專利名稱：變電站進(jìn)線側(cè)自適應(yīng)式備用電源自投裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于電力系統(tǒng)llOkV及以下變電站使用的微 機(jī)型變電站進(jìn)線側(cè)自適應(yīng)式備用電源自投裝置。
技術(shù)背景
為提高供電可靠性，最大限度減少對(duì)用戶的停電時(shí)間，電力系統(tǒng)普 遍釆用備用電源自動(dòng)投入裝置(以下簡(jiǎn)稱備自投裝置)。隨著技術(shù)的發(fā) 展，目前電力系統(tǒng)應(yīng)用的繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置已基本實(shí)現(xiàn)微機(jī)化，所 以本文提到的備自投裝置均指微機(jī)型裝置。
由于變電站母線主接線方式在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮變電站在電網(wǎng) 中的地理位置、投資成本、供電可靠性等各方面的相關(guān)因素，因此 110kV及以下變電站母線主接線方式多種多樣，母線電壓互感器安裝
位置也有所不同，常見的有單母分段、雙母線、橋(角)接線等方式； 同時(shí)一種母線接線方式下因系統(tǒng)變化(如檢修、事故等)的需要又有 幾種不同運(yùn)行方式，例如，當(dāng)雙母線中的一條母線檢修時(shí)，此時(shí)運(yùn)行 方式即變?yōu)閱文阜绞?；另外，變電站的?fù)荷類型多種多樣，既可能有 純粹的用電客戶，又可能有上網(wǎng)的小電機(jī)組。此時(shí)為適應(yīng)一次運(yùn)行方 式的變化，備自投裝置也需要有隨之變化的幾種不同的運(yùn)行方式，同 時(shí)應(yīng)兼顧主電源跳閘后可能造成的小電帶全站負(fù)荷孤網(wǎng)運(yùn)行的情況。 雖然目前應(yīng)用中的備自投裝置技術(shù)水平較高，但仍普遍存在以下問題: ①運(yùn)行方式自適應(yīng)性差，即在不同接線不同運(yùn)行方式下需單獨(dú)設(shè)定， 方式變更時(shí)需手工操作變換備自投備投方式；②地域適應(yīng)性差，在考慮通用性的同時(shí)，沒有考慮到某些地區(qū)(例如云南)豐富的小電資源 (主要是小水電)，對(duì)主電源跳閘后可能出現(xiàn)的小電帶全站負(fù)荷孤網(wǎng)運(yùn) 行的情況沒有考慮。
因此，開發(fā)出一種既能自適應(yīng)于電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化、同時(shí)兼顧 某些地區(qū)(例如云南)電網(wǎng)特殊應(yīng)用條件(小電豐富)的U0kV及以 下變電站備用電源自投裝置是一件很有意義的工作。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是提供一種既能自適應(yīng)于電力系統(tǒng)運(yùn)行方式
變化、同時(shí)兼顧某些地區(qū)電網(wǎng)小電豐富特殊應(yīng)用條件的110kV及以下
變電站使用的微機(jī)型變電站進(jìn)線側(cè)自適應(yīng)式備用電源自投裝置。即該 備自投裝置可以在不同接線不同運(yùn)行方式下自適應(yīng)運(yùn)行，無需操作人
員手工操作變換備投方式；同時(shí)，充分考慮某些地區(qū)豐富的小電資源， 對(duì)變電站主電源跳閘后是否出現(xiàn)小電帶全站負(fù)荷孤網(wǎng)運(yùn)行自行判斷并 處理。
技術(shù)方案如下
一種電力系統(tǒng)變電站使用的自動(dòng)適應(yīng)進(jìn)線斷路器運(yùn)行方式的微機(jī) 型備用電源自投裝置，主要由電壓及電流輸入回路、開關(guān)量輸入回路、 開關(guān)量輸出回路、裝置CPU等組成，其特征在于該備自投裝置是把電 壓及電流輸入回路、開關(guān)量輸入回路、開關(guān)量輸出回路連接到CPU， 再安裝在單母線分段、雙母線、橋接線等不同接線方式的變電站上。
在裝置中設(shè)置了釆集8個(gè)電壓模擬量的電壓輸入回路X1;裝置中 設(shè)置了釆集12個(gè)開關(guān)量的開關(guān)量輸入回路X3;裝置中設(shè)置了釆集4 個(gè)電流模擬量的交流電流輸入量回路X2;裝置中設(shè)置了輸出IO個(gè)開關(guān)量的開關(guān)量回路X4。
