CN116845881A - 一种实现输电线路远方联闭锁功能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种实现输电线路远方联闭锁功能的方法涉及的是电力系统继电保护及倒闸操作的操作方法。本发明的具体操作方法如下；①接地刀闸位置采集过程；②接地刀闸位置传输过程；③接地刀闸位置解析及开出过程；④监控系统逻辑闭锁判断过程；⑤电气闭锁判断过程。通过输电线路远方联闭锁方法，使得变电站之间能够进行远方联闭锁；弥补了原先的倒闸操作只有组织措施没有更为关键的技术措施的漏洞；从源头上规避了带接地刀闸送电恶性误操作事故的发生。

Description

一种实现输电线路远方联闭锁功能的方法
技术领域
本发明一种实现输电线路远方联闭锁功能的方法涉及的是电力系统继电保护及倒闸操作的操作方法。
背景技术
目前，变电站“五防系统”中的防止带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）是就本变电站自身而言的，一条线路无论是纵向闭锁还是横向闭锁都不涉及线路对端变电站。然而，连接两个甚至三个变电站的一条线路想要送电，此线路在各个变电站间的线路侧接地刀闸必然要在分位，线路各端的变电站才能将线路由冷备用改热备用甚至运行状态，否则就是带接地刀闸送电。现实的状况是，一条线路所联系的变电站间线路侧接地刀闸分合位信息互不相通，只能依靠于调度部门的统一下令，运行操作人员无法确切知晓线路所联系的各个变电站端的线路侧接地刀闸是分位还是合位，更无法从监控系统逻辑闭锁及电气闭锁的技术层面规避带接地刀闸合断路器（隔离开关）的发生，一旦发生带接地刀闸送电，造成的三相短路事故会对设备及电网带来巨大冲击，剧烈的电压波动也会使一些企业内对电压特别敏感的设备停运，造成产品报废甚至设备损坏，损失极大。故亟需一种统筹线路各端变电站之间的远方联闭锁方法来实现对一条输电线路的可靠操作。
发明内容
本发明要解决的是输电线路送电时，线路本对端无法实现本端线路侧隔离刀闸/接地刀闸与对端线路侧接地刀闸/隔离刀闸远方联闭锁问题，依托于现有的测控系统，利用光缆通道，从监控系统逻辑闭锁及电气闭锁的技术层面实现线路本对端线路侧隔离刀闸与接地刀闸间的远方联闭锁，杜绝带接地刀闸送电的恶性误操作，进一步保障电网、人身及设备的安全。
目前变电站层面的防止带接地刀闸送电的措施主要是监控系统逻辑闭锁和电气闭锁，但是都局限在同一个变电站内，即甲变电站内3G隔离开关允许操作的闭锁条件是本间隔断路器DL在分位、本间隔接地刀闸1GD在分位、本间隔接地刀闸3GD1在分位、本间隔接地刀闸3GD2在分位及线路三相无流；乙变电站内隔离开关3G’允许操作的条件为本间隔断路器DL’在分位、本间隔接地刀闸1GD’在分位、本间隔接地刀闸3GD1’在分位、本间隔接地刀闸3GD2’在分位及线路三相无流。
一旦乙变电站内接地刀闸3GD2’在合位，而甲变电站内1G或2G在合位、3G在合位，断路器DL由分位操作至合位时，就会发生带接地刀闸送电，这个接地不是来自本端甲变电站，而是线路对端乙变电站。同理，甲变电站内接地刀闸3GD2在合位，乙变电站内1G’或2G’在合位、3G’在合位，断路器DL’由分位操作至合位时，也会发生带接地送电，这个接地也不是来自本端乙变电站，而是线路对端甲变电站。这种恶性误操作事件的出现，根源在于没有一种可行的技术手段实现一条线路各端变电站间线路侧隔离刀闸与线路侧接地刀闸的远方联闭锁。
