CN112865283A - 内桥接线型式变电站备自投装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提出了内桥接线型式变电站备自投装置及方法，包括：内桥接线型式变电站，包括备自投装置功能插件，备自投装置功能插件根据工作电源、备用电源的不同将自投方式分成4种类型，分别为第一自投方式、第二自投方式、第三自投方式、第四自投方式；内桥接线型式变电站包括两个主变，根据实际需要分别接入对应的闭锁量，其中，当1#主变的保护动作时，闭锁第二自投方式与第三自投方式，当2#主变的保护动作时，闭锁第一自投方式与第四自投方式。而在二次回路上的闭锁，实现起来则比较简单，因此采用这种闭锁方式具有逻辑清晰、原理简单的优势。

Description

内桥接线型式变电站备自投装置及方法

技术领域

本公开属于电气技术领域，尤其涉及内桥接线型式变电站备自投装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

内桥接线的变电站，主变高压侧不配置断路器，只安装隔离开关，如图1所示。

内桥接线型式的变电站，有效隔离一台主变需要操作三台断路器。正是由于内桥结构上的缺陷(主变高压侧没有断路器)，使得主变差动、后备、非电量等保护动作的情况下必须闭锁“合母分断路器(的QF3)”的备自投功能。但是，目前实际运行的备自投装置只有一个总闭锁输入端子，当主变保护动作对备自投进行闭锁时存在全所停电的风险。假设1#进线L1工作，2#进线L2备用，如图2(a)-图2(b)所示，图2(a)1#进线带两变，图2(b)2#进线带两变，1#主变发生故障时闭锁备自投将可能导致全所失电。

1#进线工作、2#进线备用，1#主变动作时，导致全站停电问题的过程如表1所示，表中的0、1布尔量，对断路器分别表示分、合；对电压分别表示无压、有压；对电流分别表示无流、有流。

表1内桥接线备自投相关状态量变化过程说明

如表1所示，在第2步状态时，虽然备自投能够满足动作条件，但1#主变保护动作后开出闭锁，到第3步时，备自投由于闭锁量开入，使备自投迅速放电，备自投不动作。实际上，2#进线、#2主变所在半边并不存在故障，可以继续运行，因此从提高供电可靠性的角度应该合上2#进线开关，使该半边继续供电，同时使低压侧的备自投能够满足备自投功能，进而合上低压母分断路器QF4实现无故障部分的正常供电，可以称其为“保半边”。因此，内桥接线型式的备自投功能应该进行必要的改进。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了内桥接线型式变电站备自投装置，当出现主变保护动作的情况时，就可以灵活地闭锁相应的备自投功能，从而实现了最大化的可靠供电。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了内桥接线型式变电站备自投装置，包括：

内桥接线型式变电站，包括备自投装置功能插件，备自投装置功能插件根据工作电源、备用电源的不同将自投方式分成4种类型，分别为第一自投方式、第二自投方式、第三自投方式、第四自投方式；

内桥接线型式变电站包括两个主变，根据实际需要分别接入对应的闭锁量，其中，当1#主变的保护动作时，闭锁第二自投方式与第三自投方式，当2#主变的保护动作时，闭锁第一自投方式与第四自投方式。

进一步的技术方案，内桥接线型式变电站具体包括：1#主变、2#主变、Ⅰ母、Ⅱ母、电源1#进线开关QF1、2#进线开关QF2，1#主变连接至线路L1，2#主变连接至线路L2，线路L1均连接至Ⅰ母，线路L2连接至Ⅱ母，1#主变进线连接至开关QF1，2#主变进线连接至开关QF2，Ⅰ母、Ⅱ母之间连接有QF3。

进一步的技术方案，备自投装置功能插件的四个备自投方式的独立闭锁开入端以及总闭锁开入端引接至装置后背板的接线槽；1#主变的保护动作之后的开出接点，接入第二闭锁自投方式、第三闭锁自投方式的接线端子；2#主变的保护动作之后的开出接点，接入第一闭锁自投方式、第四闭锁自投方式的接线端子。

第二方面，公开了内桥接线型式变电站备自投方法，包括：

内桥接线型式变电站包括两个主变，根据实际需要分别接入对应的闭锁量，其中，当1#主变的保护动作时，闭锁第二自投方式与第三自投方式，当2#主变的保护动作时，闭锁第一自投方式与第四自投方式。