通過簡(jiǎn)單定義備自投作用的不同對(duì)象，同時(shí)配合幾個(gè)選擇性定值整定，利用裝置中的相關(guān)電壓、電流輸入回路、開關(guān)量輸入回路和開關(guān)回路，把相關(guān)信號(hào)輸給處理器CPU,就可較好解決各種不同母線接線方式及母線電壓互感器不同安裝位置情況下備自投的自適應(yīng)問題。同時(shí)，通過判斷母線電氣量(頻率、電壓)特征解決了某些地區(qū)(例如云南)較多小電上網(wǎng)的問題。
采用新方法的微機(jī)型備自投裝置在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能的前提下，硬件結(jié)構(gòu)及二次接線方式與目前主流廠家產(chǎn)品基本一致，最大限度減少現(xiàn)有應(yīng)用設(shè)備的改造成本，具有應(yīng)用推廣價(jià)值。

圖i是備自投作用的斷路器接線形式圖2是備自投裝置結(jié)構(gòu)原理圖；圖3是交流輸入量端子圖；圖4是開關(guān)量輸入端子圖；圖5是開關(guān)量輸出端子圖；圖6是備自投裝置工作原理圖。
在圖1~6中，1DL、 2DL代表電源型斷路器、3DL代表中間聯(lián)絡(luò)型斷路器，此處變壓器T1、 T2僅代表負(fù)荷側(cè)；IM、 IIM代表I母線、II母線，Ll、 L2代表進(jìn)線l、進(jìn)線2; Uxl、 Ux2表殺線路側(cè)電壓互感器；Inl、 In2表示線路l、 2電流互感器；Uml、 Um2表示I、 II母的電壓互感器；X1 X4表示裝置接線端子；QK表示投切開關(guān)；BBS表示變壓器保護(hù)閉鎖(橋接線使用)；MBS代表母線保護(hù)閉鎖；1TJ、 2TJ分別為1DL、2DL的跳閘繼電器；LTJ表示聯(lián)跳小電的出口繼電器；1HJ、2HJ、 3HJ分別為1DL、 2DL、 3DL的合閘繼電器；xDLSTJ ( x=l或2或3)表示xDL斷路器的手跳繼電器；xDLTWJ(x-l或2或3)表示xDL斷路器跳鬧位置繼電器；聯(lián)絡(luò)開關(guān)停用時(shí)，斷開L硬壓板(即L-O),如系統(tǒng)本無聯(lián)絡(luò)開關(guān)時(shí)，整定L-O;壓板D用于控制投切低頻低壓解列功能。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，作為實(shí)施方式，對(duì)技術(shù)方案作具體說明。參照?qǐng)Dl,通過分析比較目前電力系統(tǒng)應(yīng)用的UOkV及以下電壓等級(jí)的常見母線接線方式，將備自投作用的斷路器對(duì)象可歸納為兩類
一類是電源型，各種主接線都必須至少有兩個(gè)電源才能實(shí)現(xiàn)備投；另
一類是中間聯(lián)絡(luò)型，包括各種聯(lián)絡(luò)、分段、母聯(lián)斷路器，這類斷路器只有一個(gè)，甚至部分情況下沒有(如雙母線中的一條母線處檢修時(shí))。對(duì)于小電上網(wǎng)情況，無論小電電源存在于變電紳哪條電壓等級(jí)的
母線上，備自投裝置只要分析圖i中母線(i母或n母)的部分電氣量(頻率、電壓)就可以判斷出變電站主電源跳閘后小電源帶全站負(fù)荷孤網(wǎng)運(yùn)行情況，由此決定此時(shí)要聯(lián)切小電源并備投到備用電源還是允許小電源繼續(xù)帶負(fù)荷孤網(wǎng)運(yùn)行。
依據(jù)分析得出的兩類備自投作用對(duì)象，同時(shí)考慮小電上網(wǎng)影響，
按以下技術(shù)方案來設(shè)計(jì)備自投①不管主接線形式，用兩種邏輯，導(dǎo)
出四種方式，每種方式可整定投、退，可不用考慮中，間斷路器(在保
護(hù)定值中整定)；②通過保護(hù)定值整定有選擇性的使用外部閉鎖功能，有選擇性判別電壓互感器接線方式；③通過判斷母線電氣量(頻率、電壓)特征來決定是否聯(lián)切小電，當(dāng)母線實(shí)際的頻率、電壓超出母線整定定值范圍時(shí)，可判斷孤網(wǎng)有功、無功出力異常fr聯(lián)切小電，同時(shí)設(shè)定頻率、電壓變化率作為閉鎖條件。