也就是甲变电站监控系统逻辑闭锁及电气闭锁没有考虑乙变电站线路侧接地刀闸3GD2’是分位还是合位，乙变电站监控系统逻辑闭锁及电气闭锁也没有考虑甲变电站线路侧接地刀闸3GD2是分位还是合位。理论上应该是两个变电站线路侧接地刀闸都在分位，才允许合上两个变电站线路侧隔离刀闸，但现实是两个变电站间没有这样的技术措施来实现，而只有靠调度的发令系统来保证，发令系统还需要运行人员来操作，这中间存在运行人员对调令的理解、研判，存在错误在所难免，所以必须从技术角度加以杜绝带接地送电。
本发明一种实现输电线路远方联闭锁功能的方法所利用的设备包括两个或两个以上的变电站，变电站之间通过输电线路L1进行电性连接，每个变电站均具有输电线路L1线路侧接地刀闸机构箱和输电线路L1保护测控装置，保护测控装置内具有包含光耦正电源的开关量输入插件，机构箱和保护测控装置之间通过常闭的接地刀闸进行电性连接；两个变电站之间的保护测控装置通过光缆进行信号连接。
所述的机构箱、保护测控装置及光耦正电源均为现有设备，输电线路L1在各个变电站端的保护测控装置为集合保护功能和测控功能的数字式成套装置，本申请采用南瑞公司的PCS943或NSR303系列，能够用作输电线路的主保护及后备保护功能。其测控部分具有对应的开关量输入插件及开关量输出插件，支持开关量输入及开关量输出功能，开关量输入插件的开入电源（光耦正电源）来自于电源管理插件，开入正电源接入的机构箱接有本侧接地刀闸位置的无源常闭接点。传输光缆连接于保护通道插件上，发光即表示向光缆对端保护测控装置传输本端接地刀闸位置信息，收光即表示接收光缆对端保护测控装置发过来的接地刀闸位置信息。
本发明的具体操作方法如下；
①接地刀闸位置采集过程；
②接地刀闸位置传输过程；
③接地刀闸位置解析及开出过程；
④监控系统逻辑闭锁判断过程；
⑤电气闭锁判断过程。
步骤①接地刀闸位置采集过程的具体内容如下；
本方案中的甲变电站和乙变电站都用常规变电站加以说明，线路L1两端的保护装置均为保护测控一体化装置，现以甲变电站侧保护测控装置采集线路L1接地刀闸3GD2位置为例加以说明；首先，保护测控装置提供开入正电源经电缆到接地刀闸3GD2的机构箱的端子排，通过端子排过渡再接到接地刀闸3GD2的常闭辅助触点，当接地刀闸3GD2为合位时，其常闭辅助触点翻转为断开状态，保护测控装置收不到开入正电，内部开入不变位，保持为0；当接地刀闸3GD2为分位时，其常闭辅助触点为闭合导通状态，保护测控装置收到开入正电，开入由0变成1，这里用保护测控装置开入量0表示接地刀闸3GD2位置为合位，开入量1表示接地刀闸3GD2位置为分位。
步骤②接地刀闸位置传输过程的具体内容如下；
甲变电站线路侧接地刀闸3GD2位置通过与输电线路L1共杆塔敷设的OPGW（光纤复合架空地线）光缆传输到对端乙变电站的保护测控装置中。此传输通道可以与线路光纤纵联电流差动保护通道共用，具备通道中断告警功能，可以是专用直连通道或者是复用通道，通道传输速率均要求2Mbit/s。接地刀闸的分闸位置与合闸位置均需传输到对端。
步骤③接地刀闸位置解析及开出过程的具体内容如下；
乙变电站的线路L1保护测控装置通过光缆收到甲变电站传输过来的接地刀闸3GD2位置后，首先需要对数据帧进行解析，通过传输过来的接地刀闸3GD2位置是0还是1，保存并进行接下来的监控系统逻辑闭锁判断，然后分别输出空接点，也就是如实的将甲变电站侧线路L1保侧装置的3GD2位置开入接点状态反映到对应的测控开出接点上，此处定义甲变电站侧3GD2分位对应乙变电站侧线路L1保侧开出接点JD1及JD2闭合，甲变电站侧3GD2合位对应乙变电站侧线路L1保侧开出接点JD1及JD2打开。
