一種適用於變電站主變跳閘時的安全自動控制方法
2023-06-12 04:46:41
專利名稱：一種適用於變電站主變跳閘時的安全自動控制方法
技術領域：
本發明屬於電力自動化技術控制領域，特別涉及一種適用於三臺及三臺 以上主變運行的變電站的安全自動控制方法，更具體的說即當運行主變跳閘 後通過合主變中壓側或低壓側母聯開關或分段開關實現電源的自投。
背景技術：
隨著經濟和社會的不斷發展，用戶對電力的需求也在不斷增長，同時對 供電的可靠性要求也越來越高，因此就要求電力系統在不斷提高供電可靠性 的同時不斷增大變電站的輸配電能力，目前提高輸配電能力一般有兩種方案 一是新建變電所，二是在已經運行的變電站中增加一次輸配電設備。而新建 變電站布點困難，輸電走廊受地形影響較大，費用也較高，因此在運行變電 站中通過增加主變臺數及相關輸配電設備來提高輸配電能力，相對來講比較 經濟可行。理論上講，主變臺數從一臺兩臺增加至三臺乃至更多後， 一次設 備的輸送容量表面看是大大提高了，但是從運行方式還要考慮主變出現故障 後系統是否能安全穩定的運行，因此在增加主變臺數後還存在一定的問題， 一是在一臺或多臺主變跳閘等故障以後負荷轉移到剩餘主變上導致主變的嚴 重過載，二是在中低壓側分列運行時，若一段母線上的主變因故障全跳後， 若不採取合母聯開關措施會直接導致用戶的失電，因此在實際運行過程中， 新增的主變容量並未完全的釋放出來。
下面，以三臺主變運行的220kV變電站為例說明，如圖1所示，目前， 220kV變電站三臺變壓器運行變電站的典型運行方式如下
正常運行方式三臺主變同時運行，220kV母線母聯開關在合位，為並 列運行方式；110kV母線母聯開關在分位，為分列運行方式；三臺主變中# 1主變、# 3主變運行於220kV正母線，# 2主變運行於220kV付母線。在 當有一臺主變檢修時，即雙主變運行方式，此時220kV母聯開關和110kV母 聯開關均在合位，均為並列運行方式。
4現有的這種多主變運行的變電站在運行方式上普遍存在如下問題1)不能有效解決三臺及三臺以上主變運行的變電站主變變電容量釋放問題；2)不能有效解決三臺及三臺以上主變運行的變電站主變故障後剩餘主變的過載與
負荷均分問題；3)不能有效解決三臺及三臺以上主變運行變電站的主變故障後的供電可靠性的問題。
而目前三臺及三臺以上主變運行的變電站的備用電源方案是二臺主變備用一臺主變的單側備用方式，即110kV正母備110kV付母方式，此方式動作過程如下當運行於220kV正母線兩臺主變同時跳閘以後，110kV備自投不動作，110kV正母失壓，導致用戶供電中斷。當運行於220kV正母線一臺主變跳閘，110kV備自投不動作，會導致剩餘運行主變的嚴重過載，綜上此備用電源自投方案一是會給用戶帶來損失，二是會導致一次供電設備象主變等的嚴重損壞，因此必須採取一定措施，完善110kV備用電源裝置，來保證系統可靠持續的供電。
鑑於上述情況，針對三臺及三臺以上主變運行的變電站，為了進一歩提高主變的輸送電能力，保證系統的穩定性和可靠性，提出了一種採用備用電源自投的安全自動控制方法。
發明內容
本發明的目的為了解決三臺及三臺以上主變運行的變電站主變變電容量釋放問題和三臺及以上變壓器運行的變電站在主變發生跳閘故障時出現的供電可靠性及主變的過載問題。
為此，本發明的提出了一種適用於變電站主變跳閘時的安全自動控制方法在三臺及三臺以上主變運行的變電站，主變高壓側母線為並列運行、主變中低壓側母線為分列運行；
當主變和母線的電氣特性滿足備用電源自投的充電條件以後，開放備用電源自投，且若此時檢測到有主變跳閘，則按照主變的運行方式合主變中壓側或低壓側母線的母聯開關或分段開關，實現變電站的備用電源自投；
當檢測到主變和母線的電氣特性滿足備用電源自投的放電條件時，閉鎖變電站的備用電源自投。 '進一步的，當主變跳閘備用電源自投動作合母聯後，跳閘主變的負荷轉 移到剩餘運行主變上來時，若主變高壓側功率達到過功率啟動值，啟動過載 檢測減載；啟動後若主變高壓側功率達到過載動作值後，經動作延時，進行 過載聯切，切除主變的中壓側或低壓側負荷。
