CN118199057B - 一种与备自投装置配合的联切区域电网小电源的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种与备自投装置配合的联切区域电网小电源的系统，包括：联切用智能终端，用于接收主供电源开关智能终端和备自投装置的GOOSE跳闸命令，发出跳闸节点完成上级变电站内各小电源回路的切除；上级纵联远传装置，用于接收联切用智能终端发出的联切节点信号，并将收到的联切节点信号发送至下级纵联远传装置；下级纵联远传装置，用于接收上级纵联远传装置发送的联切节点信号，发出跳闸节点完成下级变电站内各小电源回路的切除。本发明可以依托站内光纤通讯和站间纵联远传装置的光纤通讯，精准的切除影响备自投投入的区域电网内多个变电站的各级小电源，避免常规备自投联切造成的负荷误切除，保障重要负荷的不间断供电。

Description

一种与备自投装置配合的联切区域电网小电源的控制方法

技术领域

本发明涉及新能源控制与保护技术领域，尤其是一种与备自投装置配合的联切区域电网小电源的控制方法。

背景技术

随着社会经济的高速发展，电力用户对电网的供电可靠性的要求也越来越高，具备多回路供电线路的变电站越来越多。备用自动投入装置在提高供电可靠性方面发挥着越来越大的作用。当主供电源失电时，备用自动投入装置会动作合上备用供电源断路器，由备用供电继续供电，保证供电连续性。同时伴随着新型电力系统的建设，高比例的新能源接入电网，对传统电网的消纳及安全稳定能力提出了更高的要求。高渗透率的小电源接入对电网传统安自类设备如备自投、重合闸装置的正常运行提供了新的挑战，例如为避免备用自动投入装置动作后可能出现非同期合闸，备自投装置会在动作的同时切除本级变电站的并网的所有电源线路，当越来越多的小电源通过下级低压变电站接入，直接切除上级变电站全部小电源并网线路，会造成下级变电站不必要的负荷损失。

因此，在小电源集中接入的变电站中，线路保护动作、主变保护动作、备自投动作都必须先切除小电源，防止影响备自投检无压判据的获取，避免可能出现非同期合闸，及时恢复供电，保证电网系统的安全稳定运行。

以35kV或10kV小电源通过220kV变电站的下级110kV变电所接入为例，目前的常规做法存在以下缺陷：第一，上级变电站无法通过继电保护设备直接跨站联切接入下级变电站的35kV或10kV小电源线路，只能先切除上下级变电站的联络线，再通过下级变电站的联切回路切除相关小电源。然而整体联切下级变电站会造成其他重要负荷失电，降低区域电网供电可靠性；第二，联切并网电源回路基本由保护装置直接发起，站内新能源接入数量和需要联切电源的保护数量较多时，联切动作逻辑及二次回路设计复杂，不利于调试工作；第三，保护联切回路大多通过继电器回路搭建而成，二次回路复杂时站内电缆过多，不符合数字化、智能化变电站的技术发展方向。

发明内容

为解决常规备自投联切造成的负荷误切除问题，本发明的目的在于提供一种能够精准地切除影响备自投投入的区域电网内多个变电站的各级小电源，保障重要负荷的可靠供电的与备自投装置配合的联切区域电网小电源的控制方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种与备自投装置配合的联切区域电网小电源的控制方法，该方法包括下列顺序的步骤：

（1）若外部电网故障致使上级变电站的主供电源开关跳闸，即各类保护装置发出保护动作命令到主供电源开关的智能终端；主供电源开关的智能终端将自身的TJQ、TJR、TJF跳闸GOOSE信号通过光缆传输至联切用智能终端；

（2）若外部电网故障致使上级变电站的主供电源失电，且备自投装置满足相应的启动条件，备自投装置通过光缆发送联切的GOOSE信号至联切用智能终端；

（3）联切用智能终端接收到步骤（1）、步骤（2）的GOOSE信号，经逻辑判断后分别发出跳闸节点至上级变电站接入小电源1至小电源n各个间隔的断路器操作回路、上级纵联远传装置；

（4）上级变电站接入小电源1至小电源n各个间隔的断路器操作回路完成上级变电站内各小电源回路的切除；

（5）上级纵联远传装置通过光缆直连的保护通道或复用通信连接设备，将联切节点信号发出至下级纵联远传装置，下级纵联远传装置发出跳闸节点至下级变电站接入小电源1至小电源n各个间隔的断路器操作回路，切除下级变电站内各小电源回路；