步骤④监控系统逻辑闭锁判断过程的具体内容如下；
乙变电站侧保护测控装置设定的程序中定义隔离刀闸3G’的监控系统逻辑闭锁如图5所示。只有本间隔断路器DL’分闸位置、本间隔1GD'分闸位置、本间隔3GD1'分闸气闭位置、本间隔3GD2'分闸位置、本线路三相无流以及线路对端3GD2分闸位置条件均满足，逻辑闭锁接点才会闭合，本间隔3G'才允许分合闸操作，相比于传统逻辑闭锁，加入了线路对端3GD2要在分闸位置的远方闭锁条件。如果线路对端3GD2在合闸位置，此监控系统逻辑闭锁将不满足，相应的保护测控装置逻辑闭锁就不会开放。
步骤⑤电气闭锁判断过程的具体内容如下；
乙变电站侧隔离刀闸3G’的电气闭锁原理为，回路中将DL’常闭触点、1GD’常闭触点、3GD1’常闭触点、3GD2’常闭触点、JD1常闭触点串联接入单相交流电中，隔离刀闸3G’能够分合闸的电气闭锁由DL’在分位、1GD’在分位、3GD1’在分位、3GD2’在分位完善为DL’在分位、1GD’在分位、3GD1’在分位、3GD2’在分位加上线路对端的3GD2也在分位。如果线路对端3GD2在合闸位置，此回路串接的接点JD1就会打开，整个回路将不会导通，交流电将不能导通到后续的分合闸回路中。同理，甲变电站侧的线路侧隔离刀闸3G能够分合闸的电气闭锁条件也要在原基础加上3GD2’也在分位的条件。
对于一次系统为T接的三端系统接线方式，同样可以按照上述方法实现输电线路的远方联闭锁功能。此时，甲变电站不仅要向乙变电站发送3GD2位置，还要向丙变电站也发送3GD2位置，同时收乙变电站发送的3GD2’位置及丙变电站发送的3GD2’’位置。这就要求传输通道为相互独立的双通道。监控系统逻辑与电气闭锁中要把对端两个变电站的接地刀闸信息都要接进去。
对于智能变电站而言，接地刀闸的位置要先接到线路智能终端（或者合智一体装置）上，再由智能终端（或者合智一体装置）通过组网光纤传到保护测控装置中，在光缆中的传输过程同上。对端保护测控装置在收到位置信息后，首先进行监控系统逻辑闭锁判断，同时，通过组网光纤将收到的位置信息传到线路的智能终端（或者合智一体装置）中，由智能终端提供开出接点，电气闭锁要串接从智能终端开出的接点。
通过输电线路远方联闭锁方法，使得变电站之间能够进行远方联闭锁；弥补了原先的倒闸操作只有组织措施没有更为关键的技术措施的漏洞；从源头上规避了带接地刀闸送电恶性误操作事故的发生；大大提高了现场运行人员倒闸操作的流畅度及工作效率；有效发挥了技术对一线电力生产的保障引领作用；提升了设备的可靠性及整个电网的安全运行水平。
附图说明
图1为本发明中甲变电站和乙变电站间输电线路联系图；
图2为本发明中甲变电站侧接地刀闸3GD2位置采集过程示意图；
图3为本发明中甲变电站向乙变电站传输接地刀闸3GD2位置示意图；
图4为本发明中乙变电站侧开出收到的甲变电站侧3GD2接地刀闸位置
示意图；
图5为本发明中乙变电站侧隔离刀闸3G’监控系统逻辑闭锁逻辑图；
图6为本发明中乙变电站侧隔离刀闸3G’电气闭锁原理图；
图7为本发明中甲、乙、丙变电站间输电线路联系图；
