容量应满足该变压器各侧全部断路器能够同时可靠跳闸；超级电容器1上配置有超级电容充电装置23，为超级电容器1充电；
第九步、当第一段直流电源母线电压UI≦UZL，第一段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器JI失去直流电源，第一段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器JI的常闭接点JIT1、JIT2…JITM闭合；
开始对第二段直流电源母线失电否进行判别：
若，UII>UZL，第二段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器JII没有失去直流电源，第二段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器JII的常闭接点JIIT1、JIIT2…JIITM不闭合，终止判别其他母线直流电源的失去否；
若，UII≦UZ ，第二段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器JII失去直流电源，第二段直流电源母线上安装的电磁型直流电压继电器JII的常闭接点JIIT1、JIIT2…JIITM闭合；
再开始对第三段直流电源母线失电否进行判别；
以此类推，直到将N段直流电源母线失电否进行判别；如果变电站中全部直流电源均处于消失状态时，则，第一段直流电源母线I到第N段直流电源母线上的电磁型直流电压继电器的接点都处于闭合状态；
第十步、通过变压器重瓦斯继电器或者压力释放接点闭合，接通该变压器的超级电容器1，利用超级电容器1、所有电压等级直流母线电磁性直流电压继电器接点、变压器重瓦斯继电器或者压力释放接点、限流电阻、变压器各侧断路器合闸辅助接点（断路器合闸时接通，断路器分闸时断开）和变压器各侧断路器跳闸线圈构成的回路，为断路器跳闸线圈供电，达到断开该变压器各侧断路器的目的；
也可通过按下按钮4，按钮4、所有电压等级直流母线电磁性直流电压继电器接点、变压器重瓦斯继电器或者压力释放接点、限流电阻、变压器各侧断路器合闸辅助接点（断路器合闸时接通，断路器分闸时断开）和变压器各侧断路器跳闸线圈构成的回路，为断路器跳闸线圈供电，达到断开该变压器各侧断路器的目的。
直流母线电源电压失去的电压整定值UZL，是根据以下公式计算取得的：
UZL=(0.1-0.3)Un；
其中，Un为直流母线电源额定电压。
上述方法所涉及的直流母线电源和断路器也可是发电厂中的。

Claims (1)

1.一种直流电源全部消失后断路器紧急跳闸控制电路，包括变电站中的高压侧断路器跳闸线圈（8）、高压侧断路器第一辅助接点（7）、高压侧断路器第二辅助接点（24）、中压侧断路器跳闸线圈（10）、中压侧断路器第一辅助接点（9）、中压侧断路器第二辅助接点（25）、低压侧断路器跳闸线圈（12）、低压侧断路器第一辅助接点（11）、低压侧断路器第二辅助接点（26）；在变电站中设置有由第一段直流电源母线（17）、第二段直流电源母线（18）、直到第N段直流电源母线（19）组成的多组直流电源母线；其特征在于，在第一段直流电源母线（17）的正负极之间连接有第一段直流电源母线电磁型电压继电器（20），在第二段直流电源母线（18）的正负极之间连接有第二段直流电源母线电磁型电压继电器（21），直到第N段直流电源母线（19）的正负极之间连接有第N段直流电源母线电磁型电压继电器（22），第一段直流电源母线电磁型电压继电器常闭接点（16）、第二段直流电源母线电磁型电压继电器常闭接点（15）、直到第N段直流电源母线电磁型电压继电器常闭接点（14）依次串联组成常闭接点串联支路，常闭接点串联支路的一端与超级电容器（1）的一个极连接在一起，常闭接点串联支路的另一端与并联结点（B）连接在一起，变压器压力释放接点（2）、变压器重瓦斯继电器接点（3）和按钮（4）并联后组成开关并联支路，开关并联支路的一端与超级电容器（1）的另一个极连接在一起，开关并联支路的另一端与另一并联结点（A）连接在一起；高压侧断路器跳闸线圈（8）的一端依次通过高压侧断路器第一辅助接点（7）和高压侧限流电阻（6）后与另一并联结点（A）连接在一起，高压侧断路器跳闸线圈（8）的另一端通过高压侧断路器第二辅助接点（24）后与并联结点（B）连接在一起；中压侧断路器跳闸线圈（10）的一端依次通过中压侧断路器第一辅助接点（9）和中压侧限流电阻（5）后与另一并联结点（A）连接在一起，中压侧断路器跳闸线圈（10）的另一端通过中压侧断路器第二辅助接点（25）后与并联结点（B）连接在一起；低压侧断路器跳闸线圈（12）的一端依次通过低压侧断路器第一辅助接点（11）和低压侧限流电阻（13）后与另一并联结点（A）连接在一起，低压侧断路器跳闸线圈（12）的另一端通过低压侧断路器第二辅助接点（26）后与并联结点（B）连接在一起；在超级电容器（1）的两端连接有充电装置（23）。
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