備用電源自投裝置設(shè)計_應(yīng)用的若干問題

1、備用電源自投裝置設(shè)計 、 應(yīng)用的若干問題鄭曲直 , 程穎(昆明供電局 , 云南 昆明 650011摘要 : 針對電力系統(tǒng)中備用電源自投裝置在設(shè)計 、 應(yīng)用中的若干問題進(jìn)行總結(jié) , 中備用電源自投的啟動條件設(shè)計 、 線路和母線電壓的取用 、 重合閘間的配合以及一些特殊情況的處理原則 , , 關(guān)鍵詞 :; 2:A 文章編號 :100324897(2003 08200182041 概述備用電源自投裝置 (備自投 是電力系統(tǒng)中為了提高供電可靠性而裝設(shè)的自動裝置 , 對提高多電源 供電負(fù)荷的供電可靠性 , 保證連續(xù)供電有重要作用 。 備自投裝置是當(dāng)工作電源因故障或其他原因消失 后 , 迅速地將備用電源或

2、其他正常工作電源投入工 作 , 并斷開工作電源的自動裝置 。 文獻(xiàn) 1對備自投 裝置的裝設(shè) 、 動作邏輯等都提出了明確的要求 。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 , 以單片機(jī)或可編程邏 輯元件構(gòu)成的微機(jī)型備自投得到大量應(yīng)用 , 其設(shè)計 和運行上的靈活性為備自投裝置的應(yīng)用提供了新的 思路 。 筆者近年在工作中遇到很多由于對備自投原 理認(rèn)識不深或限于對常規(guī)式備自投的理解 , 使微機(jī) 備自投的特點得不到充分的發(fā)揮或引發(fā)新的問題 , 現(xiàn)將有關(guān)問題綜述如下 , 供同行參考 。2 備自投邏輯方案設(shè)計備自投裝置從原理上講基本屬于簡單邏輯運 算 。 一套完善的備自投邏輯方案 , 除了應(yīng)滿足文獻(xiàn) 1,2提出的要求外 , 還

3、應(yīng)考慮裝置實際運行環(huán)境的 問題 。 備自投的設(shè)計應(yīng)避免求全思想 , 不切實際地 追求適應(yīng)一切故障情況甚至臆想的稀有故障情況會 導(dǎo)致自投邏輯過分復(fù)雜而大大降低可靠性 。 設(shè)計良 好的備自投應(yīng)該是在滿足常見運行方式下 , 充分考 慮相關(guān)環(huán)節(jié) , 在系統(tǒng)可靠性與裝置可靠性間取得合 理的優(yōu)化 。 文獻(xiàn) 3對各種自投方式進(jìn)行了總結(jié) 。 2. 1 備自投的啟動條件工作母線失壓是備自投啟動的條件 , 但只有當(dāng) 工作母線電源確實無壓 , 備自投才允許啟動 , 故應(yīng)設(shè)置啟動延時躲開電壓波動 4。 為防止備自投對線路倒送電 , 不論進(jìn)線斷路器是否斷開 , 備自投延時啟動 后都應(yīng)再跳一次該斷路器 , 并將檢查該斷路

4、器跳位 輔助觸點作為啟動合閘的必要條件 。 對進(jìn)線本側(cè)裝 設(shè)線路保護(hù)的變電站 , 可以在本側(cè)保護(hù)跳進(jìn)線斷路 器同時加速備自投 , 使備自投不經(jīng)過延時合備用開 關(guān) 。 這種情況下仍然要考慮本側(cè)保護(hù)范圍外由對側(cè) 保護(hù)切除故障 (如對側(cè)母線上的相鄰元件故障 , 備 自投啟動延時應(yīng)與對側(cè)保護(hù) II 段配合 。對側(cè)設(shè)重合閘的系統(tǒng)中備自投可等待對側(cè)重合 一次失敗后啟動自投 , 也可直接自投 。重合失敗后 自投對恢復(fù)供電較有利 , 但自投延時將延長一個重 合閘動作周期 。原則上對供電容量大 、 裝置可靠性 較高 、 供電線路較長 、 重合成功率低或?qū)B續(xù)性供電 有特殊要求的重要負(fù)荷可采用直接自投方式 ; 對