进一步的技术方案，第一自投方式：1#进线运行，2#进线备用，其动作逻辑为：当备自投充电完成后，Ⅰ母、Ⅱ母都失压，且1#进线电流I1无流，则启动，经延时跳电源1#进线开关QF1，备自投确认QF1跳开，且Ⅰ母、Ⅱ母均无压后，经一定延时后合2#进线开关QF2。

进一步的技术方案，第二自投方式：2#进线运行，1#进线备用，其动作逻辑为：当备自投充电完成后，Ⅰ母、Ⅱ母都失压，且2#进线电流I2无流，则启动，经延时跳电源2#进线开关QF2，确认QF2跳开后，且Ⅰ母、Ⅱ母均无压，经一定延时合1#进线开关QF1。

进一步的技术方案，第三自投方式：1、2#进线运行，内桥开关备用，当备自投充电完成后，Ⅰ母失压、I1无流，Ⅱ母有压，则启动，经延时后跳开电源1#进线开关QF1，确认QF1跳开后，且Ⅰ母无压经一定延时后合分段开关QF3。

进一步的技术方案，第四自投方式：1、2#进线运行，内桥开关备用，当备自投充电完成后，Ⅱ母失压、I2无流，Ⅰ母有压，则启动，经延时，跳电源2#进线开关QF2，确认QF2跳开后，且Ⅱ母无压经一定延时后合分段开关QF3。

进一步的技术方案，第一自投方式中，在“闭锁备自投”开入的基础上再增加一个“闭锁备自投方式1”的开入，将“闭锁备自投”与“闭锁备自投方式1”以或的关系构成闭锁量，作为备自投闭锁的开入量，再将这个闭锁量开入的逻辑位置后移至更后的一个或门。

进一步的技术方案，在第二备自投方式、第三备自投方式、第四备自投方式的逻辑电路中也增加对应的闭锁备自投方式开入端。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本公开技术方案所提出的闭锁逻辑与现行闭锁方式相比，从备自投动作的不同逻辑条件出发，表面上增加了闭锁的复杂性，但实际上是减少现有备自投装置动作逻辑的种类，即减少了有些备自投厂家专设的保半边动作逻辑，从而减少程序的复杂性；而在二次回路上的闭锁，实现起来则比较简单，因此采用这种闭锁方式具有逻辑清晰、原理简单的优势。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例内桥接线型式示意图；

图2(a)-图2(b)为本公开实施例一线带两变时的备自投闭锁问题分析图；

图3为本公开实施例改进前的备自投闭锁方式图；

图4为本公开实施例改进后的备自投闭锁方式图；

图5(a)-图5(b)内桥接线110kV备自投改进前的动作时序对比图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本实施例公开了内桥接线型式变电站备自投装置，包括：

内桥接线型式变电站，包括备自投装置功能插件，备自投装置功能插件根据工作电源、备用电源的不同将自投方式分成4种类型，分别为第一自投方式、第二自投方式、第三自投方式、第四自投方式，即下文对应的自投方式1-4；

内桥接线型式变电站包括两个主变，根据实际需要分别接入对应的闭锁量，其中，当1#主变的保护动作时，闭锁第二自投方式与第三自投方式，当2#主变的保护动作时，闭锁第一自投方式与第四自投方式。

内桥接线型式变电站具体包括：1#主变、2#主变、Ⅰ母、Ⅱ母、电源1#进线开关QF1、2#进线开关QF2，1#主变连接至线路L1，2#主变连接至线路L2，线路L1均连接至Ⅰ母，线路L2连接至Ⅱ母，1#主变进线连接至开关QF1，2#主变进线连接至开关QF2，Ⅰ母、Ⅱ母之间连接有QF3。

备自投装置功能插件的四个备自投方式的独立闭锁开入端以及总闭锁开入端引接至装置后背板的接线槽；1#主变的保护动作之后的开出接点，接入第二闭锁自投方式、第三闭锁自投方式的接线端子；2#主变的保护动作之后的开出接点，接入第一闭锁自投方式、第四闭锁自投方式的接线端子。

目前，内桥接线型式的变电站，主变保护动作之后会去闭锁备自投，这会造成某些时候不必要的闭锁；本公开技术方案的改进思路是：当1#主变保护动作后，去闭锁备自投方式2、方式3；当2#主变保护动作时，去闭锁备自投方式1、方式4。

