專利名稱：一種適用于變電站主變跳閘時的安全自動控制方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電力自動化技術控制領域，特別涉及一種適用于三臺及三臺 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 后通過合主變中壓側或低壓側母聯(lián)開關或分段開關實現(xiàn)電源的自投。
背景技術：
隨著經濟和社會的不斷發(fā)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(tǒng)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后， 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(xiàn)故障 后系統(tǒng)是否能安全穩(wěn)定的運行，因此在增加主變臺數后還存在一定的問題， 一是在一臺或多臺主變跳閘等故障以后負荷轉移到剩余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后， 若不采取合母聯(lián)開關措施會直接導致用戶的失電，因此在實際運行過程中， 新增的主變容量并未完全的釋放出來。
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(lián)開關在合位，為并 列運行方式；110kV母線母聯(lián)開關在分位，為分列運行方式；三臺主變中# 1主變、# 3主變運行于220kV正母線，# 2主變運行于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(lián)開關和110kV母 聯(lián)開關均在合位，均為并列運行方式。
4現(xiàn)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后剩余主變的過載與
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后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于220kV正母線兩臺主變同時跳閘以后，110kV備自投不動作，110kV正母失壓，導致用戶供電中斷。當運行于220kV正母線一臺主變跳閘，110kV備自投不動作，會導致剩余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，因此必須采取一定措施，完善110kV備用電源裝置，來保證系統(tǒng)可靠持續(xù)的供電。
鑒于上述情況，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(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，提出了一種采用備用電源自投的安全自動控制方法。
發(fā)明內容
本發(fā)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(fā)生跳閘故障時出現(xiàn)的供電可靠性及主變的過載問題。
為此，本發(fā)明的提出了一種適用于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，主變高壓側母線為并列運行、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后，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(lián)開關或分段開關，實現(xiàn)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(lián)后，跳閘主變的負荷轉 移到剩余運行主變上來時，若主變高壓側功率達到過功率啟動值，啟動過載 檢測減載；啟動后若主變高壓側功率達到過載動作值后，經動作延時，進行 過載聯(lián)切，切除主變的中壓側或低壓側負荷。
本發(fā)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(lián)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(fā)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，經放電時間后放電；
2) 主變中壓側或低壓側兩段母線母聯(lián)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后，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后要合的母聯(lián)
開關或分段開關所在的母線；
本發(fā)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(lián)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(lián)開關或分段開關；
3) 當檢測到運行于正母線的主變均跳閘時，經跳閘延時，跳開運行于正 母線主變的中壓側或低壓側開關，再檢測正母線電壓低于無壓門檻，同時付母
6線電壓高于有壓門檻，經合閘延時，合主變的中壓側或低壓側兩段母線的母聯(lián)
開關或分段開關；
4)當檢測到運行于付母線的主變均跳閘時，經跳閘延時，跳開運行于付母線主變的中壓側或低壓側開關，再檢測付母線電壓低于無壓門檻，同時正母線電壓高于有壓門檻，經合閘延時，合主變的中壓側或低壓側兩段母線的母聯(lián)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并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(fā)明備用電源自投動作后主變過載檢測方法
當備用電源自投合母聯(lián)開關或分段開關后，跳閘主變負荷轉移到剩余的運行主變上來，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；過載啟動后主變高壓側功率達到過載動作值后，并經動作延時，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；
對于剩余運行主變須同時滿足以上2式則起動元件動作。過載聯(lián)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；
對于剩余主變過載啟動后，須同時滿足以上2式且有主變跳閘和中低壓側母聯(lián)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(fā)明的有益效果是
(1) 由于采用了主變跳閘故障后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 故障后的供電可靠性的問題；
(2) 由于主變備用電源裝置動作合母聯(lián)或分段開關后還設置了主變的 過載檢測和減載功能，能有效解決主變故障后剩余主變的過載問題。
圖1為現(xiàn)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(fā)明一種實施例的系統(tǒng)配置示意圖3為本發(fā)明一種實施例的備用電源自投裝置邏輯框圖4為本發(fā)明一種實施例的過載聯(lián)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# 主變運行于正母，2#主變運行于付母；220kV母聯(lián)開關為合位，并列運行； 110kV母聯(lián)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(tǒng)配置，實現(xiàn)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；從機主要采集主變 的運行狀態(tài)，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(tài)，并執(zhí)行主機發(fā)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(tǒng)的通信功能，便于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(lián)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(lián)的延時定值； STBBS:手跳不閉鎖備自投功能投退控制字； TWJx: X主變中壓側跳閘后位置；