所述联切用智能终端，用于接收主供电源开关智能终端和备自投装置的GOOSE跳闸命令，发出跳闸节点完成上级变电站内各小电源回路的切除；联切用智能终端安装在上级变电站端；所述备自投装置为常规的备自投装置，适用一路电源运行，另一路电源备用的进线或主变备投；也适用于两电源运行，分段跳位，一段母线失压的进线或主变备投；

所述上级纵联远传装置，用于接收联切用智能终端发出的联切节点信号，并将收到的联切节点信号发送至下级纵联远传装置；上级纵联远传装置安装在上级变电站端；

所述下级纵联远传装置，用于接收上级纵联远传装置发送的联切节点信号，发出跳闸节点完成下级变电站内各小电源回路的切除；下级纵联远传装置安装在下级变电站端；

联切用智能终端发出联切节点信号至上级纵联远传装置，上级纵联远传装置与下级纵联远传装置之间通过专用的保护通道光缆直连或通信设备复用连接，联切用智能终端与变电站监控系统双向通讯；

所述联切用智能终端包括光输入模块、开关量输入模块、逻辑判断模块、开关量输出模块、通讯模块和电源模块；所述电源模块分别向光输入模块、开关量输入模块、逻辑判断模块、开关量输出模块、通讯模块供电，所述光输入模块通过光缆直连的方式接收主供电源开关智能终端、备自投装置发出的GOOSE跳闸命令；开关量输入模块通过开关节点信号的方式接收主供电源开关智能终端或备自投装置的跳闸命令；光输入模块、开关量输入模块的输出端均与逻辑判断模块的输入端连接，逻辑判断模块的输出端分别与开关量输出模块、通讯模块的输入端相连，通讯模块与变电站监控系统双向通讯，所述开关量输出模块分别连接至上级变电站接入小电源1至小电源n各个间隔的断路器操作回路、上级纵联远传装置，开关量输出模块发出跳闸节点完成上级变电站内各小电源回路的切除，开关量输出模块通过上级纵联远传装置向下级变电所各小电源回路发出联切命令；

所述上级纵联远传装置包括开关量输入模块、保护通道模块和电源模块，电源模块分别向开关量输入模块、保护通道模块供电，所述开关量输入模块的输入端接收联切用智能终端发出的联切节点信号，开关量输入模块的输出端连接保护通道模块，保护通道模块将收到的联切节点信号发送至下级纵联远传装置；

所述下级纵联远传装置包括保护通道模块、开关量输出模块、电源模块，所述电源模块分别向括保护通道模块、开关量输出模块供电，所述保护通道模块的输入端接收上级纵联远传装置发送的联切节点信号，保护通道模块的输出端连接开关量输出模块，所述开关量输出模块分别连接至下级变电站接入小电源1至小电源n各个间隔的断路器操作回路，所述开关量输出模块发出跳闸节点完成下级变电站内各小电源回路的切除。

由上述技术方案可知，本发明的有益效果为：第一，本发明依托站内光纤通讯和站间纵联远传装置的光纤通讯，精准地切除影响备自投投入的区域电网内多个变电站的各级小电源，避免常规备自投联切造成的负荷误切除，保障重要负荷的可靠供电；第二，本发明简化了站内二次回路，通过主供电源开关的跳闸命令和备自投装置的联切命令作为联切小电源的输入，既满足规程的要求，又提高了设计和施工的效率，在新能源控制与保护技术领域具有很好的应用前景。

附图说明

图1 是本发明实施例一的区域电网网络架构示意图；

图2是本发明实施例一的区域电网网络及小电源联切系统架构示意图；

图3是本发明的系统信息流与逻辑图；

图4是本发明的控制方法流程图。

具体实施方式

如图1、2、3所示，一种与备自投装置配合的联切区域电网小电源的系统，该系统包括：

联切用智能终端，用于接收主供电源开关智能终端和备自投装置的GOOSE跳闸命令，发出跳闸节点完成上级变电站内各小电源回路的切除；联切用智能终端安装在上级变电站端；所述备自投装置为常规的备自投装置，适用一路电源运行，另一路电源备用的进线或主变备投；也适用于两电源运行，分段跳位，一段母线失压的进线或主变备投。

