CN104518564A - 一种具有区域自投功能的备自投装置及备自投方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有区域自投功能的备自投装置，用于双电源串供结构的供电系统；所述备自投装置包括区域备自投装置和数个采集及执行单元，区域备自投装置配置在任意一个电源站或串供变电站，数个采集及执行单元分别设置在两个电源站以及各串供变电站，且所有采集及执行单元分别通过光纤通信网络与区域备自投装置交互实时信息；各采集及执行单元采集其对应站的模拟量信息，转换为开关量信号后通过光纤通信网络上送至区域备自投装置，同时接收区域备自投装置下发的跳合闸命令并执行跳合闸动作。此种装置可实现任一串供开关作为开环点时通过一次跳合闸操作为失电串供变电站快速恢复供电。本发明还公开一种具有区域自投功能的备自投装置的备自投方法。

Description

一种具有区域自投功能的备自投装置及备自投方法

技术领域

本发明涉及一种电力系统输配电的自动投切装置，特别涉及一种微机型备用电源自投装置及方法。

背景技术

近年来，备自投装置在220kV及以下等级的电网中得到广泛应用，在维持电网稳定和提高供电可靠性等方面起到了重要作用。

备自投装置要想发挥作用，必须要有备用电源和处于热备用状态的备用开关。当工作电源失电时，备自投装置跳开原工作电源的开关，合上备用电源的开关，实现备用电源的快速自动投入，为变电站恢复供电。备用电源的处于热备用状态的备用开关一般称作开环点，只有存在开环点，才能实现备自投。双电源串供结构是110kV电网中常见的一种供电结构，通过两个电源站给中间若干个串联在一起的串供变电站供电，为了抑制合环运行时的短路电流，采用开环运行方式，即打开其中一个串供开关，开环运行后短路电流确实可以减小，但每个串供变电站都变成由单个电源站供电，供电可靠性降低，这种情况下需要装设备自投装置，将另一个电源站作为备用电源，通过自动投切以提高供电可靠性。

若使用常规的备自投，由于只有其中一个变电站存在开环点，其他的变电站都不存在开环点，不存在开环点的变电站由于没有备用电源的开关可以控制，常规备自投无法发挥作用，这样导致除了开环点所在变电站，其他各站即使装设常规备自投装置也不能工作，达不到快速恢复供电提高供电可靠性的目的。对于一般的远方备自投装置，仅能实现两个变电站之间的备自投，而对于常见的多个变电站串供的主接线则无法适用。对于嵌入在EMS系统中的区域备自投功能，由于数据传输延时大，导致恢复供电需要的时间偏长。也有人提出过逐级恢复的区域备自投策略，当串供变电站失电时跳开所有失电站的开关，再逐级合闸恢复供电，合闸于故障后通过后加速保护再次跳开，这种方式涉及的开关操作次数多，恢复供电需要的时间也较长，合闸于故障时还会对系统有一定的冲击。上述的方法都不能快速准确地为失电变电站恢复供电。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种具有区域自投功能的备自投装置及备自投方法，其适用于双电源串供结构，可实现任一串供开关作为开环点时通过一次跳合闸操作就可以为失电串供变电站快速恢复供电。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种具有区域自投功能的备自投装置，用于双电源串供结构的供电系统，所述双电源串供结构包括两个电源站和至少两个串供变电站；所述备自投装置包括区域备自投装置和数个采集及执行单元，所述区域备自投装置配置在任意一个电源站或串供变电站，数个采集及执行单元分别设置在两个电源站以及各串供变电站，且所有采集及执行单元分别通过光纤通信网络与区域备自投装置交互实时信息；所述各采集及执行单元采集其对应站的模拟量信息，转换为开关量信号后通过光纤通信网络上送至区域备自投装置，同时接收所述区域备自投装置下发的跳合闸命令并执行跳合闸动作。

上述电源站采用变电站、母线或联络线电源。

上述各站对应的采集及执行单元接入该站的母线电压，根据设定的母线有压定值和母线无压定值，转化为母线有压标志和母线无压标志开关量信号；接入两条串供进线的电流，根据设定的进线故障电流定值和进线无流定值，转化为进线有故障电流标志和进线无流标志开关量信号，并结合母线电压，计算电压和电流的夹角，得到电流的方向标志；采集两个串供开关的跳闸位置接点，用于系统运行方式的判别；采集两个串供开关的合后位置接点，用于手跳工作电源时闭锁备自投；采集母差保护的动作信号，用来识别母线故障；采集及执行单元将上述的各标志位及各开关量通过光纤通信网络上送到区域备自投装置，由区域备自投装置进行综合决策。

一种基于如前所述具有区域自投功能的备自投装置的备自投方法，包括如下步骤：

（1）区域备自投采用充放电逻辑，当系统正常运行，某一串供开关作为开环点，其余串供开关均合闸运行，各变电站母线电压均有压，经充电整定时间后区域备自投置充电完成，置充电标志；