KKJ1、 KKJ2、 KKJ3為#1主變、#2主變、#3主變的合閘后位置； 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(lián)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于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(lián)在分位即110kV母聯(lián)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；
以上條件滿足后，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(lián)在合位后立即放電；
3) 手跳變高或變中開關即裝置采集到開關的合閘后位置KKJ1或KKJ2
9或KKJ3二0后立即放電；
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后備保護動作接點后立即放電；
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付母線電壓高于母線有壓定值，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，當裝置采集到#1主變的中壓側跳閘位置，確認#1主變變中已經跳開后，再經合閘延時合110kV母聯(lián)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付母線電壓高于母線有壓定值，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主變變中已經跳開后，再經合閘延時合110kV母聯(lián)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付母線電壓高于母線有壓定值，且110kV正母線低于母線無壓定值，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，當裝置采集到#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后，再經合閘延時合110kV母聯(lián)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付母線電壓低于母線無壓定值，且110kV正母線低于母線高于母線有壓定值，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主變變中已經跳開后，再經合閘延時合110kV母聯(lián)開關。
附圖4為備用電源自投方法實施例的過載聯(lián)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主變高壓側實時采集的功率
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(lián)切一級投入 #1變過負荷聯(lián)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；
對于剩余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(lián)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；
對于剩余主變過載啟動后，須同時滿足以上2式且有主變跳閘且母聯(lián)開關TWJ=0即llOkV為并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(lián)開關處于合位，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并列運行此時過載不再檢測llOkV母聯(lián)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主變跳閘后，由于#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(lián)后，若#1主變高壓側功率大于200MW時裝置過載啟動，啟動后主變高壓側功率持續(xù)30S大于200MW后裝置過載動作切除負荷Ol線和負荷07線。
1權利要求
1. 一種適用于變電站主變跳閘時的安全自動控制方法，其特征是在三臺及三臺以上主變運行的變電站，主變高壓側母線為并列運行、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后，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(lián)開關或分段開關，實現(xiàn)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，其特征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(lián)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，其特征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，經放電時間后放電；2) 主變中壓側或低壓側兩段母線母聯(lián)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后，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(lián)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，其特征在于，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(lián)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(lián)開關或分段開關；3) 當檢測到運行于正母線的主變均跳閘時，經跳閘延時，跳開運行于正母線主變的中壓側或低壓側開關，再檢測正母線電壓低于無壓門檻，同時付母線 電壓高于有壓門檻，經合閘延時，合主變的中壓側或低壓側兩段母線的母聯(lián)開關或分段開關；4) 當檢測到運行于付母線的主變均跳閘時，經跳閘延時，跳開運行于付母 線主變的中壓側或低壓側開關，再檢測付母線電壓低于無壓門檻，同時正母線 電壓高于有壓門檻，經合閘延時，合主變的中壓側或低壓側兩段母線的母聯(lián)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，其特征是，在備 用電源自投合母聯(lián)開關或分段開關后，跳閘主變負荷轉移到剩余的運行主變上 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后，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，其特征是，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；對于剩余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，其特征是，所述過載聯(lián)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；對于剩余主變過載啟動后，須同時滿足以上2式且有主變跳閘和中低壓側 母聯(lián)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，其特征是，所述過載聯(lián)切動 作分五級。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于變電站主變跳閘時的安全自動控制方法，其特征是在三臺及三臺以上主變運行的變電站，主變高壓側母線為并列運行、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后，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(lián)開關或分段開關，實現(xiàn)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(fā)明的優(yōu)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(fā)生跳閘故障時出現(xiàn)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(yōu)先權日2009年1月8日
發(fā)明者昉 凌, 康 應, 徐翔海, 楊漪俊, 黃武浩 申請人:杭州市電力局