新型智能备用电源自投装置
任祖怡,窦乘国,许华乔
(国电自动化研究院,江苏省南京市210003)
摘要:备用电源自投装置作为提高供电可靠性的一种有效手段,在变电站中得到广泛应用。
文中分
析了备用电源自投在实际应用中存在的问题,提出了一种新型的智能备用电源自投装置。
装置引入了“逻辑库”的设计思想,内部集成了大量的逻辑模块与时间继电器模块,可根据实际应用进行灵活组态。
装置根据组态的不同而自动配置定值,可同时投入多种备自投方式,并自动识别系统运行方式,选择相应的备自投方案。
关键词:备用电源自投;逻辑库;组态中图分类号:TM762.1
收稿日期:2002-12-04。
0 引言
随着社会经济的发展,城乡电网规模不断扩大,电网结构日趋复杂,这对保证变电站供电可靠性提出了越来越高的要求。
影响供电可靠性的因素很多,如变电站所处的地理位置、气候环境,站内一次、二次设备的可靠性,变电站的运行管理,合理的电网结构与完善的电网调度系统,以及完善的备用电源自投方案等。
其中备用电源自投(以下简称备自投)是提高供电可靠性的一种有效手段。
本文分析了备自投在实际应用中存在的问题以及解决办法,提出了一种新型的智能备自投装置,并介绍了其工作原理与基本功能。
1 备自投的几个特殊问题
对于备自投装置在实际应用中常见的几个问题,如对电压互感器断线的处理,联切电容器,合闸前或合闸后联切负荷,加速备自投,以及接点启动备自投等,本文不再细述,只对以下几个特殊问题进行讨论。
1.1 复杂接线与复杂方式
降压变电站的典型接线是2条进线、2台主变分裂运行或一运行一备用,但变电站接线种类繁多。
比如:有3台或更多主变,高压进线可能有3条或更多;高压侧双母接线;高压侧扩大内桥接线;低压侧分段开关兼做旁路开关等。
复杂的接线带来了多种复杂的备自投方式,这就要求备自投装置能自动识别系统运行方式,自动选择相应的备自投方案。
1.2 同期问题
有的备用对象(母线)和其他电源具有联络线。
若联络线连接的是小电源,则当工作电源失去后,母线电压将有一个下降的过程;若连接的是大电源,则母线电压不一定会下降。
对于这两种情况,一般的备自投方案是在隔离故障电源的同时联切联络线,然后再合闸(方案1),其缺点是可能导致损失一部分负荷,且不利于系统稳定。
对于前一种情况,还有一种方案是采用高段电压定值启动备自投跳闸,低段电压定值(检无压)启动备自投合闸(方案2),其缺点是由于无法可靠估计电压的下降速度,所以可能导致较长时间的停电。
因此,要求备自投装置具备自动准同期合闸功能(方案3),以最短的时间来恢复供电,且有利于系统稳定。
1.3 工矿企业变电站的备自投问题
工矿企业变电站低压侧往往有大量异步或同步电动机负荷,工作电源断开后,工作母线具有电动机的反馈电压(残压),且逐步衰减并移相[1,2]
,如果在备用电源与母线残压矢量差较大时合闸,电动机将流过很大的冲击电流,这很可能烧毁电动机。
因此,最好能在工作电源断开后,在备用电源电压与母线电压相角还未摆开时实现快速合闸,这一要求往往很难实现,解决此问题的方法是采用1.2节中所述的方案2或方案3,并结合低频或差压启动备自投。
2 备自投的逻辑分析
备自投逻辑尽管很复杂,但仍有规律可循。
一般说来,备自投的行为逻辑分为以下4个逻辑进程:
a .备自投充电。
当工作电源运行在正常供电状
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第27卷 第9期2003年5月10日 电 力 系 统 自 动 化Automation of Elect ric Pow er Sy stems
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态、备用电源工作在热备用状态(明备用),或两者均在正常供电状态(暗备用)时,备自投装置根据所采集的电压、电流及开关位置信号来判断一次设备是否处于这一状态,经过10s～15s延时后,完成充电过程。
b.备自投放电。
当备自投退出运行,工作断路器由人为操作跳开,备用断路器不在备用状态,断路器拒跳、拒合,备用对象故障等不允许备自投动作的情况下,将备自投放电,使其行为终止[3]。