图8为本发明中甲变电站向乙、丙变电站传输接地刀闸位置（T接三端）。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图1-8和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明一种实现输电线路远方联闭锁功能的方法所利用的设备包括两个或两个以上的变电站，变电站之间通过输电线路L1进行电性连接，每个变电站均具有机构箱和保护测控装置，保护测控装置内具有光耦正电源，机构箱和保测之间通过常闭的接地刀闸3GD2’进行电性连接；两个变电站之间的保护测控装置通过光缆进行信号连接。
所述的机构箱、保护测控装置及光耦正电源均为现有设备，输电线路L1在各个变电站端的保护测控装置为集合保护功能和测控功能的数字式成套装置，本申请采用南瑞公司的PCS943或NSR303系列，能够用作输电线路的主保护及后备保护功能。其测控部分具有对应的开关量输入插件及开关量输出插件，支持开关量输入及开关量输出功能，开关量输入插件的开入电源（光耦正电源）来自于电源管理插件，开入正电源接入的机构箱接有本侧接地刀闸位置的无源常闭接点。传输光缆连接于保护通道插件上，发光即表示向光缆对端保护测控装置传输本端接地刀闸位置信息，收光即表示接收光缆对端保护测控装置发过来的接地刀闸位置信息。
本发明利用现有的硬件设备，其具体操作方法如下；
①接地刀闸位置采集过程；
②接地刀闸位置传输过程；
③接地刀闸位置解析及开出过程；
④监控系统逻辑闭锁判断过程；
⑤电气闭锁判断过程。
步骤①接地刀闸位置采集过程的具体内容如下；
参见附图2，本方案甲变电站和乙变电站都用常规变电站加以说明，线路L1两端的保护装置均为保护测控一体化装置，现以甲变电站侧保护测控装置采集线路L1接地刀闸3GD2位置为例加以说明，接地刀闸3GD2位置采集过程见图2所示。首先，保护测控装置提供开入正电源经电缆到接地刀闸3GD2的机构箱的端子排，通过端子排过渡再接到接地刀闸3GD2的常闭辅助触点，当接地刀闸3GD2为合位时，其常闭辅助触点翻转为断开状态，保护测控装置收不到开入正电，内部开入不变位，保持为0；当接地刀闸3GD2为分位时，其常闭辅助触点为闭合导通状态，保护测控装置收到开入正电，开入由0变成1，这里用保护测控装置开入量0表示接地刀闸3GD2位置为合位，开入量1表示接地刀闸3GD2位置为分位。
步骤②接地刀闸位置传输过程的具体内容如下；
参见附图3，甲变电站线路侧接地刀闸3GD2位置与乙变电站线路侧接地刀闸3GD2’位置通过与输电线路L1共杆塔敷设的OPGW（光纤复合架空地线）光缆相互传输到对端的保护测控装置中。此传输通道可以与线路光纤纵联电流差动保护通道共用，具备通道中断告警功能，可以是专用直连通道或者是复用通道，通道传输速率均要求2Mbit/s。接地刀闸的分闸位置与合闸位置均需传输到对端。
步骤③接地刀闸位置解析及开出过程的具体内容如下；
参见附图4，乙变电站的线路L1保护测控装置通过光缆收到甲变电站传输过来的接地刀闸3GD2位置后，首先需要对数据帧进行解析，通过传输过来的接地刀闸3GD2位置是0还是1，保存并进行接下来的监控系统逻辑闭锁判断，然后分别输出空接点，也就是如实的将甲变电站侧线路L1保侧装置的3GD2位置开入接点状态反映到对应的测控开出接点上，此处定义甲变电站侧3GD2分位对应乙变电站侧线路L1保侧开出接点JD1及JD2闭合，甲变电站侧3GD2合位对应乙变电站侧线路L1保侧开出接点JD1及JD2打开。
步骤④监控系统逻辑闭锁判断过程的具体内容如下；