上级纵联远传装置，用于接收联切用智能终端发出的联切节点信号，并将收到的联切节点信号发送至下级纵联远传装置；上级纵联远传装置安装在上级变电站端；

下级纵联远传装置，用于接收上级纵联远传装置发送的联切节点信号，发出跳闸节点完成下级变电站内各小电源回路的切除；下级纵联远传装置安装在下级变电站端；

联切用智能终端发出联切节点信号至上级纵联远传装置，上级纵联远传装置与下级纵联远传装置之间通过专用的保护通道光缆直连或通信设备复用连接，联切用智能终端与变电站监控系统双向通讯。

所述联切用智能终端包括光输入模块、开关量输入模块、逻辑判断模块、开关量输出模块、通讯模块和电源模块；所述电源模块分别向光输入模块、开关量输入模块、逻辑判断模块、开关量输出模块、通讯模块供电，所述光输入模块通过光缆直连的方式接收主供电源开关智能终端、备自投装置发出的GOOSE跳闸命令；开关量输入模块通过开关节点信号的方式接收主供电源开关智能终端或备自投装置的跳闸命令；光输入模块、开关量输入模块的输出端均与逻辑判断模块的输入端连接，逻辑判断模块的输出端分别与开关量输出模块、通讯模块的输入端相连，通讯模块与变电站监控系统双向通讯，所述开关量输出模块分别连接至上级变电站接入小电源1至小电源n各个间隔的断路器操作回路、上级纵联远传装置，开关量输出模块发出跳闸节点完成上级变电站内各小电源回路的切除，开关量输出模块通过上级纵联远传装置向下级变电所各小电源回路发出联切命令。

所述上级纵联远传装置包括开关量输入模块、保护通道模块和电源模块，电源模块分别向开关量输入模块、保护通道模块供电，所述开关量输入模块的输入端接收联切用智能终端发出的联切节点信号，开关量输入模块的输出端连接保护通道模块，保护通道模块将收到的联切节点信号发送至下级纵联远传装置。

所述下级纵联远传装置包括保护通道模块、开关量输出模块、电源模块，所述电源模块分别向括保护通道模块、开关量输出模块供电，所述保护通道模块的输入端接收上级纵联远传装置发送的联切节点信号，保护通道模块的输出端连接开关量输出模块，所述开关量输出模块分别连接至下级变电站接入小电源1至小电源n各个间隔的断路器操作回路，所述开关量输出模块发出跳闸节点完成下级变电站内各小电源回路的切除。

如图4所示，本方法包括下列顺序的步骤：

（1）若外部电网故障致使上级变电站的主供电源开关跳闸，即各类保护装置发出保护动作命令到主供电源开关的智能终端；主供电源开关的智能终端将自身的TJQ、TJR、TJF跳闸GOOSE信号通过光缆传输至联切用智能终端；

（2）若外部电网故障致使上级变电站的主供电源失电，且备自投装置满足相应的启动条件，备自投装置通过光缆发送联切的GOOSE信号至联切用智能终端；

（3）联切用智能终端接收到步骤（1）、步骤（2）的GOOSE信号，经逻辑判断后分别发出跳闸节点至上级变电站接入小电源1至小电源n各个间隔的断路器操作回路、上级纵联远传装置；

（4）上级变电站接入小电源1至小电源n各个间隔的断路器操作回路完成上级变电站内各小电源回路的切除；

（5）上级纵联远传装置通过光缆直连的保护通道或复用通信连接设备，将联切节点信号发出至下级纵联远传装置，下级纵联远传装置发出跳闸节点至下级变电站接入小电源1至小电源n各个间隔的断路器操作回路，切除下级变电站内各小电源回路。

伴随着新型电力系统的建设，高比例的新能源接入电网，对传统电网的消纳及安全稳定能力提出了更高的要求。高渗透率的小电源接入对电网传统安自类设备如备自投、重合闸装置的正常运行提供了新的挑战，例如为避免备用自动投入装置动作后可能出现非同期合闸需要精准高效的切除本级及下级电网的并网小电源。本发明针对常规备自投装置整体联切接有小电源的下级变电站存在不必要负荷失电的不足，提供一种与备自投装置配合的联切区域电网小电源的系统及控制方法，提升区域电网供电可靠性。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例1