c.备自投充电后,满足其启动条件,经或不经延时执行其跳闸逻辑(可能断路器已跳开),跳闸对象可能有多个。
d.备自投执行完跳闸逻辑后,满足其合闸条件,经或不经延时执行其合闸逻辑,合闸对象也可能有多个。
3 智能型备自投实现方案
在上述分析的基础上,笔者提出了一种新型的备自投实现方案。
这一新方案的核心是一台智能备自投装置,该装置利用现有的微机保护硬件平台加以改进,提供足够的模拟量输入、开关量输入与独立开出。
该装置在软件设计上引入了“逻辑库”的设计思想,设计了多种逻辑模块与时间继电器模块,可在组态时任意调用,逻辑模块包括三/单相检有压模块、检无压模块,过流、欠流模块,低频模块,差压模块,检同期模块,开关量逻辑模块,过负荷联切模块,电压互感器断线检查模块等。
工程应用人员可利用所提供的模块按第2节所述4个逻辑进程逐项进行组态。
该装置的最大特点是可灵活组态,既可通过装置面板液晶上友好的人机界面进行整定,又可通过外接PC机上提供的图形化组态软件进行下载组态。
交流输入是接电压还是接电流或者都不接,开关量输入是接常开接点还是接常闭接点或者都不接,均可任意选择。
该装置在备自投逻辑的组态上给工程应用人员或用户提供了极大的灵活性。
该装置可同时投入多种备自投方式,并自动识别系统运行方式,选择执行相应的备自投逻辑。
装置的定值条目是由装置根据组态的情况来自动配置的。
例如,若备自投逻辑中采用了过压、欠压模块和欠流模块,则装置将自动配置有压、无压定值和无流定值;若备自投逻辑中采用了检同期模块,则装置将自动配置允许合闸角、开关合闸总时间、低压闭锁值、压差闭锁值、频差闭锁值和频差加速度闭锁值等定值。
本文再列举一些其他常用定值如下: 备自投充电时间; 备自投放电延时; 各种方式备自投跳闸逻辑时限; 各种方式备自投合闸逻辑第1(第2、第3)时限; 过负荷联切开放时间; 过负荷联切电流定值; 过负荷联切第n轮时间定值; 各种方式备自投投入控制字; 条件投入控制字(某些逻辑模块是否投入需要根据运行方式的变化而变化)。
用户可通过装置人机界面或变电站监控系统修改装置的定值。
4 结语
备自投装置一直是变电站自动化系统中种类最繁多的装置。
本文设计的新型智能备自投装置充分利用了计算机的强大功能来实现备自投的智能化,并充分考虑变电站自动化的要求,为复杂方式下保证供电可靠性与系统稳定提供了完善的解决方案。
参考文献
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2 梁世康,许光一(Liang Sh ikang,Xu Guangyi).厂用电系统保护(Protection for Pow er S ystem in Plant).北京:水利电力出版社(Beijing:Hydraulic and Electric Pow er Press),1986
3 DL/T526-2002静态备用电源自动投入装置技术条件(General S pecification for Automatic Bus T rans fer E quipment).北京:中国电力出版社(Beijing:China Electric Pow er Press),2002
任祖怡(1972—),男,硕士,工程师,研究方向为电力系统继电保护与安全稳定控制。
E-mail:ren@ 窦乘国(1974—),男,硕士,工程师,研究方向为电力系统继电保护。
许华乔(1966—),男,硕士,高级工程师,研究方向为电力系统继电保护。
A NEW INTELLIGENT EQUIPMENT FOR AUTOMATIC BUS TRANSFER
Ren Zuy i,D ou Chengguo,X u H uaqiao
(Nanjing A ut omation Resear ch Institute,N anjing210003,China)
Key words:automatic bus transfer;log ical elements libr ary;configuration 87
・新技术新产品・ 任祖怡等 新型智能备用电源自投装置。