5、裝 置可靠性相對較低的常規(guī)繼電器備自投的負(fù)荷可采 用先重合后自投方式 。 2. 2 備自投閉鎖條件一般應(yīng)考慮 :1 手動斷開工作電源 , 備自投不應(yīng) 動作 。 設(shè)計應(yīng)考慮手分繼電器或控制開關(guān)觸點閉鎖 備自投 。 2 為防止自投在故障上 , 內(nèi)部故障時應(yīng)閉 鎖備自投 , 設(shè)計應(yīng)考慮備用電源進(jìn)線開關(guān)的相鄰元 件保護(hù)出口觸點閉鎖備自投 。 3 備自投停運 。為保證備自投只自投一次 , 備自投均應(yīng)設(shè)置充 電條件 , 在傳統(tǒng)備自投上采用電容器充放電過程和 瞬時動作延時返回的中間繼電器實現(xiàn)一次合閘 ; 在 微機(jī)備自投中 , 一般采用邏輯判斷和軟件延時代替 充電過程 , 即在所有閉鎖條件均無效時 , 延時

6、10s 允許備自投工作 , “閉鎖” 或 “退出” 條件為 “真” 則立 即放電 。這里充電時間取 10s 主要考慮下面幾個原則 , 避免合閘在故障上造成開關(guān)跳躍和擴(kuò)大事故 :1 等81第 31卷 第 8期 2003年 8月 15日 繼 電 器 RE LAY V ol. 31 N o. 8Aug. 15, 2003待故障造成的系統(tǒng)擾動充分平息 , 認(rèn)為系統(tǒng)已經(jīng)恢復(fù)到故障前的穩(wěn)定狀態(tài) 5。 2 躲過對側(cè)相鄰保護(hù)最 后一段的延時和重合閘最長動作周期 。 3 考慮一定 裕度 。 2. 3 有壓 、 無壓 、 無流條件的選取備自投的啟動條件中檢測工作母線無電壓判據(jù) 是最重要的判據(jù) , 根據(jù)主接線方式

7、、 自投方式以及電 壓回路接線的不同正確選用母線電壓 , 是備自投成 功應(yīng)用的前提條件 1是內(nèi)橋接線的變電站 接線圖 。圖 1 變電站主接線Fig. 1 Substation s main circuit圖 2 電壓切換回路原理圖Fig. 2 V oltage 2switch circuit 對內(nèi)橋接線的變電站 , 檢母線無壓應(yīng)盡量選取母線 PT 3YH 、 4YH 的二次電壓 , 檢進(jìn)線有壓回路應(yīng) 取進(jìn)線 PT 1YH 、 2YH 二次不經(jīng)切換的電壓 A603、 B603、 C603。如果母線未裝設(shè) PT , 則應(yīng)選取進(jìn)線 PT 經(jīng)過進(jìn) 線開關(guān)位置切換繼電器 1Y Q J 、 2Y Q J

8、觸點切換后的 電壓 A603、 B603、 C630和 A604、 B604、 C640模擬母線 PT 3YH 、 4YH 的電壓 (如圖 2 。為防止主供電源 PT 斷線引起誤動 , 應(yīng)設(shè) PT 斷 線閉鎖 。 對單相或兩相 PT 斷線 , 檢無壓判據(jù)如果采 用三相電壓 U a 、 U b 、 U c 均小于門檻 , 單相斷線不會 誤動 , 對三相 PT 斷線 , 則必須通過檢測進(jìn)線 CT 無流條件閉鎖 。無流檢查可以采用固定門檻常規(guī)算法 , 也可以采用自適應(yīng)門檻的算法提高靈敏度 。具 備條件的變電站應(yīng)盡可能接入電流閉鎖條件 。檢測備用電源有電壓是備自投動作成功的必要 條件 。 一般邏輯上對