如图1所示，小电源通过多电压等级接入系统，220kV 变电站B0本期仅一台主变，220kV母线为系统电源，110kV采用单母分段接线，为保证110kV下级电网可靠供电，B0变电站110kV母线连接一回110kV电源线路Y0作为备用电源。B0变电站110kV线路Y1为集中式新能源上送线路，其余110kV线路均为负荷线路，其中下级110kV变电站Y0A、Y0B的中低压侧也存在小电源接入。B0变电站的10kV存在一回新能源接入，并网开关为D5，其余线路均为负荷。

如图1所示，正常运行时，B0变电站主变220kV侧开关D0、主变110kV侧开关D1、110kV母线分段开关D2均为合位，110kV备用电源Y0开关D3为分位。

针对开关D1、D3设置备自投装置，当B0变电站主变中、高压侧作为主供电源失电时，常规的备自投装置与联切系统将跳开D1开关，联切B0变电站连接的全部小电源线路Y0A、Y0B、Y1、Y2后，延时合上开关D3。考虑110kV变电站Y0A、Y0B均接有重要负荷，常规的备自投联切方式会致使110kV变电站Y0A、Y0B全站失电，降低区域电网可靠性。如在图1所示的区域网架内配置本发明，将不直接联切110kV变电站Y0A、Y0B，而精准切除上级变电站B0、下级变电站Y0A、Y0B所连接的全部小电源，保证重要负荷可靠供电。

如图2所示，在上级变电站B0配置常规备自投装置、联切用智能终端、上级纵联远传装置和下级纵联远传装置。所述常规备自投装置针对开关D1、D3设置，在B0变电站主变110kV进线与110kV备用电源Y0之间做进线备自投。联切用智能终端的光输入模块通过光纤连接至常规备自投装置、B0变电站主变220kV进线开关的智能终端、B0变电站主变110kV进线开关的智能终端。联切用智能终端的开关量输出模块通过电缆连接至上级纵联远传装置、110kV新电源线路Y1并网开关D4的操作回路、10kV新电源线路Y2并网开关D5的操作回路。B0变电站的上级纵联远传装置由开关量输入模块接收联切用智能终端发出的联切节点信号，由保护通道模块通过专用保护通道光缆直连或通过通信设备复用方式与下级Y0A变电站和Y0B变电站站端的下级纵联远传装置连接。

在下级变电站Y0A配置下级纵联远传装置。下级变电站Y0A的下级纵联远传装置由保护通道模块接收上级纵联远传装置发出的联切信号，由开关量输出模块通过电缆连接至35kV新电源线路Y0A1并网开关DA1的操作回路、10kV新电源线路Y0A2并网开关DA2的操作回路。

同样的，在下级变电站Y0B配置下级纵联远传装置。下级变电站Y0B的下级纵联远传装置由保护通道模块接收上级纵联远传装置发出的联切信号，由开关量输出模块通过电缆连接至35kV新电源线路Y0B1并网开关DB1的操作回路、10kV新电源线路Y0B2并网开关DB2的操作回路。

如图3所示，主变电量保护动作、非电量保护动作、高压侧失灵联跳、220kV母差动作等开入主供电源开关D0智能终端，D0智能终端将相关保护动作对应的TJQ、TJR、TJF信号发往上级BO变电站联切用智能终端。

主变电量保护动作、非电量保护动作、高压侧失灵联跳、110kV母差动作等开入主供电源开关D1智能终端，D1智能终端将相关保护动作对应的TJQ、TJR、TJF信号发往上级BO变电站联切用智能终端。

如母线无压、D1开关进线无流、D3开关分位、D3开关线路侧有压、充电完成等备自投启动条件满足（与逻辑），上级BO变电站备自投装置发联切信号至上级BO变电站联切用智能终端。

上级BO变电站联切用智能终端收到D0智能终端、D0智能终端的TJQ、TJR、TJF信号、备自投装置的联切信号，经或逻辑发出跳闸节点至上级BO变电所各小电源回路完成切除，并向上级纵联远传装置发出联切命令。