本發明備用電源自投方法的充電條件
1) 主變中壓側或低壓側母線雙母線分列運行或單母線分段運行；
2) 主變高壓側正母線有主變運行；
3) 主變高壓側付母線上有主變運行；
4) 主變中壓側或低壓側母線的母聯開關或分段開關在分位；
5) 主變中壓側或低壓側的兩段母線均有壓；
6) 無任何放電條件滿足。
7) 經備用電源自投充電時間； 本發明備用電源自投方法的放電條件
1) 主變中壓側或低壓側兩段母線均無壓，經放電時間後放電；
2) 主變中壓側或低壓側兩段母線母聯開關在合位，立即放電；
3) 手跳主變高壓側或中低壓側開關，立即放電；
4) 接收到閉鎖備用電源自投信號後，立即放電；
5) 退出備用電源自投功能的硬壓板或軟壓板，立即放電； 所述主變中壓側或低壓側兩段母線為備用電源自投動作後要合的母聯
開關或分段開關所在的母線；
本發明備用電源自投方法的動作過程
1) 在正母線有二臺或二臺以上的主變運行時，當檢測到且僅有一臺主變 跳閘，經跳閘延時，跳開該主變的中壓側或低壓側開關，再經合閘延時，合主 變的中壓側或低壓側兩段母線的母聯開關或分段開關；
2) 在付母線有二臺或二臺以上的主變運行時，當檢測到且僅有一臺主變 跳閘，經跳閘延時，跳開該主變的中壓側或低壓側開關，再經合閘延時，合主 變的中壓側或低壓側兩段母線的母聯開關或分段開關；
3) 當檢測到運行於正母線的主變均跳閘時，經跳閘延時，跳開運行於正 母線主變的中壓側或低壓側開關，再檢測正母線電壓低於無壓門檻，同時付母
6線電壓高於有壓門檻，經合閘延時，合主變的中壓側或低壓側兩段母線的母聯
開關或分段開關；
4)當檢測到運行於付母線的主變均跳閘時，經跳閘延時，跳開運行於付母線主變的中壓側或低壓側開關，再檢測付母線電壓低於無壓門檻，同時正母線電壓高於有壓門檻，經合閘延時，合主變的中壓側或低壓側兩段母線的母聯開關或分段開關。
所謂主變跳閘是指該臺主變變高或變中電氣量判出跳閘並且檢測到變中或變高任何一個TWJ為1才判為主變跳閘。
本發明備用電源自投動作後主變過載檢測方法
當備用電源自投合母聯開關或分段開關後，跳閘主變負荷轉移到剩餘的運行主變上來，若此時主變高壓側功率達到過功率啟動值，啟動過載檢測減載；過載啟動後主變高壓側功率達到過載動作值後，並經動作延時，按照預先設定好的要切負荷切除主變的中壓側或低壓側負荷，從而消除主變的過載。其中
過載過功率啟動條件為
L t》Tzdqdi
上式中，i取1、 2…n， Pi為每臺變壓器高壓側功率值，Pzdqdi為起動功率定值，Tzdqdi為啟動延時定值，t為時間計數器；
對於剩餘運行主變須同時滿足以上2式則起動元件動作。過載聯切動作條件為
廠I Pi I》Pizdj
上式中，i取l、 2…n， Pi為每臺變壓器髙壓側實時功率值，Pizdj為第i主變第j輪動作功率值，t為時間計數器，Tizdj為第i主變第j輪動作延時定值；
對於剩餘主變過載啟動後，須同時滿足以上2式且有主變跳閘和中低壓側母聯開關在合位時，過載元件動作。
在切負荷的方法上，根據不同的過載程度按反時限原則整定動作和延時定值，即過載動作值越高、過載動作延時越短，過載動作時為了避免負荷的過切，共分五級切除負荷。 本發明的有益效果是
(1) 由於採用了主變跳閘故障後的備用電源的雙備功能，能有效解決 三臺及三臺以上主變運行變電站主變變電容量的釋放、負荷均分問題和主變 故障後的供電可靠性的問題；
(2) 由於主變備用電源裝置動作合母聯或分段開關後還設置了主變的 過載檢測和減載功能，能有效解決主變故障後剩餘主變的過載問題。
圖1為現有的一種220kV變電站三臺變壓器運行方式結構示意圖2為本發明一種實施例的系統配置示意圖3為本發明一種實施例的備用電源自投裝置邏輯框圖4為本發明一種實施例的過載聯切原理圖。
具體實施例方式
圖1為目前三臺主變運行的變電站的典型接線方式簡圖，1#主變和3# 主變運行於正母，2#主變運行於付母；220kV母聯開關為合位，並列運行； 110kV母聯開關為分位，分列運行。
