一種新穎的母聯備自投邏輯方法

文化賓 宋永端 李 蕊 馬小平

(1.北京交通大學電子信息工程學院,北京 100044;2.中科華核電技術研究院有限公司北京分公司,北京 100086)

0 引 言

隨著經濟的發展和科學技術的進步,人們對于電力系統的可靠性要求越來越高。目前,提高電力系統供電可靠性的方法主要有以下幾種:一是采用環網供電,此種方式使得供電可靠性大大提高,但多級環網對系統穩定不利,在中、低壓電網中較少采用;另一種提高供電可靠性的方式是采用雙電源供電方式,由此將帶來繼電保護配合困難等問題。故此,電網供電普遍采用單路供電,當主工作電源出現故障不能正常供電時,由備用電源自動投入裝置(簡稱備自投)將負荷自動切換到另一路備用電源系統中[1-3]。這種電源切換原則是由備自投的邏輯功能確定,備自投的邏輯功能的完善是保證供電的連續性和可靠性的必要條件[4]。

根據電力系統一次接線方式的不同,備自投可分為:母聯(分段)備自投、橋開關備自投、進線備自投、變壓器備自投、均衡負荷母聯備自投等多種形式[5]。

本文主要對單母分段系統各種形式的開關變位進行分析,探討了傳統母聯備自投邏輯,指出了其中存在的一些不足,針對這些問題,提出新的母聯備自投邏輯,通過分析表明,該備自投邏輯能夠有效地避免這些問題。

1 單母分段系統

常用的單母分段系統有:進線橋接線系統、出線分段系統兩種。進線橋接線系統是指變電站有兩條或兩條以上的進線,出線分段系統是指變電站有兩臺或兩臺以上的變壓器,每臺變壓器各帶一段母線。由于進線橋接線系統和出線分段系統采用同種類型的備用電源自動投入裝置,因此把橋接線系統也按單母分段系統分析。

1.1 橋接線系統

進線橋接線系統的典型接線示意圖如圖1所示。

系統說明:系統正常運行時,1#主變由進線 1供電,2#主變由進線 2供電,1DL、2DL、4DL、5DL處于合閘位置,3DL處于分閘位置,兩段母線分別獨立運行。當進線 1線路故障(如圖2所示,d1點故障),對側開關跳開,1母失壓,此時由裝在 3DL上的備用電源自動投入裝置動作依次跳開 1DL,合 3DL,1#主變恢復供電;當進線 2線路故障,對側開關跳開,2母失壓,此時由裝在 3DL上的備用電源自動投入裝置動作依次跳開 2DL,合 3DL,2#主變恢復供電。

以下分析是以 1DL和 4DL的開關變位為例,假定圖1的進線分段系統發生接地故障,如圖2所示。

圖1 進線分段系統示意圖

根據 DL/T526-2002靜態備用電源自動投入裝置技術條件[6]的要求,當 d2或 d3點故障時,1DL跳開,3DL不應該合閘;當 d4點故障或 1#主變內部故障時,4DL跳開,3DL不應該合閘,若 4DL開關失靈,1DL作為 4DL的后備保護動作,3DL不應該合閘;當手動或遠方操作跳開 1DL時,3DL不應該合閘;當 1#PT或2#PT進行檢修時,手動合 3DL,二次系統的 PT并列裝置發出 PT并列指令,使得PT二次側在小母線側并列,1#主變或 2#主變的保護裝置不至于因為失壓造成誤動作、誤報警。

圖2 進線分段系統故障示意圖

1.2 出線分段系統

出線分段系統的典型接線示意圖如圖3所示。

系統說明:系統正常運行時,1DL、2DL處于合閘位置,3DL處于跳閘位置,兩條母線獨立運行。當 1#主變故障,母線失壓,則由裝在母聯柜上的備用電源自動投入裝置動作依次跳開 1DL,合3DL,1母恢復供電;當 2#主變故障,則由裝在母聯柜上的備用電源自動投入裝置動作依次跳開2DL,合3DL,2母恢復供電。

以下分析是以1DL的開關變位為例,假定圖3的出線分段系統發生接地故障,如圖4所示。

根據 DL/T526-2002靜態備用電源自動投入裝置技術條件[6]的要求,當 d1點故障時,1DL跳開,3DL不應該合閘;當 d2、d3點或變壓器內部故障,1#主變差動保護動作,跳開 1DL開關,此時 3DL合閘,1母恢復供電;當手動或遠方操作跳開 1DL時,3DL不應該合閘;當 1#PT或 2#PT進行檢修時,手動合 3DL,二次系統的 PT并列裝置發出PT并列指令,使得PT二次側在小母線側并列,1#主變、2#主變或出線部分的保護裝置不至于因為失壓造成誤動作、誤報警。