实施例二

本实施例公开了内桥接线型式变电站备自投方法，包括：

内桥接线型式变电站包括两个主变，根据实际需要分别接入对应的闭锁量，其中，当1#主变的保护动作时，闭锁第二自投方式与第三自投方式，当2#主变的保护动作时，闭锁第一自投方式与第四自投方式。

变电站在“一线带两变”的运行方式下，存在全站停电的风险。经过分析，本公开技术方案根据前述4个备自投方式对应的逻辑分别闭锁相应方式来改进：

(1)当1#主变的保护动作时，闭锁自投方式2与自投方式3

(2)当2#主变的保护动作时，闭锁自投方式1与自投方式4。

为了实现内桥接线型式的保半边功能，在传统的备自投总闭锁方式基础上，增加单独方式的闭锁功能，即自投方式1、2、3、4的动作逻辑中，分别再增加一个闭锁开入，根据实际需要分别接入对应的闭锁量。

在“闭锁备自投”开入的基础上再增加一个“闭锁备自投方式1”的开入，将“闭锁备自投”与“闭锁备自投方式1”以或的关系构成闭锁量，作为备自投闭锁的开入量，再将这个闭锁量开入的逻辑位置后移至更后的一个或门。当出现主变保护动作的情况时，就可以灵活地闭锁相应的备自投功能，从而实现了最大化的可靠供电。

在改进之前，针对内桥接线备自投的逻辑及其闭锁方式进行分析，以进一步完善备用电源自投方式，避免出现前述的全站失电情况出现。内桥备自投根据工作电源、备用电源的不同将自投方式分成4种类型，各类备自投的动作逻辑如下：

(1)自投方式1——1#进线运行，2#进线备用。其动作逻辑为：当备自投充电完成后，Ⅰ母、Ⅱ母都失压，且1#进线电流I1无流，则启动，经延时跳电源1#进线开关(QF1)。备自投确认QF1跳开，且Ⅰ母、Ⅱ母均无压后，经一定延时后合2#进线开关(QF2)。

(2)自投方式2——2#进线运行，1#进线备用。其动作逻辑为：当备自投充电完成后，Ⅰ母、Ⅱ母都失压，且2#进线电流I2无流，则启动，经延时跳电源2#进线开关(QF2)。确认QF2跳开后，且Ⅰ母、Ⅱ母均无压，经一定延时合1#进线开关(QF1)。

(3)自投方式3——1、2#进线运行，内桥开关备用。当备自投充电完成后，Ⅰ母失压、I1无流，Ⅱ母有压，则启动，经延时后跳开电源1#进线开关(QF1)。确认QF1跳开后，且Ⅰ母无压经一定延时后合分段开关QF3。

(4)自投方式4——1、2#进线运行，内桥开关备用。当备自投充电完成后，Ⅱ母失压、I2无流，Ⅰ母有压，则启动，经延时，跳电源2#进线开关(QF2)。确认QF2跳开后，且Ⅱ母无压经一定延时后合分段开关QF3。

如前所述，变电站在“一线带两变”的运行方式下，存在全站停电的风险。经过分析，本文根据前述4个备自投方式对应的逻辑分别闭锁相应方式来改进：

(1)当1#主变的保护动作时，闭锁自投方式2与自投方式3

(2)当2#主变的保护动作时，闭锁自投方式1与自投方式4。

这样，当出现主变保护动作的情况时，就可以灵活地闭锁相应的备自投功能，从而实现了最大化的可靠供电。

为了实现内桥接线型式的保半边功能，在传统的备自投总闭锁方式基础上，增加单独方式的闭锁功能，即自投方式1、2、3、4的动作逻辑中，分别再增加一个闭锁开入，根据实际需要分别接入对应的闭锁量。

以备投方式1为例进行说明，备自投方式1改进前的闭锁方式，如图3所示。

图3中框中的“闭锁备自投”是备自投装置闭锁备用电源自投功能的开入端。闭锁信号的来源，主要有备自投屏上的“投入-退出”转换开关、手动分闸相关断路器的合后位置继电器节点输出、主变保护动作信号输出等。

显然，这种只有一个闭锁开入的情况无法满足前述的差异化闭锁要求。针对内桥接线在不同运行状态序列下，不同主变发生故障后各断路器状态及可以动作的断路器情况如表2所示。表中，各断路器QF下对应的状态量，0代表分位，1代表合位；×代表不能合，√代表能够合。