圖2為備用電源自投方法實施例的裝置系統配置，實現裝置為主機和從 機分布式布置。主機進行備用電源方案主體邏輯的運算；從機主要採集主變 的運行狀態，包括主變高壓側、中低壓側的三相電壓、電流、功率及投停和 跳閘狀態，並執行主機發送來的跳閘出口命令。同時，主機還支持與變電站 信息管理系統的通信功能，便於實施檢測裝置的運行情況。
圖中，模擬量輸入為主變高壓側、中低壓側的三相電壓和電流；開關量 輸入為主變高壓側、中低壓側的開關的合閘位置信號接點或跳閘位置信號接 點；開關量輸出為跳主變中低壓側開關的跳閘接點和合母聯開關或分段開關 的合閘接點。
圖3為備用電源自投方法實施例的備用電源自投裝置邏輯框圖。圖中符 號定義Ul: #1主變中壓側最高相電壓； U2: #2主變中壓側最高相電壓； U3: #3主變中壓側最高相電壓； Uwyzd:母線無壓定值；
Uyyzd:母線有壓定值；
Ttzd:跳變壓器中壓側開關的延時定值； Thzd:合變壓器中壓側母聯的延時定值； STBBS:手跳不閉鎖備自投功能投退控制字； TWJx: X主變中壓側跳閘後位置；
KKJ1、 KKJ2、 KKJ3為#1主變、#2主變、#3主變的合閘後位置； Tbztcd:備用電源自投的充電時間； Uqdzd:備用電源低壓啟動定值；
Ttzmc:備用電源跳主變中壓側開關或合主變中壓側母聯的動作接點閉 合時間；
主變跳閘主變的高壓側或中壓側的跳閘；
主變同時跳閘兩臺主變的跳閘時間間隔不大於5秒則判為同時跳閘。
A. 此220kV變電站中備用電源自投的充電條件為
1) 220kV正母線上#1主變或#3主變運行即#1主變或#3主變的變中或變 高運行；
2) 220kV付母線上#2主變運行即#2主變變高或變中運行；
3) 110kV母聯在分位即110kV母聯TWJ二l;
4) 110kV兩段母線均有壓即Ul或U3》Uyyzd且U2》Uyyzd;
5) 無下面所述的備用電源放電條件滿足；
6) 經備自投充電時間；
以上條件滿足後，備用電源自投裝置充電完成，開放備用電源自投功能。
B. 此220kV變電站中備用電源自投的放電條件為
1) 110kV兩段母線均無壓，延時15s放電。
2) 110kV母聯在合位後立即放電；
3) 手跳變高或變中開關即裝置採集到開關的合閘後位置KKJ1或KKJ2
9或KKJ3二0後立即放電；
4) 其他外部閉鎖信號象母線差動保護、開關失靈接點或主變後備保護動作接點後立即放電；
5) 退出備自投功能硬壓板或軟壓板立即放電。
C.此2201cV變電站中備用電源自投的動作過程為
方式l. 1:三臺主變均運行，正母運行的1#、 3#主變當僅有#1主變跳閘時，裝置檢測到#2主變運行的110kV付母線電壓高於母線有壓定值，則經跳變壓器中壓側開關的延時定值跳開#1主變的中壓側開關，隔離事故點，當裝置採集到#1主變的中壓側跳閘位置，確認#1主變變中已經跳開後，再經合閘延時合110kV母聯開關；
方式1. 2:三臺主變均運行，正母運行的1#、 3#主變當僅有#3主變跳閘時，裝置檢測到#2主變運行的110kV付母線電壓高於母線有壓定值，則經跳變壓器中壓側開關的延時定值跳開#3主變的中壓側開關，隔離事故點，當裝置釆集到#3主變的中壓側跳閘位置，確認#3主變變中已經跳開後，再經合閘延時合110kV母聯開關；
方式2:三臺主變均運行，正母運行的1#、 3#主變同時跳閘時，裝置檢測到#2主變運行的110kV付母線電壓高於母線有壓定值，且110kV正母線低於母線無壓定值，則經跳變壓器中壓側開關的延時定值跳開#1和#3主變的中壓側開關，隔離事故點，當裝置採集到#1和#3主變的中壓側跳閘位置，確認#1和#3主變的變中已經跳開後，再經合閘延時合110kV母聯開關；
方式3:三臺主變均運行，付母運行的2#主變閘時，裝置檢測到#2主變運行的110kV付母線電壓低於母線無壓定值，且110kV正母線低於母線高於母線有壓定值，則經跳變壓器中壓側開關的延時定值跳開2#主變的變中開關，隔離事故點，當裝置釆集到#2主變的中壓側跳閘位置，確認#2主變變中已經跳開後，再經合閘延時合110kV母聯開關。