（2）区域备自投充电完成后，若系统有故障发生，或者电源站失压，则区域备自投装置根据故障情况选择适合于隔离故障的串供开关；

（3）经跳闸延时，发出命令跳开前述选择的串供开关，跳闸命令通过光纤通信网络下发到相应变电站的采集及执行单元执行跳闸动作，确认串供开关跳开后，经合闸延时发出合开环点串供开关命令，合闸命令通过光纤通信网络下发到开环点所在变电站的采集及执行单元实行实际合闸。

采用上述方案后，本发明的有益效果是：自适应双电源串供结构的开环点位置，任一串供开关作为开环点时，区域备自投装置都能自动识别；能够根据系统运行状态自动选择合适的串供开关跳闸以隔离故障，防止合闸于故障；综合各变电站的状态进行决策，可以同时为多个失电的串供变电站同时恢复供电，而不局限于存在开环点的变电站；备自投动作过程只需要一次跳合闸操作，简洁准确；串供变电站的数目不论多少，该区域备自投装置均能适用；通过光纤通信网络传送实时信息，真正实现涵盖多个变电站的区域备自投。

附图说明

图1是本发明所应用的供电系统主接线示意图；

图2是本发明区域备自投的逻辑图；

图3是本发明区域备自投动作情况的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明提供一种具有区域自投功能的备自投装置，适用于双电源串供结构的供电系统，参考图1所示。电源站1、电源站2为两个电源站，A站、B站、C站为3个串供变电站，001-008为各串供开关，其中005为当前运行方式下的开环点。本图所示的串供结构的规模仅为一种举例，当串供变电站及串供开关的数目增加或减少时，本发明仍可适用。本图中的双电源形式上为电源站1、电源站2，对于其他形式的双电源，例如同一个变电站的Ⅰ母、Ⅱ母分别作为两个电源，或者其中一个电源为联络线电源，或者两个电源全部为联络线电源，本发明仍可适用。

每个变电站（包含电源站及串供变电站）分别配置一台采集及执行单元，选择其中一个变电站配置一台区域备自投装置，区域备自投装置与各采集及执行单元通过光纤通信网络交互实时信息。每台采集及执行单元需接入的模拟量有：本站的母线电压、2条串供进线的电流；需接入的开关量有：2个串供开关的跳闸位置、合后位置，母差保护动作信号，闭锁区域备自投开入等。采集及执行单元将采集到的模拟量转化为开关量标志，根据设定的母线有压定值、母线无压定值，将母线电压转化为母线有压标志、母线无压标志；根据设定的进线故障电流定值、进线无流定值，将进线电流转化为进线有故障电流标志、进线无流标志；利用母线电压、进线电流，计算电压和电流的夹角，得到电流的方向标志。采集及执行单元将上述的各种标志位及各开关量通过光纤通信网络上送到区域备自投装置，由区域备自投装置进行综合决策。

光纤通信网络传输信息的延时可达到小于1毫秒的水平，并且采集及执行单元通过就地判据将各模拟量转换为开关量，与区域备自投装置只交互开关量信息号，这样可大大减小传输报文的长度，有利于信息的快速传输，这种情况下，可达到实时交互信息的要求。通过交互实时信息，区域备自投装置可以达到与普通就地备自投装置相同的动作时间精度，实际动作时间可以达到毫秒级水平，区域备自投动作时间的整定可按照与普通备自投同等的整定原则考虑。这种情况下，还可以实现与普通备自投的对等配合，例如，根据高压侧备自投优先于低压侧备自投动作的一般原则，若本套区域备自投安装于110kV电压等级，区域备自投动作时间可按照优先动作来整定；110kV以下电压等级的备自投动作时间可整定为大于区域备自投的动作时间，而且可采用与普通高压侧备自投配合时完全相同的整定原则。

区域备自投装置的动作逻辑参考如图2所示，主要有如下几个步骤：

步骤1：充放电逻辑。区域备自投装置采用充放电逻辑，只有充电完成后，才能进行备自投操作。当满足所有的充电条件，并且没有任何放电条件满足时，经充电整定时间后充电完成，置充电标记。