9、備用電源有電壓檢測處理有兩 種方式 :; 。 前 , ; 后者與前者 相反 。 考慮目前變電站主備電源的區(qū)別不嚴(yán)格和無 人值班技術(shù)的進(jìn)步 , 建議采用后一種方式 , 即跳開進(jìn) 線斷路器后再檢備用電源有壓 。 2. 4 備自投的一些特殊問題處理(1 過負(fù)荷聯(lián)切問題在很多場合備用電源不能滿足全部供電容量要 求 , 則應(yīng)在自投于備用電源前有選擇地切除部分負(fù) 荷 , 同時應(yīng)閉鎖這些線路的重合閘 。(2 解列有源線路 、 調(diào)相機(jī)問題如果負(fù)荷側(cè)部分線路有并網(wǎng)的小電源 , 則應(yīng)考 慮解列小電源線路 , 站內(nèi)有調(diào)相機(jī)應(yīng)解列調(diào)相機(jī) , 防 止自投在備用線路上造成非同期并列對小電源側(cè)造 成沖擊 。 如果采用等待預(yù)

10、先設(shè)定解列點的自動裝置 解列后自投 , 則應(yīng)認(rèn)真核算小電源支撐下備自投動 作延時時間和低電壓定值 , 當(dāng)?shù)碗妷涸o法滿足 靈敏度或延時過長 , 文獻(xiàn) 3提出采用主供電源斷路 器輔助觸點加無電流條件代替低電壓元件 。 如果必 須帶小電源合閘則應(yīng)考慮增加同期檢測功能 , 把 “ 同 期檢測” 作為自投條件 , 文獻(xiàn) 3提出利用線路重合 閘實現(xiàn)同期的方案 。(3 站內(nèi)無功補償電容器的處理問題電容器保護(hù)如果設(shè)有低電壓保護(hù) , 則當(dāng)主供電 源消失時 , 低電壓保護(hù)應(yīng)先切除電容器 , 再合備用電 源 , 兩者應(yīng)考慮配合 ; 如果電容器未設(shè)低電壓保護(hù) , 則備自投應(yīng)先切除電容器 , 再合備用電源 。(4

11、母線上的接地變壓器和帶消弧線圈自投的 問題在備自投跳進(jìn)線開關(guān)同時 , 如果母線上有接地 變壓器帶消弧線圈 , 應(yīng)核算備自投動作后消弧線圈 的脫諧度 ; 如果存在諧振過電壓可能則應(yīng)切除接地 變壓器 。 110kV 及以上中性點有效接地的系統(tǒng)中 , 要防止備自投動作中對失去中性點接地的變壓器充 電和電源切換后上一電壓等級的系統(tǒng)失去有效的中性點接地 6。91鄭曲直 , 等 備用電源自投裝置設(shè)計 、 應(yīng)用的若干問題(5 斷路器拒動檢查和自動 (遠(yuǎn)方手動 復(fù)歸問 題斷路器拒動是指備自投動作邏輯正確 , 但由于 斷路器原因斷路器未動作 , 主供電源斷路器未斷開 或備用電源斷路器未合上 , 使備用電源裝置處

12、于等 待狀態(tài) 。 有兩種處理辦法 :一是保持跳合閘脈沖 , 裝 置不復(fù)歸 , 直到斷路器動作或人員干預(yù)整組復(fù)位進(jìn) 行重啟動 ; 二是裝置從發(fā)出跳合閘脈沖后計時一定出信號 。 :,動 , , 不能收回跳主供電源斷路器的跳閘令 , 造成主供電 源不能恢復(fù)和跳閘線圈燒毀 。一般來說 , 斷路器操 作回路中有跳閘自保持繼電器 , 備自投動作跳閘后 只要輸出跳閘脈沖 200ms 就可以啟動該繼電器 。 后要求廠家對備自投邏輯進(jìn)行完善 :發(fā)出主供電源 跳閘令 200ms 后及時收回 , 備用電源斷路器合閘失 敗后 , 應(yīng)具備斷路器拒動告警 、 備自投裝置自動復(fù)歸 和遠(yuǎn)方手動復(fù)歸功能 。(6 斷路器偷跳的處