附圖4為備用電源自投方法實施例的過載聯切功能的邏輯框圖。
圖中以#1主變過載為例進行說明J2主變過載的判別邏輯將P1改為P2，Pqdzdl改為Pqdzd2， Plzdl 、 P2zdl 、 P3zdl 、 P4zdl 、 P5zdl改為Plzd2、 P2zd2、P3zd2、 P4zd2、 P5zd2， Tlzdl、 T2zdl、 T3zdl、 T4zdl、 T5zdl改為Tlzd2、
10T2zd2、 T3zd2、 T4zd2、 T5zd2，過載各級投退控制字改為#2過載各級投退控 制字、動作報文改為#2各級動作報文即可。
#3主變過載的判別邏輯將Pl改為P3， Pqdzdl改為Pqdzd3， Plzdl、 P2zdl、 P3zdl、 P4zdl、 P5zdl改為Plzd3、 P2zd3、 P3zd3、 P4zd3、 P5zd3, Tlzdl、 T2zdl、 T3zdl、 T4zdl、 T5zdl改為Tlzd3、 T2zd3、 T3zd3、 T4zd3、 T5zd3， 過載各級投退控制字改為#3過載各級投退控制字、動作報文改為#3各級動作 報文即可。
圖中
Pl: #1主變高壓側實時採集的功率
Plzdl: #1主變過載一輪動作功率定值
Tlzdl: #1主變過載一輪動作延時定值
P2zdl: #1主變過載二輪動作功率定值
T2zdl: #1主變過載二輪動作延時定值
P3zdl: #1主變過載三輪動作功率定值
T3zdl: #1主變過載三輪動作延時定值
P4zdl: #1主變過載四輪動作功率定值
T4zdh #1主變過載四輪動作延時定值
P5zdl: #1主變過載五輪動作功率定值
T5zdh #1主變過載五輪動作延時定值
#1變過負荷聯切一級投入 #1變過負荷聯切五級投入各級過載功能 的投退控制字。
主變過載過功率啟動條件為 I Pi I > Pzdqdi t > Tzdqdi
上式中，i取1、 2…n， Pi為每臺變壓器高壓側功率值，Pzdqdi為起動 功率定值，Tzdqdi為啟動延時定值，t為時間計數器；
對於剩餘運行主變須同時滿足以上2式則起動元件動作。 主變過載聯切動作條件為廠I Pi I > Pjzdi1 t ^Tjzdi
上式中，i取l、 2…n， Pi為每臺變壓器高壓側功率值，Pizdj為第i主變第j輪動作功率值，t為時間計數器，Tizdj為第i主變第j輪動作延時定值；
對於剩餘主變過載啟動後，須同時滿足以上2式且有主變跳閘且母聯開關TWJ=0即llOkV為並列運行則過載元件動作，按照預先設定好的可切負荷線路切除負荷。
若當主變正常檢修時UOkV母聯開關處於合位，此時備用電源自投放電，備用電源自投功能退出，實例中設計了單母運行壓板，當投入此壓板時說明llOkV並列運行此時過載不再檢測llOkV母聯開關的TWJ。
例如ttl主變過載啟動定值180匿、動作一輪功率定值為200麗、動作延時為30S、動作出口定值為切除負荷01線和負荷07線，當檢測到#3主變跳閘後，由於#1和tt3主變在一段母線上運行，ft3主變負荷肯定會轉移到#1主變上來，備用電源自投動作合110kV母聯後，若#1主變高壓側功率大於200MW時裝置過載啟動，啟動後主變高壓側功率持續30S大於200MW後裝置過載動作切除負荷Ol線和負荷07線。
1權利要求
1. 一種適用於變電站主變跳閘時的安全自動控制方法，其特徵是在三臺及三臺以上主變運行的變電站，主變高壓側母線為並列運行、主變中低壓側母線為分列運行；當主變和母線的電氣特性滿足備用電源自投的充電條件以後，開放備用電源自投，且若此時檢測到有主變跳閘，則按照主變的運行方式合主變中壓側或主變低壓側母線的母聯開關或分段開關，實現變電站的備用電源自投；當檢測到主變和母線的電氣特性滿足備用電源自投的放電條件時，閉鎖變電站的備用電源自投。
2. 根據權利要求l所述的安全自動控制方法，其特徵是所述備用電源自投 的充電條件為1) 主變中壓側或低壓側母線雙母線運行或單母線分段運行；2) 主變高壓側正母線有主變運行；3) 主變高壓側付母線上有主變運行；4) 主變中壓側或低壓側母線的母聯開關或分段開關在分位；5) 主變中壓側或低壓側的兩段母線均有壓；6) 經備用電源自投充電時間。
