一種基于總線結構的多間隔檢同期方法

陸強勝，劉 俊

(南京南瑞繼保電氣有限公司，江蘇 南京 211102)

0 引言

變電站斷路器檢同期合閘是用于斷路器兩側交流電源并網的重要技術措施。并網點兩側電源的電壓差、頻率差和相角差在允許值范圍內才允許進行合閘。對于綜合自動化變電站，檢同期是通過各個間隔的測控裝置實現的，由于沒有后備的檢同期設備，一旦測控裝置發生故障則無法實現同期合閘。對于傳統變電站，檢同期合閘有兩種解決方案：一是每個間隔均配置獨立的檢同期繼電器和表計，這種方案成本較大；二是全站配置集中式的自動準同期裝置，這種方案同期點數受限制，不夠靈活。為了解決以上出現的問題，本文提出一種基于總線結構，通過配置一臺公用檢同期裝置，各間隔配置同期選擇繼電器的檢同期方法。該方法既可以作為綜合自動化變電站檢同期的后備，也可以用于國內外傳統變電站的檢同期，該方法不僅經濟，而且接入間隔數量沒有限制，更加靈活方便[1-3]。

1 總線結構示意圖

采用總線結構的多間隔檢同期是基于將各間隔檢同期所需要的兩側檢同期電壓、同期投入、同期閉鎖信號等要素通過總線傳輸至公用屏的檢同期裝置，同期條件滿足后同期裝置輸出允許合閘命令，通過總線再傳輸給各個間隔。為保證同一時刻僅有一個間隔投入。其他間隔完全隔離且避免產生寄生回路，需要在各間隔配置同期選擇繼電器，起到隔離和閉鎖作用[4-5]，總線可以采用電纜或者屏頂小母線。總線結構示意如圖1。

圖1 總線結構示意圖

2 多間隔檢同期實現方法

2.1 間隔選擇回路

多間隔檢同期回路設計中，最重要的一點是保證同一時刻只有一個間隔投入檢同期功能，在選定的間隔投入同期時，自動斷開其他間隔的同期回路，保證回路的唯一性，不會產生寄生回路。回路設計如圖2所示。

圖2 同期間隔選擇回路

如圖2所示，每個間隔配置一個檢同期選擇把手SW1和一個同期選擇繼電器K1,該繼電器是自保持繼電器，由動作線圈和復歸線圈組成，電源由公用屏提供。電源總線在兩個相鄰間隔之間串接K1的常閉接點，以保證同一時刻只有一個間隔能操作。下面以間隔2為例進行說明，當間隔2的斷路器進行檢同期合閘操作時，首先，將該間隔的同期選擇把手切換到“檢同期”位置，由于此時斷路器在分閘位置，常閉接點閉合，K1繼電器動作，K1的常閉接點1-2打開，斷開接在總線后面間隔的正電源；K1的常閉接點3-4打開，斷開總線前面間隔的負電源，從而保證電源回路只給間隔2供電，其他間隔均無電源，不會動作。下一步，運行人員操作該間隔的分合閘把手進行合閘操作，此時將啟動公用檢同期裝置的檢同期條件判別，條件滿足后，斷路器完成合閘，此時需要將同期把手切換到“不檢同期”位置，使K1繼電器復位到初始狀態，準備進行其他間隔檢同期合閘操作[6-9]。

該回路設計特點說明：①正電源總線不需要串接末尾間隔K1的常閉接點，無需串接首個間隔K1的常閉接點；②繼電器K1啟動回路中串接斷路器的分閘位置作為聯鎖，可以防止運行人員操作錯誤間隔或者誤操作；③同期繼電器采用自保持型的目的是當合閘操作完成后，通過返回把手位置使繼電器復位，如果繼電器不復位，其他間隔將不能進行檢同期合閘；④如果采用自復歸的單線圈重動繼電器，當斷路器合上后，常閉接點打開，檢同期選擇繼電器返回。此時檢同期把手還在檢同期位置，如果把手不返回，按要求不能進行下一次操作，該情況下檢同期選擇把手需配置鑰匙和鎖，整站配置一把鑰匙且只能在“不檢同期”位置才能取出，已達到強制運行人員操作完成后將把手位置返回的目的。