充电条件是“与”的关系，需要同时满足所有充电条件，经充电整定时间后充电完成。充电条件有：

1）两个电源站均三相有压；

2）各串供变电站均三相有压；

3）某一串供开关在分闸位置，其他串供开关均在合闸位置，并且所有开关都没有位置异常报警。

放电条件是“或”的关系，满足任何一个放电条件就会放电，清除充电标记。放电条件有：

1）开环点开关合上；

2）区域备自投发出合闸命令经短延时；

3）遥跳、手跳任一运行串供开关（运行串供开关的合后位置KKJ变为0）；

4）两电源站的母线都无压，经备用电源无压放电延时；

5）区域备自投发出跳闸命令后，相应的串供开关拒动；

6）选择为预跳闸开关的串供开关位置异常；

7）收不到任一变电站的采集与执行子站的信息；

8）任一变电站有闭锁区域备自投外部闭锁输入；

9）收到某一变电站的采集与执行子站的通信异常信息，该子站收不到区域备自投装置的信息，若为开环点所在变电站，则闭锁区域备自投，若不是开环点所在变电站则不闭锁；

10）区域备自投装置动作过需人工确认后才能再次进行充电；

11）开环点所在变电站母线故障，或者开环点对侧站母线故障；

12）开环点所在线路故障；

13）开环点两侧都发生故障；

14）退出区域备自投功能。

步骤2：故障识别与跳闸开关的选择。当充电完成后，若系统有故障发生，继电保护装置动作跳开某合位运行的串供开关，或者电源站失压导致串供变电站失电，则区域备自投装置进入故障定位逻辑，选择适合于隔离故障的串供开关，防止备用电源开关合闸时误合于故障。

步骤3：在定位故障并选择好跳闸开关之后，经跳闸延时，发出命令跳开选择的串供开关，跳闸串供开关所在变电站的采集及执行单元进行实际跳闸操作，确认串供开关跳开后，经合闸延时发出合开环点串供开关命令，开环点所在变电站的采集及执行单元进行实际合闸操作，通过一次跳合闸操作，即可实现为失电的串供变电站恢复供电。

按照图1所示的供电系统，并考虑C站母线挂有小电源，当系统以005开关为开环点运行时，考虑各种故障位置下区域备自投的动作情况，故障点的位置参考图3。

在区域备自投充电完成之后：

1）甲线发生K1点故障，区域备自投跳开002开关隔离故障，之后合上005开关，为A站、B站恢复供电。

2）A站母线发生K2点故障，区域备自投跳开004开关隔离故障，之后合上005开关，为B站恢复供电。

3）乙线发生K3点故障，区域备自投跳开004开关隔离故障，之后合上005开关，为B站恢复供电。

4）B站母线发生K4点故障，区域备自投放电，防止合闸于故障。

5）丙线发生K5点故障，区域备自投放电，防止合闸于故障。

6）C站母线发生K6点故障，区域备自投放电，防止合闸于故障。

7）丁线发生K7点故障，区域备自投跳开007开关隔离故障，之后合上005开关，为C站恢复供电。

8）电源站1失压，区域备自投跳开002开关，之后合上005开关，为A站、B站恢复供电。

9）电源站2失压，区域备自投跳开007开关，之后合上005开关，为C站恢复供电。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有区域自投功能的备自投装置，用于双电源串供结构的供电系统，所述双电源串供结构包括两个电源站和至少两个串供变电站；其特征在于：所述备自投装置包括区域备自投装置和数个采集及执行单元，所述区域备自投装置配置在任意一个电源站或串供变电站，数个采集及执行单元分别设置在两个电源站以及各串供变电站，且所有采集及执行单元分别通过光纤通信网络与区域备自投装置交互实时信息；所述各采集及执行单元采集其对应站的模拟量信息，转换为开关量信号后通过光纤通信网络上送至区域备自投装置，同时接收所述区域备自投装置下发的跳合闸命令并执行跳合闸动作。

2.如权利要求1所述的一种具有区域自投功能的备自投装置，其特征在于：所述各站对应的采集及执行单元接入该站的母线电压，根据设定的母线有压定值和母线无压定值，转化为母线有压标志和母线无压标志开关量信号；接入两条串供进线的电流，根据设定的进线故障电流定值和进线无流定值，转化为进线有故障电流标志和进线无流标志开关量信号，并结合母线电压，计算电压和电流的夹角，得到电流的方向标志；采集两个串供开关的跳闸位置接点，用于系统运行方式的判别；采集两个串供开关的合后位置接点，用于手跳工作电源时闭锁备自投；采集母差保护的动作信号，用来识别母线故障；采集及执行单元将上述的各标志位及各开关量通过光纤通信网络上送到区域备自投装置，由区域备自投装置进行综合决策。

3.如权利要求1或2所述的一种具有区域自投功能的备自投装置，其特征在于：所述电源站采用变电站、母线或联络线电源。

4.一种基于如权利要求1所述的具有区域自投功能的备自投装置的备自投方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）区域备自投采用充放电逻辑，当系统正常运行，某一串供开关作为开环点，其余串供开关均合闸运行，各变电站母线电压均有压，经充电整定时间后区域备自投置充电完成，置充电标志；

（2）区域备自投充电完成后，若系统有故障发生，或者电源站失压，则区域备自投装置根据故障情况选择适合于隔离故障的串供开关；

（3）经跳闸延时，发出命令跳开前述选择的串供开关，跳闸命令通过光纤通信网络下发到相应变电站的采集及执行单元执行跳闸动作，确认串供开关跳开后，经合闸延时发出合开环点串供开关命令，合闸命令通过光纤通信网络下发到开环点所在变电站的采集及执行单元实行实际合闸。