3. 根據權利要求l所述的安全自動控制方法，其特徵是所述備用電源自投 的放電條件為1) 主變中壓側或低壓側兩段母線均無壓，經放電時間後放電；2) 主變中壓側或低壓側兩段母線母聯開關在合位，立即放電；3) 手跳主變高壓側或中低壓側開關，立即放電；4) 接收到閉鎖備用電源自投信號後，立即放電；5) 退出備用電源自投功能的硬壓板或軟壓板，立即放電； 所述的主變中壓側或低壓側的母線為備用電源自投要合母聯開關或分段開關的母線。
4. 根據權利要求l所述的安全自動控制方法，其特徵在於，當所有主變均 運行，且備有電源自投己經充電，所述開放備用電源自投包括如下步驟1) 在正母線有二臺或二臺以上的主變運行時，當檢測到且僅有一臺主變跳 閘，經跳閘延時，跳開該主變的中壓側或低壓側開關，再經合閘延時，合主變 的中壓側或低壓側兩段母線的母聯開關或分段開關；2) 在付母線有二臺或二臺以上的主變運行時，當檢測到且僅有一臺主變跳閘，經跳閘延時，跳開該主變的中壓側或低壓側開關，再經合閘延時，合主變 的中壓側或低壓側兩段母線的母聯開關或分段開關；3) 當檢測到運行於正母線的主變均跳閘時，經跳閘延時，跳開運行於正母線主變的中壓側或低壓側開關，再檢測正母線電壓低於無壓門檻，同時付母線 電壓高於有壓門檻，經合閘延時，合主變的中壓側或低壓側兩段母線的母聯開關或分段開關；4) 當檢測到運行於付母線的主變均跳閘時，經跳閘延時，跳開運行於付母 線主變的中壓側或低壓側開關，再檢測付母線電壓低於無壓門檻，同時正母線 電壓高於有壓門檻，經合閘延時，合主變的中壓側或低壓側兩段母線的母聯開 關或分段開關。
5. 根據權利要求1至4任一項所述的安全自動控制方法，其特徵是，在備 用電源自投合母聯開關或分段開關後，跳閘主變負荷轉移到剩餘的運行主變上 來時當主變高壓側功率達到過功率啟動值，啟動過載檢測減載；當所述主變 高壓側功率達到過載動作值後，經動作延時，切除主變的中壓側或低壓側負荷。
6. 根據權利要求5所述的安全自動控制方法，其特徵是，所述過功率啟動條件為I Pi I > Pzdqdi t > Tzdqdi上式中，i取1、 2…n， Pi為每臺變壓器高壓側功率值，Pzdqdi為起動功 率定值，Tzclqdi為啟動延時定值，t為時間計數器；對於剩餘運行主變須同時滿足以上2式則起動元件動作。
7. 根據權利要求5所述的安全自動控制方法，其特徵是，所述過載聯切動作條件為I Pi I > Pjzdi t》Tjzdi上式中，i取l、 2…n， Pi為每臺變壓器高壓側功率值，Pjzdi為第i主變 第j輪動作功率值，t為時間計數器，Tjzdi為第i主變第j輪動作延時定值；對於剩餘主變過載啟動後，須同時滿足以上2式且有主變跳閘和中低壓側 母聯開關在合位時則過載元件動作。
8. 根據權利要求7所述的安全自動控制方法，其特徵是，所述過載聯切動 作分五級。
全文摘要
本發明公開了一種適用於變電站主變跳閘時的安全自動控制方法，其特徵是在三臺及三臺以上主變運行的變電站，主變高壓側母線為並列運行、主變中低壓側母線為分列運行；當主變和母線的電氣特性滿足備用電源自投的充電條件以後，開放備用電源自投，且若此時檢測到有主變跳閘，則按照主變的運行方式合主變中壓側或低壓側母線的母聯開關或分段開關，實現變電站的備用電源自投；而當檢測到主變和母線的電氣特性滿足備用電源自投的放電條件時，閉鎖變電站的備用電源自投。本發明的優點是能有效解決變電站主變變電容量釋放問題和變電站在主變發生跳閘故障時出現的供電可靠性問題。
文檔編號H02J9/06GK101478177SQ20091009533
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月8日 優先權日2009年1月8日
發明者昉 凌, 康 應, 徐翔海, 楊漪俊, 黃武浩 申請人:杭州市電力局