13、理問題對母線無 PT 的變電站 , 啟動備自投有兩種辦 法 :利用進(jìn)線 PT 三相電壓分別經(jīng)進(jìn)線斷路器位置觸 點串連后代替母線 PT 電壓接入和利用斷路器位置 啟動備自投 。 筆者不建議采用斷路器位置啟動的方 式 , 該方式受直流電源的影響并且單一的斷路器輔 助觸點相對可靠性較差 , 容易因振動等造成備自投 誤動作 。(7 合閘過程中投入母聯(lián)保護(hù)問題對單母線分段接線進(jìn)線保護(hù) , 一般短延時跳分 段開關(guān) , 長延時跳進(jìn)線開關(guān) 。備用電源投到故障母 線上時 , 必須快速切除故障段母線 , 減小短路沖擊和 防止保護(hù)越級造成兩段母線停電 。 為此有的廠家生 產(chǎn)的備自投裝置在合閘過程前中就將母聯(lián)開關(guān)速斷

14、 保護(hù)短時投入 , 這樣當(dāng)備用電源投到故障母線速斷 保護(hù)時就會快速切除 。 這種設(shè)計相當(dāng)于母聯(lián)保護(hù)雙 重化 , 對防止事故擴(kuò)大有積極作用 , 但備自投必須引 入母聯(lián)電流 , 其接線和邏輯復(fù)雜 , 實際運行動作表明 該方式的相對可靠性差 。我們認(rèn)為 , 如果站內(nèi)可以 利用母線保護(hù)或母線后備保護(hù) (如主變復(fù)合電壓閉 鎖過流等 出口觸點閉鎖備自投 , 則不必增設(shè)母聯(lián)速 斷 ; 如果不便利用母線保護(hù)或母線后備保護(hù) (如主變 復(fù)合電壓閉鎖過流等 出口觸點閉鎖備自投 , 則必須 考慮合閘過程中投入母聯(lián)保護(hù)來避免事故擴(kuò)大 。(8 備用電源的 PT 斷線監(jiān)視功能備用電源的線路 PT 斷線或保險熔斷將使檢有 壓

15、條件為假 , 造成備自投啟動后自投失敗 。 因此 , 備 用電源線路 PT 斷線監(jiān)視功能十分重要 。原理上發(fā) 生三相 PT 斷線或只裝設(shè)單相 PT 時 , 斷線與對側(cè)停 , 所以應(yīng)同時監(jiān)視 PT , 但從根本上來講, 應(yīng)考慮各級備自 投間的關(guān)系 。 原則上高電壓等級 、 高可靠性 、 影響面 大的備自投先動作 , 低電壓等級的 、 低可靠性 、 影響 面小的備自投按躲過上級備自投整定 。但是 , 低電 壓等級線路事故率高 , 在可靠性要求很高的情況下 , 為了縮短延時 , 筆者主張各備自投可以同時動作 , 并 且從運行方式上考慮避免多級備自投順序自投 。 例 如 :昆明供電局 1999年世界園

16、藝博覽會的場地供電 工程中 , 有 220kV 變電站進(jìn)線 、 220kV 變電站 110 kV 母線 、 110kV 變電站進(jìn)線 、 110kV 變電站 35kV 母線 、 用戶 35kV 進(jìn)線 、 380V 母線備自投共六級備 自投 。 按照常規(guī)配合 ,380V 母線備自投將延時 6s 動作 , 這對連續(xù)供電造成極大影響 。因此 , 采取 110 kV 到 380V 全部分列運行 , 全部采用橋開關(guān)備自投 方式 , 這樣任何一個電壓等級故障 , 下級所有備自投 同時動作 , 只要 4級備自投中任何一套備自投動作 成功 , 均可以在 12s 內(nèi)恢復(fù)供電 。3 備自投自適應(yīng)功能的實現(xiàn)備自投的動