乙变电站侧保护测控装置设定的程序中定义隔离刀闸3G’的监控系统逻辑闭锁如图5所示。只有本间隔断路器DL’分闸位置、本间隔1GD'分闸位置、本间隔3GD1'分闸位置、本间隔3GD2'分闸位置、本线路三相无流以及线路对端3GD2分闸位置条件均满足，逻辑闭锁接点才会闭合，本间隔3G'才允许分合闸操作，相比于传统逻辑闭锁，加入了线路对端3GD2要在分闸位置的远方闭锁条件。如果线路对端3GD2在合闸位置，此监控系统逻辑闭锁将不满足，相应的保护测控装置逻辑闭锁就不会开放。
步骤⑤电气闭锁判断过程的具体内容如下；
参见附图6，回路中将DL’常闭触点、1GD’常闭触点、3GD1’常闭触点、3GD2’常闭触点、JD1常闭触点串联接入单相交流电中，隔离刀闸3G’能够分合闸的电气闭锁由DL’在分位、1GD’在分位、3GD1’在分位、3GD2’在分位完善为DL’在分位、1GD’在分位、3GD1’在分位、3GD2’在分位加上线路对端的3GD2也在分位。如果线路对端3GD2在合闸位置，此回路串接的接点JD1就会打开，整个回路将不会导通，交流电将不能导通到后续的分合闸回路中。同理，甲变电站侧的线路侧隔离刀闸3G能够分合闸的电气闭锁条件也要在原基础加上3GD2’也在分位的条件。
对于一次系统为T接的三端系统接线方式，参见附图7、8，同样可以按照上述方法实现输电线路的远方联闭锁功能。此时，甲变电站不仅要向乙变电站发送3GD2位置，还要向丙变电站也发送3GD2位置，同时收乙变电站发送的3GD2’位置及丙变电站发送的3GD2’’位置。这就要求传输通道为相互独立的双通道。监控系统逻辑与电气闭锁中要把对端两个变电站的接地刀闸信息都要接进去。
对于智能变电站而言，接地刀闸的位置要先接到线路智能终端（或者合智一体装置）上，再由智能终端（或者合智一体装置）通过组网光纤传到保护测控装置中，在光缆中的传输过程同上。对端保护测控装置在收到位置信息后，首先进行监控系统逻辑闭锁判断，同时，通过组网光纤将收到的位置信息传到线路的智能终端（或者合智一体装置）中，由智能终端提供开出接点，电气闭锁要串接从智能终端开出的接点。

Claims (7)

1.一种实现输电线路远方联闭锁功能的方法，其特征在于：具体操作方法如下；
①接地刀闸位置采集过程；
②接地刀闸位置传输过程；
③接地刀闸位置解析及开出过程；
④监控系统逻辑闭锁判断过程；
⑤电气闭锁判断过程。
2.根据权利要求1所述的一种实现输电线路远方联闭锁功能的方法，其特征在于：步骤①接地刀闸位置采集过程的具体内容如下；
线路L1两端的保护装置均为保护测控一体化装置，现方案为甲变电站侧保护测控装置采集线路L1接地刀闸3GD2位置；首先，保护测控装置提供开入正电源经电缆到接地刀闸3GD2的机构箱的端子排，通过端子排过渡再接到接地刀闸3GD2的常闭辅助触点，当接地刀闸3GD2为合位时，其常闭辅助触点翻转为断开状态，保护测控装置收不到开入正电，内部开入不变位，保持为0；当接地刀闸3GD2为分位时，其常闭辅助触点为闭合导通状态，保护测控装置收到开入正电，开入由0变成1，这里用保护测控装置开入量0表示接地刀闸3GD2位置为合位，开入量1表示接地刀闸3GD2位置为分位。
3.根据权利要求1所述的一种实现输电线路远方联闭锁功能的方法，其特征在于：步骤②接地刀闸位置传输过程的具体内容如下；
甲变电站线路侧接地刀闸3GD2位置与乙变电站线路侧接地刀闸3GD2’位置通过与输电线路L1共杆塔敷设的OPGW（光纤复合架空地线）光缆相互传输到对端的保护测控装置中；此传输通道可以与线路光纤纵联电流差动保护通道共用，具备通道中断告警功能，可以是专用直连通道或者是复用通道，通道传输速率均要求2Mbit/s；接地刀闸的分闸位置与合闸位置均需传输到对端。
