基于過程層SV和GOOSE網絡的站域備自投應用

薛健斌,羅奕飛

(珠海供電局,廣東 珠海 519000)

基于過程層SV和GOOSE網絡的站域備自投應用

薛健斌,羅奕飛

(珠海供電局,廣東 珠海 519000)

在20 kV環形母線接線方式的數字化變電站中,采用一種基于過程層SV和GOOSE網絡的站域備自投裝置,可自動實現主變負荷均分的備自投邏輯功能,以及智能判別全站負荷情況,按預先設定的負荷優先等級自動啟動切除20 kV負荷,實現智能站域控制功能。

過程層SV和GOOSE網絡;站域備自投;環形接線變電站

1 前言

在電力系統中,作為提高供電可靠性的重要措施,備用電源自動投入裝置 (簡稱備自投)被廣泛采用。基于IEC 61850標準的數字化變電站的備自投裝置,通過過程層SV網絡來完成電流、電壓數據的采集,利用GOOSE網絡來傳輸開關位置、閉鎖量、開關跳合閘GOOSE信息[1],從而以網絡化的方式來實現站域備自投的控制功能。本文詳細介紹了一種基于過程層SV和GOOSE網絡的站域備自投裝置,在20 kV母線為環形接線方式的數字化變電站的應用與實施。

2 變電站一次接線方式

琴韻數字化變電站的20 kV一次接線方式最終為單母線8分段環形接線方式,共分Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb、Ⅲa、Ⅲb、Ⅳa和Ⅳb共 8段母線, 每臺主變變低均采用雙臂進線。首期建設Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb共4段母線,形成單母線4分段環形接線;20 kV中性點采用小電阻接地方式,每臺主變變低均裝設一套小電阻接地裝置。首期建設的一次接線方式如下圖：

圖1 一次接線圖

3 站域備自投裝置的功能及配置

琴韻站采用的20 kV站域備自投裝置,支持IEC-61850通訊規約,支持GOOSE開入、開出以及聯切功能。可與電源進線或變低開關配置的智能保護裝置相配合,實現單母線分段及其他擴展方式的備用電源自投邏輯,自動實現主變負荷均分功能;并在備自投動作后,自動判別全站負荷情況,按預先設定的負荷優先等級自動啟動切除20 kV負荷,并通過檢測主變負荷情況和所有20 kV饋線的實時負荷情況,防止欠切負荷和過切負荷的情況,以實現智能站域控制功能。

本期配置實現兩個分段斷路器的備用電源自投功能,包括四種備自投方式。方式1和2：對應通過分段1(1DL)斷路器實現ⅠA母和ⅡB母互為暗備用的兩種動作方式。方式3和4：對應通過分段2(4DL)斷路器實現ⅠB母和ⅡA母互為暗備用的兩種動作方式。

4 站域備自投裝置的軟件邏輯原理

站域備自投裝置通過SV網絡獲取母線三相電壓及主變變低斷路器電流。通過過程層GOOSE網絡獲取變低斷路器位置、合后位置,主變閉鎖自投等開關量。并通過GOOSE網絡發出自投跳電源、合分段開關命令,完成自投過程。以IAIIB分段備自投邏輯的方式1和方式2為例,IBIIA分段備自投邏輯的方式3和方式4的軟件邏輯原理類同：

4.1 IA-IIB分段備自投邏輯-方式1

當IA-IIB兩段母線分列運行時,裝置選擇IA-IIB分段備自投方式。方式1為IA母線失壓,分段1自投方式。

1)充電條件

a IA、IIB段母線三相有壓,

b 2DL、6DL在合位;1DL在分位。

經備自投充電時間后充電完成。

2)放電條件

a“自投方式1投入”控制字或軟壓板、或“分段1自投投入”硬壓板退出。

b DL在合位,經短延時。

c IA、IIB段母線均無壓 (三相電壓均小于無壓起動定值),延時15”。

d本裝置沒有跳閘出口時,手跳或遙跳2DL或6DL。

e 1#變分支1、2#變分支2過流保護閉鎖自投,1#接地變或2#接地變閉鎖自投。

f IA母線三相PT斷線,延時15”。

g 1DL、2DL、6DL跳位異常。

h 2DL開關拒跳。

3)備自投動作邏輯

a當充電完成后,ⅠA母無壓 (三相電壓均小于無壓起動定值),2DL無流,ⅡB母有壓(任一相電壓大于有壓定值)起動,經延時跳開2DL。確認2DL跳開后,且ⅠA母無壓 (三相電壓均小于無壓合閘定值)再經延時合上1DL。

b 1DL合上后,檢測5DL和6DL電流之和是否大于2#變過負荷定值,若大于,則減載功能投入,根據整定的負荷出線重要等級,從低到高依次聯切IA、IIA、IIB母上的負荷,直到5DL和6DL電流之和小于2#變過負荷定值的95%或各負荷出線均動作后,過負荷減載才退出,下次備自投動作后才能再次投入。