2 單母分段系統的備自投邏輯

圖5為單母分段系統的常規備自投邏輯圖,分為充、放電邏輯,跳閘邏輯和合閘邏輯三部分,在此僅討論跳閘邏輯。

如圖5所示,當備用電源自動投入裝置充電完成后,檢測到1母無壓、無流或 2母無壓、無流,經過跳閘延時,跳開失電開關。

該邏輯對于圖2的 d 1點故障、圖4的 d2、d3點故障,可以很好的完成備自投功能,恢復 1母供電,提高系統的供電可靠性。但對于圖2的 d 2、d3點故障和圖4的 d1點故障,由于備自投動作 3DL合閘后故障仍然存在,則會出現 3DL再次跳開的現象,對系統造成沖擊。要解決這個問題,對于圖2所示的系統,進線保護和變壓器高后備、差動保護都需配置“保護跳閘閉鎖備自投”功能(保護裝置需提供一付繼電器輸出接點或外擴繼電器,該接點接至備用電源自動投入裝置的“閉鎖備自投”開入點,用于實現相應保護動作后閉鎖備自投功能)。

圖5 單母分段備自投邏輯

對于圖4所示的系統,主變的低后備保護也要配置“保護跳閘閉鎖備自投”功能(保護裝置需提供一付繼電器輸出接點或外擴繼電器,該接點接至備用電源自動投入裝置的“閉鎖備自投”開入點,用于實現主變低后備保護動作閉鎖備自投功能)。

另外,手跳 1DL或 2DL開關時,備用電源自動投入功能也會啟動,合 3DL。要解決這個問題,需要把 1DL和 2DL的手動跳閘接點接至備用電源自動投入裝置的“閉鎖備自投”開入點;保護裝置還需提供一付獨立的繼電器輸出接點,接至“閉鎖備自投”開入點,實現遠方操作跳開 1DL或 2DL時閉鎖備自投功能。

如上所述,常規的備自投邏輯需要增加保護的出口繼電器和施工電纜,增加了不同屏柜之間的電纜連線,提高了工程造價,同時,給現場運行人員帶來操作麻煩。

如果在圖5所示的備自投的跳閘邏輯中增加相應 1DL或2DL的跳閘位置接點閉鎖備自投,即可避免上述問題。這種新思路的備自投邏輯圖如圖6所示。

對于圖2的 d1點故障,對側斷路器跳開,1母無壓無流,由于1DL在合閘位置,備用電源自動投入裝置動作,首先跳開 1DL,切除故障點,再合 3DL,1母恢復供電;對于圖2的 d2、d3點故障(絕大部分都是永久性故障),1DL跳開,1母無壓、無流,但由于 1DL已經在跳位,因此備用電源自動投入裝置不動作;當手動跳開1DL開關后,1母無壓、無流,但由于 1DL已經在跳位,因此備用電源自動投入裝置不動作。

對于圖4的 d 1點故障,1DL跳開,1母無壓、無流,但由于1DL已經在跳位,因此備用電源自動投入裝置不動作;如果 d2、d 3點故障,主變差動動作,如果差動動作同時跳高、低壓側開關,則由于 1DL已經在跳位,備用電源自動投入裝置不動作,但是如果差動動作僅跳開電源端(即高壓側)開關,則備用電源自動投入裝置動作后首先跳開主變低壓側開關,再合 3DL,1母恢復供電;當手動或遠方跳開 1DL開關后,1母無壓、無流,但由于 1DL已經在跳位,因此備用電源自動投入裝置不動作。

圖6 單母分段備自投新邏輯

3 結論

(1)本文對單母分段系統各種形式的開關變位進行分析,探討了傳統母聯備自投邏輯,找出其中存在的一些不足,主要表現在增加微機保護裝置出口接點和電纜連接等問題。

(2)通過對傳統備自投的跳閘邏輯中增加相應的斷路器位置接點閉鎖備自投,不僅可以很方便實現遠方或手動操作閉鎖備自投,還可以減少電纜連接,從而減少相應的投入。

[1] 崔家佩,孟慶炎,陳永炎,等.電力系統繼電保護與安全自動裝置整定計算[M].北京:中國電力出版社,1990.

[2] 楊新民,楊雋琳.電力系統微機保護培訓教材[M].北京:中國電力出版社,2000.

[3] 杜景遠,崔艷.微機備自投在濟南電網中的應用[J].繼電器,2001,29(9):40～42.

[4] 劉佐華.110 kV變電站備自投動作不成功原因分析及補救措施[J].電力系統保護及控制,2009,37(2):91～92.

[5] 國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護規定匯編[M].北京:中國電力出版社,2000.

[6] DL/T 526-2002靜態備用電源自動投入裝置技術條件[M].北京:中國電力出版社,2002.