表2单母分段状态序列状态变化过程说明

由表2可见，当1#进线带两变、1#变保护动作时，QF2可以由备自投去合闸，对应的是备投方式1可以动作，但QF1、QF3均不能合，对应的是应该闭锁备投方式2与方式3。同理，当2#进线带两变、2#变保护动作时，应该闭锁备投方式1与方式4。因此，对备投方式1的闭锁开入进行改进的结果如图4所示。

由图4可见，在“闭锁备自投”开入的基础上再增加一个“闭锁备自投方式1”的开入，将“闭锁备自投”与“闭锁备自投方式1”以或的关系构成闭锁量，作为备自投闭锁的开入量，再将这个闭锁量开入的逻辑位置后移至更后的一个或门。此时，可以进一步体现备自投闭锁开入量的重要性，“闭锁备自投”与“闭锁备自投方式1”的开入经过更少的逻辑层级对备自投进行无延时放电。闭锁备自投往往是特殊或紧急情况下的功能要求，因此这样处理也可以进一步缩短备自投装置判断放电条件的时间。

本文所提出的闭锁逻辑与现行闭锁方式相比，从备自投动作的不同逻辑条件出发，表面上增加了闭锁的复杂性，但实际上是减少现有备自投装置动作逻辑的种类，即减少了有些备自投厂家专设的保半边动作逻辑，从而减少程序的复杂性；而在二次回路上的闭锁，实现起来则比较简单，因此采用这种闭锁方式具有逻辑清晰、原理简单的优势。

闭锁自投方式1与闭锁备自投之间的闭锁关系为或的逻辑关系，开入逻辑量与备自投充放电状态之间的关系如表3所示。同理，在备自投方式2、3、4的逻辑电路中也增加对应的闭锁备自投方式2、3、4开入端。

表3备自投充放电状态与开入闭锁量之间的关系

仍然保留备自投的总闭锁开入，作为需要闭锁所有备投功能时之需，这样就可以简化二次接线。总闭锁开入端主要接入来自手动分断路器的合后继电器节点输出、备自投投退转换开关的退出位置的信号，因为这2种情况须闭锁所有方式的备自投功能。而增加的开入端，则是指差异化闭锁功能的开入端。通过前述的分析，可见这个差异化闭锁的需求是在主变相关保护(包括差动、各侧后备、非电量保护)动作后而须满足的闭锁功能。

在二次回路上的实现方式如下：将备自投装置功能插件的四个备自投方式的独立闭锁开入端以及总闭锁开入端引接至装置后背板的接线槽；1#主变的保护动作之后的开出接点，接入闭锁自投方式2、闭锁自投方式3的接线端子；2#主变的保护动作之后的开出接点，接入闭锁自投方式1、闭锁自投方式4的接线端子。

效果验证

在matlab中建立了备自投的仿真模型，对改进策略进行仿真分析，验证了改进策略的有效性。

改进备自投动作逻辑将备自投动作的所有相关量都纳入进了模型，为了简要说明110kV2#进线L2带两变运行方式下的开关动作情况，此时通过输出断路器分合状态的变化情况进行验证。

设定备自投的动作延时为5s，即在满足动作条件的情况下，备自投延时5s合上备用电源的断路器。内桥接线的110kV备自投在改进前后的各相关状态量动作序列对比如图5(a)-图5(b)所示，其中各个断路器代码的规定与主接线图1对应。

如图5(a)所示，在t₁时刻1#主变保护动作，跳开3个断路器，即1#进线开关QF1，1#主变10kV开关QF5，110kV内桥开关QF3。此时Ⅰ母与Ⅱ母的“有压”状态量均由1变成0，即Ⅰ母与Ⅱ母无压，满足了备自投启动的条件，但有闭锁开入，因此备自投瞬时放电，直至t₂时刻备自投都不能动作，可以作为备用电源的QF2一直处于分位，同样地Ⅰ母与Ⅱ母的无压状态一直持续，即造成了全站失电。图5(b)中，在t₁时刻，1#主变保护动作，跳开QF1、QF5，110kV内桥开关QF3后，满足了备自投启动的条件，经过备自投的整定延时5s合上2#进线开关QF2，Ⅱ母的有压状态从0变为1，说明动作成功。