參照?qǐng)D2,本實(shí)用新型提供的變電站進(jìn)線側(cè)自適應(yīng)式備用電源自投裝置主要由電壓及電流輸入回路、開關(guān)量輸入回路、開關(guān)量輸出回路、裝置CPU等組成。其中電壓電流輸入回路提供裝置工作所需的母線、線路電壓和電流；開關(guān)量輸入回路提供裝置工作所需的各種判據(jù)信號(hào)；開關(guān)量輸出回路用于輸出裝置動(dòng)作結(jié)果；裝置的CPU根據(jù)備自投裝置充放電及動(dòng)作邏輯判據(jù)原理對(duì)輸入的各種模擬量、數(shù)字信號(hào)量進(jìn)行邏輯判斷，將結(jié)果送到開關(guān)量輸出回路執(zhí)行。
參照?qǐng)D3，電壓輸入回路采集8個(gè)模擬量，即l母電壓量3個(gè)(即
UA1、 UB1 、 UC1)反映了 I母A、 B、 C三相電壓，1I母電壓量3個(gè)(即UA2、 UB2 、 UC2)反映了 II母A、 B、 C三相電壓，線路電壓量2個(gè)(即Uu、UL2)反映線路電壓。電流輸入回路釆集2個(gè)模擬量，即進(jìn)線l(Ll)、進(jìn)線2 (L2)的電流量。
參照?qǐng)D4，開關(guān)量輸入回路需釆集12個(gè)開關(guān)量Z分別是斷路器跳閘位置信號(hào)(即1隨J、 2DLTWJ、 3DLTWJ)用于判斷斷路器狀態(tài)；斷路器手動(dòng)跳閘信號(hào)(即1DLSTJ、 2DLSTJ、 3DLSTJ )用于判斷是否手動(dòng)搡作斷路器；投切備自投裝置開關(guān)(QK)用于判斷是否使用備自投裝
置；閉鎖備自投信號(hào)用于判斷是否發(fā)生其它保護(hù)動(dòng)作時(shí)禁止備自投動(dòng)
作的情況，主要是主變動(dòng)作跳鬧閉鎖信號(hào)(BBS)和母差保護(hù)動(dòng)作閉鎖信號(hào)(MBS),因?yàn)檫@兩種情況下如果備自投仍然動(dòng)作將擴(kuò)大事故；開入量L用于判斷聯(lián)絡(luò)開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)停用時(shí)，斷開L硬壓板(即L-0)，如系統(tǒng)本無聯(lián)絡(luò)開關(guān)時(shí)，整定1>=0;開入量D用于判斷是否投入低頻低壓解列功能；另外，還有GPS信號(hào)輸入量，用于GPS對(duì)時(shí)。圖中的正電表示電源的正極公共端。
參照?qǐng)D5，開關(guān)輸出量主要有10個(gè)，其中斷路器的5個(gè)跳合閘輸出量(1DL的跳合閘輸出、2DL的跳合閘輸出、3DL的合閘輸出)，均可由#1~5相應(yīng)的壓板(LP)控制；3個(gè)聯(lián)跳小電輸出量，可由#6~8相應(yīng)的壓板(LP)控制；2個(gè)告警信號(hào)輸出量，即備自投動(dòng)作信號(hào)、低頻低壓動(dòng)作信號(hào)，用于發(fā)相應(yīng)的告警信號(hào)。
以下結(jié)合圖6，對(duì)備自投裝置工作過程作進(jìn)一步說明。當(dāng)裝置復(fù)歸或上電完成初始化后，從定值存儲(chǔ)區(qū)取相關(guān)控制字。主要是線路電壓檢查定值控制字FLx (x-l或2)用于控制備自投邏輯是否檢查線路電壓(Uxl、 Ux2),當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)無母線電壓互感器時(shí)，備自投裝置將不檢查線路電壓；檢本段或兩段母線電壓的方式控制字M，當(dāng)M=0,檢兩段，當(dāng)M-l,檢本段；Fu、 Fu、 M三個(gè)控制字，用于判斷有、無線路TV及橋接線母線TV在線路側(cè)的一次接線形式。接下來備自投裝置輸入相關(guān)開關(guān)量，主要是圖4所示的L、D、QK三塊硬壓板狀態(tài)(用于分別判斷有無聯(lián)絡(luò)斷路器、投退聯(lián)跳小電、投切備自投裝置的功能)、xDLTWJ狀態(tài)(用于判斷xDL跳閘位置)、xDLSTJ (用于判斷是否手動(dòng)搡作xDL)、 MBS閉鎖信號(hào)(母差保護(hù)閉鎖)、BBS閉鎖信號(hào)(變壓器保護(hù)閉鎖)。當(dāng)有了以上控制字和信號(hào)后，裝置就可以自適應(yīng)判斷備自投裝置工作方式了。
通過分析比較目前電力系統(tǒng)應(yīng)用的UOkV及以下電壓等級(jí)的常見母線接線方式，我們認(rèn)為在任何主接線形式中，備自投作用的斷路器對(duì)象可歸納為兩類 一類是電源型；另一類是中間聯(lián)絡(luò)型(單母線方式下不存在)。不管主接線形式，用兩種斷路器歸類法，可以導(dǎo)出四種方式(即FS1、 FS2、 FS3、 FS4),每種方式可根據(jù)具體的接線運(yùn)行方式整定投、退。