2.2 檢同期輸入輸出回路

為了保證系統穩定運行，對斷路器進行同期合閘操作時，必須考慮兩側電壓之間是否滿足同期條件，以避免可能會給電網帶來的振蕩和沖擊，在同期條件比較中，一般選取斷路器兩側的母線電壓和線路電壓的同相二次電壓進行比較，不但要滿足電壓差、頻率差、相角差的要求，還要滿足頻率滑差的要求，因此母線電壓和線路電壓輸入是必要條件。當母線無壓、線路無壓和電壓空開輔助接點任一條件滿足時，即閉鎖檢同期。僅當同期條件均滿足時，才能輸出合閘命令。多個間隔共用一臺檢同期裝置時，需要對各個間隔的輸入輸出進行有效隔離，檢同期輸入輸出回路設計如圖3。

圖3 同期輸入輸出回路

如圖3所示，各個間隔的輸入輸出信號經過繼電器K1的常開接點接入控制總線。輸入信號包括：線路電壓、母線電壓、檢同期投入、檢同期閉鎖信號；輸出信號包括：同期條件滿足允許合閘命令。當某個間隔選擇檢同期操作時，該間隔的繼電器K1接點閉合，將該間隔的輸入信號通過總線傳送給公用屏的檢同期裝置，同期條件滿足時，檢同期裝置發出允許合閘命令，通過總線傳送給該間隔合閘回路，完成斷路器檢同期合閘操作。

該回路設計特點說明：①對于雙母線或者一個半主接線方式，線路電壓或母線電壓需要在本間隔進行選擇，再上送到總線；②設置檢同期投入信號，取自同期選擇繼電器的常開接點，用于啟動檢同期裝置；③同期閉鎖信號由本間隔母線無壓、線路無壓和電壓空開輔助接點串聯，任一電壓失壓即閉鎖檢同期裝置[10-13]。

3 工程應用實例

案例1：2018年，埃及某220 kV綜合自動化變電站，主接線方式為雙母線。220 kV系統包含6條線路和1個母聯間隔，每個間隔均配置間隔測控單元(bay control unit，BCU)和模擬主接線(mimic single line diagram，MIMIC)控制，根據該地區技術規范要求，開關控制分為5級：第1級是調度控制；第2級是變電站后臺控制；第3級是BCU控制；第4級是MIMIC控制；第5級是就地控制。技術規范要求當BCU故障退出運行后，需配置后備的檢同期裝置。

案例2：2019年，埃及某66 kV傳統變電站，主接線方式為雙母線。66 kV系統包含13條線路和1個母聯間隔，每個間隔僅配置模擬主接線控制，沒有間隔測控單元控制，全站配置一套遠程終端單元(remote terminal unit，RTU)。根據規范要求，控制分為4級：第1級是調度控制；第2級是RTU控制；第3級是MIMIC控制；第4級是就地控制；技術規范要求全站配置一套公用的檢同期裝置。

以上兩個案例均采用本文提出的檢同期方法，在220 kV和66 kV的公用屏內各配置一臺檢同期裝置，線路和母聯間隔控制屏均配置一個檢同期選擇把手和自保持繼電器，由于當地規范不允許設置屏頂小母線，故總線采用電纜方式。以上方案已在現場投運，運行良好。

4 結語

本文從總線結構、間隔選擇回路、檢同期輸入輸出等方面論述了如何采用總線方式實現多間隔檢同期的方法，得出結論如下：

1)公用檢同期裝置可以安裝在公用屏內，也可以安裝在任一間隔控制屏內；

2)為提高總線的可靠性，建議優先選擇屏頂小母線，其次是電纜連接方式；

3)繼電器可以選擇自保持繼電器也可以選擇自復歸的單線圈重動繼電器，接點要求至少9副常開和2副常閉，輸出接點的參數常規配置即可。建議優先選擇自保持繼電器。