一種智能變電站測控裝置自動化并列設計的探討

（國網河南省電力公司許昌供電公司，河南 許昌 461000）

一種智能變電站測控裝置自動化并列設計的探討

張 維 郝雁翔 劉 航

（國網河南省電力公司許昌供電公司，河南 許昌 461000）

隨著變電站智能化的不斷發展，其測控裝置除了能夠實現測量電壓的幅值、斷路器、刀閘等點遙信外，并希望能夠實時測量兩段母線電壓的相位等，以MMS報文等方式上送后臺和遠動，從而實現裝置或監控的自動核相，以達到準同期合閘的目的。

自動并列；智能變電站；核相；同期合閘

目前電力系統中實現不同電網同期并列的技術早已廣泛運用，但常規變電站中大多使用的是專用同期并列裝置實現同期合閘。然而通常在變電站中往往不專門裝設該裝置，當變電站分別接于兩段母線的兩條進線需要核相，或同一變電站兩段母線需要核相時，一般采用測量兩段母線的PT二次電壓是否同相位來進行核相。若需要同期合閘則采用人工測量方式，利用萬用表在電壓并列柜進行核相，核相無誤后，才允許一次設備并列運行。

雙母線接線示意圖如圖1所示。

單母線接線示意圖如圖2所示。

在這個工作中，存在著許多弊端：（1）人員浪費：繼電保護人員必須到達現場，這與電力系統運維一體化大檢修體系明顯滯后。（2）送電時間長：需要辦理工作許可和終結手續。（3）安全隱患多：繼電保護人員需要現場確認二次電壓線的端子排接線位置，甚至需要查看圖紙，并有現場工作人員確認測量結果，增加人為不安全因素。（4）測量的局限性：只有測量時現場的部分人員能夠短時看到，并且不能同時測量三相的同相性。后臺機的電壓顯示是通過公共測控屏將電壓傳送至后臺的，且僅能顯示電壓的幅值，不能比較電壓的相位。

1 智能變電站測控裝置自動化并列設計

1.1 設計思路

根據電力系統運行情況的需要，有時候需要將兩段母線并列運行。為避免并列瞬間產生較大的沖擊電流和沖擊功率，變電站運行人員需了解并列兩段母線的電壓情況，只有當并列的兩段母線電壓符合并列條件時才可以進行并列操作。

圖1

圖2

圖3

因此需測量兩段母線的三相電壓，并計算兩段母線電壓的幅值差﹑相角差﹑頻差﹑頻率變化率等，如圖3所示。

這些量以報文形式上送后臺和遠動，其性質類似于保護測量值。通信規約可以是103（常規變電站）或IEC61850（數字化變電站）。方便運行人員實時了解兩段母線電壓情況，從而為設備并列運行提供技術支持。該設計創新點在于實時監視兩段母線電壓情況，結合斷路器合閘時間等參數以實現并列自動化。

1.2 設計基礎

常規變電站中，I母PT電壓和II母PT電壓輸出57.7V的模擬量傳輸到電壓并列屏，在經過人工測量核相后滿足同期條件后，經母聯斷路器實現同期合閘，其工作原理如圖4所示。

目前智能變電站中I母PT電壓和II母PT電壓的數字量上傳至SV（采樣值）網，經過公共測控裝置分配給后臺母聯保護裝置，在測控裝置上監測電壓的同期情況，以判斷是否滿足同期條件，若滿足，經合母聯開關達到同期合環。其工作原理如圖5所示。

1.3 設計原理

基于智能變電站目前狀況，通過采集的交流電壓經自動化并列測控裝置CPU的邏輯計算，對兩段電壓的幅值﹑相角﹑頻率進行差量計算，如每周波采20個采樣點即一毫秒采樣一次，若幅值差ΔU﹑相角差ΔΦ﹑頻率差Δf ，滿足假定條件ΔU＜10%U﹑ΔΦ＜30°﹑Δf≤0.5Hz，允許并列則開出合閘命令，經GOOSE（動作信號）網傳至母聯智能終端箱（操作箱）滿足母聯合閘條件，實現同期合閘，同時將電壓﹑頻率及差量上傳后臺并報“滿足同期”信號。反之若不滿足假定條件，則不開放合閘命令，不允許同期合閘，同時報后臺“不滿足同期”信號。其原理如圖6所示。

圖4

圖5

圖6

2 設計預期效果

本設計解決目前變電站兩段母線并列操作時的一些弊端：（1）人員浪費：繼電保護人員必須到達現場，這與電力系統運維一體化大檢修體系明顯滯后。（2）送電時間長：需要辦理工作許可和終結手續。（3）安全隱患多：繼電保護人員需要現場確認二次電壓線的端子排接線位置，甚至需要查看圖紙，有現場工作人員確認測量結果，增加人為不安全因素。

（4）測量的局限性：只有測量時現場的部分人員能夠短時看到，且不能同時測量三相的同相性。

[1]徐東，張振楠.一體化信息平臺技術在智能變電站中的應用研究[J].中國科技成果，2011.

[2]李光穎.智能變電站系統的探討[J].機械制造與自動化，2002.

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