4.2 IA-IIB分段備自投邏輯-方式2

1)充電條件

a IA、IIB段母線三相有壓,

b 2DL、3DL、6DL在合位;1DL在分位。

經備自投充電時間后充電完成。

2)放電條件

a“自投方式2投入”控制字或軟壓板、或“分段1自投投入”硬壓板退出。

b 1DL在合位,經短延時。

大賽的題目都是面對當前的實際問題，結合最前沿的技術和主流技術的發展趨勢，對軟件進行設計和開發，學生在實際參賽過程中，會通過各種手段去學習最新最前沿的技術方法，對問題進行解決，從而進一步提升了學生學習新技術的能力[4]。

c IA、IIB段母線均無壓 (三相電壓均小于無壓起動定值),延時15”。

d本裝置沒有跳閘出口時,手跳或遙跳2DL或6DL。

e 1#變分支1、2#變分支2過流保護閉鎖自投,1#接地變或2#接地變閉鎖自投。

f IIB母線三相PT斷線,延時15”。

g 1DL、2DL、6DL跳位異常。

h 6DL開關拒跳。

i 3DL開關分位 (IA上無接地變)。

3)備自投動作邏輯

a當充電完成后,IIB母無壓 (三相電壓均小于無壓起動定值),6DL無流,IA母和IB母有壓(任一相電壓大于有壓定值)起動,經延時跳開6DL和#2接地變。如果5DL此時在合位,則跳開5DL。

b確認6DL跳開后,且IIB母無壓 (三相電壓均小于無壓合閘定值)再經延時合上1DL。

c如果裝置發出跳開5DL的命令,則確認5DL跳開后,IIA母無壓 (三相電壓均小于無壓合閘定值)再經延時合上4DL。

d 1DL或4DL合上后,檢測2DL和3DL電流之和是否大于1#變過負荷定值,若大于,則減載功能投入,根據整定的負荷出線重要等級,從低到高依次聯切IA、IB、IIA、IIB母上的負荷,直到2DL和3DL電流之和小于1#變過負荷定值的95%或各負荷出線均動作后,過負荷減載才退出,下次備自投動作后才能再次投入。

5 關鍵技術特點與使用效果

1)基于過程層SV網絡的采樣,提高了站域備自投裝置采樣值的精度,線性度以及實現了數據的全站共享。由于從電子式互感器直接獲得數字量,避免了電磁干擾對模擬量采樣的影響。電子式互感器通過光纖將4K/S～5K/S采樣數據發送至間隔合并單元裝置。合并單元合并后上送過程層SV網絡實現采樣數據的全站共享。[2]

2)擁有強大的GOOSE功能,不需要電纜即可實現間隔層裝置間的聯絡和配合。集中式站域備自投裝置與各間隔保護裝置或智能終端相互配合,通過過程層網絡交互信息,實現變電站運行方式的實時判別和跨間隔的相互閉鎖。

3)在一臺集中式裝置上實現了備自投功能,過負荷減載功能,同時還集成接地方式切換功能,可替代現有的已使用的各種備自投、過負荷聯切等裝置或系統。既節約了變電站建設成本,又提高了電網運行可靠性和負荷分配的合理性。

4)由于系統采用的是過程層獨立組網模式,所以方案不會因為變電站規模擴大或主接線方式的改變而改變,具有良好的可擴展性,特別適用于大規模復雜主接線變電站的建設,為站域控制技術在智能化變電站中的應用提供了范例。

6 結束語

本文闡述了一種基于過程層SV和GOOSE網絡的站域備自投在環形母線接線變電站的應用,該站域備自投裝置適用于各種大規模復雜主接線方式的變電站,基于變電站級控制策略,實現了站域控制功能,動作性能實時性、可靠性高。在數字化變電站中具有極大的使用和推廣意義。

[1] 劉國偉.數字化變電站過程層組網技術的探討 [J].廣東電力,2011,24(10)：42-45.

[2] 王根元,韓法玲,高莉,等.基于電子式組合互感器的網絡化備自投 [J].電力系統保護與控制,2011,39 (15).

Application of Substation Backup Power Automatic Switching Based on SV and GOOSE Network of Process Layer

XUE Jianbin,LUO Yifei

What apply a backup power automatic switching that based on SV and GOOSE network of process layer in a 20 kV loop-busbar scheme digital substation can achieve load sharing of main transformer automatically, analyze circumstances of loads intelligently,cutoff 20 kV loads in terms of pre-setting loads priorities,and achieve intelligent control in substation.

SV and GOOSE network of process layer;substation backup power automatic switching;loop-busbar scheme substation

TM76

B

1006-7345(2014)03-0084-03

2013-10-11

薛健斌 (1979),男,珠海供電局,長期從事繼電保護專業現場維護和管理工作 (e-mail)dott2000@sohu.com。

羅奕飛 (1972),男,珠海供電局,長期從事繼電保護專業管理工作 (e-mail)749192287@qq.com。