4.根据权利要求1所述的一种实现输电线路远方联闭锁功能的方法，其特征在于：步骤③接地刀闸位置解析及开出过程的具体内容如下；
乙变电站的线路L1保护测控装置通过光缆收到甲变电站传输过来的接地刀闸3GD2位置后，首先需要对数据帧进行解析，通过传输过来的接地刀闸3GD2位置是0还是1，保存并进行接下来的监控系统逻辑闭锁判断，然后分别输出空接点，也就是如实的将甲变电站侧线路L1保侧装置的3GD2位置开入接点状态反映到对应的测控开出接点上，此处定义甲变电站侧3GD2分位对应乙变电站侧线路L1保侧开出接点JD1及JD2闭合，甲变电站侧3GD2合位对应乙变电站侧线路L1保侧开出接点JD1及JD2打开。
5.根据权利要求1所述的一种实现输电线路远方联闭锁功能的方法，其特征在于：步骤④监控系统逻辑闭锁判断过程的具体内容如下；
乙变电站中，只有本间隔断路器DL’分闸位置、本间隔1GD'分闸位置、本间隔3GD1'分闸位置、本间隔3GD2'分闸位置、本线路三相无流以及线路对端3GD2分闸位置条件均满足，逻辑闭锁接点才会闭合，本间隔3G'才允许分合闸操作，相比于传统逻辑闭锁，加入了线路对端3GD2要在分闸位置的远方闭锁条件；如果线路对端3GD2在合闸位置，此监控系统逻辑闭锁将不满足，相应的保护测控装置逻辑闭锁就不会开放。
6.根据权利要求1所述的一种实现输电线路远方联闭锁功能的方法，其特征在于：步骤⑤电气闭锁判断过程的具体内容如下；
乙变电站侧隔离刀闸3G’的电气闭锁回路中将DL’常闭触点、1GD’常闭触点、3GD1’常闭触点、3GD2’常闭触点、JD1常闭触点串联接入单相交流电中，隔离刀闸3G’能够分合闸的电气闭锁由DL’在分位、1GD’在分位、3GD1’在分位、3GD2’在分位完善为DL’在分位、1GD’在分位、3GD1’在分位、3GD2’在分位加上线路对端的3GD2也在分位；如果线路对端3GD2在合闸位置，此回路串接的接点JD1就会打开，整个回路将不会导通，交流电将不能导通到后续的分合闸回路中；同理，甲变电站侧的线路侧隔离刀闸3G能够分合闸的电气闭锁条件也要在原基础加上3GD2’也在分位的条件。
7.权利要求1一种实现输电线路远方联闭锁功能的方法所利用的装置，其特征在于：其所利用的设备包括两个或两个以上的变电站，变电站之间通过输电线路L1进行电性连接，每个变电站均具有机构箱和保护测控装置，保护测控装置内具有光耦正电源，机构箱和保测之间通过常闭的接地刀闸3GD2’进行电性连接；两个变电站之间的保护测控装置通过光缆进行信号连接；所述的机构箱、保护测控装置及光耦正电源均为现有设备，输电线路L1在各个变电站端的保护测控装置为集合保护功能和测控功能的数字式成套装置，保护测控装置采用南瑞公司的PCS943或NSR303系列，能够用作输电线路的主保护及后备保护功能；其测控部分具有对应的开关量输入插件及开关量输出插件，支持开关量输入及开关量输出功能，开关量输入插件的开入电源来自于电源管理插件，开入正电源接入的机构箱接有本侧接地刀闸位置的无源常闭接点；传输光缆连接于保护通道插件上，发光即表示向光缆对端保护测控装置传输本端接地刀闸位置信息，收光即表示接收光缆对端保护测控装置发过来的接地刀闸位置信息。
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