17、作邏輯與變電站的運行方式密切相 關(guān) , 傳統(tǒng)備自投在運行方式調(diào)整后人員必須現(xiàn)場改 動聯(lián)線或整定邏輯控制字 。 隨著大量變電站采用無 人值班 , 給運行增加了大量的工作 , 備自投根據(jù)系統(tǒng) 運行方式變化自動選擇適當(dāng)?shù)膭幼鬟壿嬕呀?jīng)成為必 要的功能 。 從原理上講 , 只要引入有關(guān)的全部開關(guān) 狀態(tài)自動識別當(dāng)前運行方式 , 啟動相應(yīng)的充電條件 即可 。 在目前微機(jī)備自投的基礎(chǔ)上針對不同運行方 式準(zhǔn)備多套自投方案是可行的 。以內(nèi)橋接線為例 (接線如圖 1 , 裝置對應(yīng)橋備自投和進(jìn)線備自投運 行方式啟動不同的充電條件 (如圖 3 , 采取不同的 動作邏輯 (圖 4 :充電條件 1:橋自投 1D L 、 2

18、D L 合閘 , 進(jìn)線 、 各供一段母線 , 橋開關(guān) D L 分閘熱備用 。充電條件 2:進(jìn)線 2主供 , 進(jìn)線 1熱備用 ,1D L 分 閘 ,2D L 合閘 。02繼電器充電條件 3:進(jìn)線 1主供 , 進(jìn)線 2熱備用 ,2D L 分閘 ,1D L 合閘 。 Fig. 3 Logic of charging condition圖 4 不同充電條件下的動作邏輯Fig. 4 Diagrams of the actuating logic underdifferent charging conditions 對其他接線方式下的備自投原理也可以類似處 理 , 例如 :擴(kuò)展內(nèi)橋接線的旁路斷路器備自投

19、; 線路 、 變壓器組接線的母線相鄰備自投 ; 單母線分段接線 的分段備自投等 。4 結(jié)束語, 、 更靈 。備自投的邏輯簡單 , , 如何不斷提 高備自投的動作成功率和可靠性 , 仍然需要不斷總 結(jié)經(jīng)驗 , 對各種問題深入研究 , 提高可靠性 , 保證電 網(wǎng)安全運行 。 參考文獻(xiàn) :1 D L400-91繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程 S.能源部 ,1991.2 D L T 526-93靜態(tài)備用電源自動投入裝置技術(shù)條件S.電力工業(yè)部 ,1993.3 王鳳華 , 黃海 . 列西變 110kV 系統(tǒng)備用電源自投方案研究 J.電力自動化設(shè)備 ,2000,20(6 :53-55.4 崔家佩 , 孟慶炎

20、 , 陳永芳 , 等 . 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動裝置整定計算 M.北京 :中國電力出版社 ,1999.5 電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算暫行規(guī)定 Z.能源部 ,1987. 6 要煥年 , 曹梅月 . 電力系統(tǒng)諧振接地 M.北京 :中國電力出版社 ,2000.收稿日期 : 2002208206; 修回日期 : 2002212224作者簡介 :鄭曲直 (1971- , 男 , 大學(xué)本科 , 從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 及自動化方面的工作 ;程 穎 (1977- , 女 , 大學(xué)本科 , 從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 及自動化方面的工作 。A summ arization on design and application of backup pow er switchover unitZHE NG Qu -zhi ,CHE NG Y ing(K unming P ower Supply Bereau in Y unnan Pronvince , K unming 650011,China Abstract : This paper studies several problems on design and application of backup power switchover unit , gives s ome principles of the designand the appl