综上所述，本发明可以依托站内光纤通讯和站间纵联远传装置的光纤通讯，精准的切除影响备自投投入的区域电网内多个变电站的各级小电源，避免常规备自投联切造成的负荷误切除，保障重要负荷的不间断供电；同时简化站内二次回路，通过主供电源开关的跳闸命令和备自投装置的联切命令作为联切小电源的输入，既满足规程的要求，又提高了设计和施工的效率。在新能源控制与保护技术领域具有很好的应用前景。

Claims (1)

1.一种与备自投装置配合的联切区域电网小电源的控制方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：

（1）若外部电网故障致使上级变电站的主供电源开关跳闸，即各类保护装置发出保护动作命令到主供电源开关的智能终端；主供电源开关的智能终端将自身的TJQ、TJR、TJF跳闸GOOSE信号通过光缆传输至联切用智能终端；

（2）若外部电网故障致使上级变电站的主供电源失电，且备自投装置满足相应的启动条件，备自投装置通过光缆发送联切的GOOSE信号至联切用智能终端；

（3）联切用智能终端接收到步骤（1）、步骤（2）的GOOSE信号，经逻辑判断后分别发出跳闸节点至上级变电站接入小电源1至小电源n各个间隔的断路器操作回路、上级纵联远传装置；

（4）上级变电站接入小电源1至小电源n各个间隔的断路器操作回路完成上级变电站内各小电源回路的切除；

（5）上级纵联远传装置通过光缆直连的保护通道或复用通信连接设备，将联切节点信号发出至下级纵联远传装置，下级纵联远传装置发出跳闸节点至下级变电站接入小电源1至小电源n各个间隔的断路器操作回路，切除下级变电站内各小电源回路；

所述联切用智能终端，用于接收主供电源开关智能终端和备自投装置的GOOSE跳闸命令，发出跳闸节点完成上级变电站内各小电源回路的切除；联切用智能终端安装在上级变电站端；

所述上级纵联远传装置，用于接收联切用智能终端发出的联切节点信号，并将收到的联切节点信号发送至下级纵联远传装置；上级纵联远传装置安装在上级变电站端；

所述下级纵联远传装置，用于接收上级纵联远传装置发送的联切节点信号，发出跳闸节点完成下级变电站内各小电源回路的切除；下级纵联远传装置安装在下级变电站端；

联切用智能终端发出联切节点信号至上级纵联远传装置，上级纵联远传装置与下级纵联远传装置之间通过专用的保护通道光缆直连或通信设备复用连接，联切用智能终端与变电站监控系统双向通讯；

所述联切用智能终端包括光输入模块、开关量输入模块、逻辑判断模块、开关量输出模块、通讯模块和电源模块；所述电源模块分别向光输入模块、开关量输入模块、逻辑判断模块、开关量输出模块、通讯模块供电，所述光输入模块通过光缆直连的方式接收主供电源开关智能终端、备自投装置发出的GOOSE跳闸命令；开关量输入模块通过开关节点信号的方式接收主供电源开关智能终端或备自投装置的跳闸命令；光输入模块、开关量输入模块的输出端均与逻辑判断模块的输入端连接，逻辑判断模块的输出端分别与开关量输出模块、通讯模块的输入端相连，通讯模块与变电站监控系统双向通讯，所述开关量输出模块分别连接至上级变电站接入小电源1至小电源n各个间隔的断路器操作回路、上级纵联远传装置，开关量输出模块发出跳闸节点完成上级变电站内各小电源回路的切除，开关量输出模块通过上级纵联远传装置向下级变电所各小电源回路发出联切命令；

所述上级纵联远传装置包括开关量输入模块、保护通道模块和电源模块，电源模块分别向开关量输入模块、保护通道模块供电，所述开关量输入模块的输入端接收联切用智能终端发出的联切节点信号，开关量输入模块的输出端连接保护通道模块，保护通道模块将收到的联切节点信号发送至下级纵联远传装置；

所述下级纵联远传装置包括保护通道模块、开关量输出模块、电源模块，所述电源模块分别向括保护通道模块、开关量输出模块供电，所述保护通道模块的输入端接收上级纵联远传装置发送的联切节点信号，保护通道模块的输出端连接开关量输出模块，所述开关量输出模块分别连接至下级变电站接入小电源1至小电源n各个间隔的断路器操作回路，所述开关量输出模块发出跳闸节点完成下级变电站内各小电源回路的切除。