聯(lián)絡(luò)斷路器備自投包括兩種，它們的充放電條件相同，動(dòng)作過程不同。方式1(FS1): II母暗備用，即I、 II母均有壓情況下，I母突然失電，且FS1充電完成、Inl無流時(shí)，跳1DL,合3DL;方式2(FS2):I母暗備用，即I、 II母均有壓情況下，n母突然失電，且FS2充電完成、In2無流時(shí)，跳2DL,合3DL。
進(jìn)線斷路器備自投也包括兩種方式3(FS3): 2DL明備用，即根據(jù)控制字M選擇II母有壓或者I、 II母同時(shí)有壓，1DL在合位，2DL在分位，若有聯(lián)絡(luò)斷路器(即L = l)時(shí)3DL應(yīng)在合位，此時(shí)若發(fā)生I母失壓情況，且滿足FS3充電完成、Inl無流、Ux2檢査投入時(shí)Ux2有壓的條件，則跳1DL，合2DL。方式4 (FS4) :1DL明備用，即根據(jù)控制字M選擇I母有壓或者I、 II母同時(shí)有壓，2DL在合位，1DL在分位，若有聯(lián)絡(luò)斷路器(即L = l)時(shí)3DL應(yīng)在合位，此時(shí)若發(fā)生II母失壓情況，且滿足FS4充電完成、In2無流、Uxl檢查投入時(shí)Uxl有壓的條件，則跳2DL，合1DL。
對(duì)于在FS3、 FS4情況下，若裝置輸入的交流模擬量中頻率降低且頻率變化率小于定值，或者電壓降低且電壓變化率小于定值，則可判定系統(tǒng)發(fā)生有功、無功功率異常情況，此時(shí)備自投裝置聯(lián)跳小電。
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權(quán)利要求1、一種變電站進(jìn)線側(cè)自適應(yīng)式備用電源自投裝置，主要由電壓及電流輸入回路、開關(guān)量輸入回路、開關(guān)量輸出回路、裝置CPU組成，其特征在于該備自投裝置是把電壓及電流輸入回路、開關(guān)量輸入回路、開關(guān)量輸出回路連接到CPU，再安裝在單母線分段、雙母線、橋接線等不同接線方式的變電站上。
2 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的 一 種變電站進(jìn)線側(cè)自適應(yīng)式備用電源自 投裝置，其特征在于裝置中設(shè)置了釆集8個(gè)電壓模擬量的電壓輸入回 路(Xl)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變電站進(jìn)線側(cè)自適應(yīng)式備用電源自 投裝置，其特征在于裝置中安裝了設(shè)置12個(gè)開關(guān)量的開關(guān)量輸入回路U3)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種變電站進(jìn)線側(cè)自適應(yīng)式備用電源自 投裝置，其特征在于裝置中設(shè)置了采集4個(gè)電流模擬量的交流電流輸 入量回路(X2)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種變電站進(jìn)線側(cè)自適應(yīng)式備用電源自 投裝置，其特征在于裝置中設(shè)置了輸出10個(gè)開關(guān)量的開關(guān)量回路(X4 )。
專利摘要一種變電站進(jìn)線側(cè)自適應(yīng)式備用電源自投裝置，主要由電壓及電流輸入回路、開關(guān)量輸入回路、開關(guān)量輸出回路、裝置CPU組成，其特征在于該備自投裝置是把電壓及電流輸入回路、開關(guān)量輸入回路、開關(guān)量輸出回路連接到CPU，再安裝在單母線分段、雙母線、橋接線等不同接線方式的變電站上。利用裝置中的相關(guān)電壓、電流輸入回路、開關(guān)量輸入回路和開關(guān)回路，把相關(guān)信號(hào)輸給處理器CPU，就可較好解決各種不同母線接線方式及母線電壓互感器不同安裝位置情況下備自投的自適應(yīng)問題。同時(shí)，通過判斷母線頻率、電壓特征解決了某些地區(qū)較多小電上網(wǎng)的問題。
文檔編號(hào)H02B1/00GK201266791SQ20082008161
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月27日
發(fā)明者華 匡, 捷 姚, 孫建華, 崔吉方, 飛 徐, 李國友, 楊俊宏, 陽家書, 黃文載 申請(qǐng)人:云南電網(wǎng)公司曲靖供電局