本公开的内桥接线型式变电站备用电源自动投入装置，具体而言，目前实际运行的备自投装置只有一个总闭锁输入端子，当主变保护动作对备自投进行闭锁时存在全所停电的风险。为了实现内桥接线型式的保半边功能，在传统的备自投总闭锁方式基础上，增加单独方式的闭锁功能，即自投方式1、2、3、4的动作逻辑中，分别再增加一个闭锁开入，根据实际需要分别接入对应的闭锁量。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.内桥接线型式变电站备自投装置，其特征是，包括：

内桥接线型式变电站，包括备自投装置功能插件，备自投装置功能插件根据工作电源、备用电源的不同将自投方式分成4种类型，分别为第一自投方式、第二自投方式、第三自投方式、第四自投方式；

内桥接线型式变电站包括两个主变，根据实际需要分别接入对应的闭锁量，其中，当1#主变的保护动作时，闭锁第二自投方式与第三自投方式，当2#主变的保护动作时，闭锁第一自投方式与第四自投方式。

2.如权利要求1所述的内桥接线型式变电站备自投装置，其特征是，内桥接线型式变电站具体包括：1#主变、2#主变、Ⅰ母、Ⅱ母、电源1#进线开关QF1、2#进线开关QF2，1#主变连接至线路L1，2#主变连接至线路L2，线路L1均连接至Ⅰ母，线路L2连接至Ⅱ母，1#主变进线连接至开关QF1，2#主变进线连接至开关QF2，Ⅰ母、Ⅱ母之间连接有QF3。

3.如权利要求1所述的内桥接线型式变电站备自投装置，其特征是，备自投装置功能插件的四个备自投方式的独立闭锁开入端以及总闭锁开入端引接至装置后背板的接线槽；1#主变的保护动作之后的开出接点，接入第二闭锁自投方式、第三闭锁自投方式的接线端子；2#主变的保护动作之后的开出接点，接入第一闭锁自投方式、第四闭锁自投方式的接线端子。

4.内桥接线型式变电站备自投方法，其特征是，包括：

内桥接线型式变电站包括两个主变，根据实际需要分别接入对应的闭锁量，其中，当1#主变的保护动作时，闭锁第二自投方式与第三自投方式，当2#主变的保护动作时，闭锁第一自投方式与第四自投方式。

5.如权利要求4所述的内桥接线型式变电站备自投方法，其特征是，第一自投方式：1#进线运行，2#进线备用，其动作逻辑为：当备自投充电完成后，Ⅰ母、Ⅱ母都失压，且1#进线电流I1无流，则启动，经延时跳电源1#进线开关QF1，备自投确认QF1跳开，且Ⅰ母、Ⅱ母均无压后，经一定延时后合2#进线开关QF2。

6.如权利要求4所述的内桥接线型式变电站备自投方法，其特征是，第二自投方式：2#进线运行，1#进线备用，其动作逻辑为：当备自投充电完成后，Ⅰ母、Ⅱ母都失压，且2#进线电流I2无流，则启动，经延时跳电源2#进线开关QF2，确认QF2跳开后，且Ⅰ母、Ⅱ母均无压，经一定延时合1#进线开关QF1。

7.如权利要求4所述的内桥接线型式变电站备自投方法，其特征是，第三自投方式：1、2#进线运行，内桥开关备用，当备自投充电完成后，Ⅰ母失压、I1无流，Ⅱ母有压，则启动，经延时后跳开电源1#进线开关QF1，确认QF1跳开后，且Ⅰ母无压经一定延时后合分段开关QF3。

8.如权利要求4所述的内桥接线型式变电站备自投方法，其特征是，第四自投方式：1、2#进线运行，内桥开关备用，当备自投充电完成后，Ⅱ母失压、I2无流，Ⅰ母有压，则启动，经延时，跳电源2#进线开关QF2，确认QF2跳开后，且Ⅱ母无压经一定延时后合分段开关QF3。

9.如权利要求4所述的内桥接线型式变电站备自投方法，其特征是，第一自投方式中，在“闭锁备自投”开入的基础上再增加一个“闭锁备自投方式1”的开入，将“闭锁备自投”与“闭锁备自投方式1”以或的关系构成闭锁量，作为备自投闭锁的开入量，再将这个闭锁量开入的逻辑位置后移至更后的一个或门。

10.如权利要求4所述的内桥接线型式变电站备自投方法，其特征是，在第二备自投方式、第三备自投方式、第四备自投方式的逻辑电路中增加对应的闭锁备自投方式开入端。

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