新津變電站備用電源自動投入方案研究

1電力系統(tǒng)故障診斷困難目前，110kv電網(wǎng)的自動充電裝置（以下簡稱自充電站）已廣泛應(yīng)用于提高供電可靠性的有效手段。電力系統(tǒng)110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)多數(shù)是手拉手環(huán)網(wǎng)接線,采用開環(huán)運行方式。為提高供電可靠性,在開環(huán)運行的變電站進線,裝設(shè)備用電源自動裝置。當主供電源發(fā)生故障后,備用電源自動投入運行,從而保證了變電站不會全站失電。但常規(guī)備自投和新型遠方備自投都不能實現(xiàn)雙向互投的自適應(yīng)功能,這就使電力系統(tǒng)在出現(xiàn)一些具體問題時不能夠被解決。本文將結(jié)合常規(guī)備自投和遠方備自投的功能,提出一種能實現(xiàn)自適應(yīng)雙向互投的備用電源自動投入裝置方案。2多方備自投的功能由于南瑞的RCS-9651備用電源自投裝置即能實現(xiàn)進線自投和分段(橋)開關(guān)自投的常規(guī)備自投功能,也能實現(xiàn)聯(lián)絡(luò)線開環(huán)點自投給對側(cè)供電和聯(lián)絡(luò)線合環(huán)點處動作的新型遠方備自投功能,所以這里以RCS-9651為例,對現(xiàn)有備自投裝置的功能及原理進行分析。RCS-9651有6種運行方式,其中1-4方式都是常規(guī)備自投原理,5、6方式為遠方備自投。如圖1所示為110kV典型手拉手電網(wǎng)接線,正常運行方式為4DL或5DL斷開,每個110kV變電站分別由不同的電源供電。圖中4DL斷開,1號變電站為開環(huán)點,2號變電站為閉環(huán)點。2.1號線路方式1和方式2其實原理和邏輯完全相同,只是方式1是2號線備1號線,而方式2是1號線備2號線。所以這里只介紹方式1,如圖1所示,在開環(huán)點(1號變電站)處常規(guī)備自投。即1號線路運行,2號線路備用。當1號線路電源因故障或其他原因被斷開后,2號線路備用電源自動投入。充電條件:(1)I、II母均三相有壓,當2號線路電壓檢查控制字投入時,2號線路(Ux2)有壓;(2)2DL、3DL在合位,4DL在分位。動作條件:當充電完成后,I、II母均無壓,1號線路無電流,當2號線路電壓(Ux2)檢查控制字投入,且Ux2有電壓,經(jīng)延時Tt1跳開2DL,確認2DL跳開后,合上4DL。2.2號線路供電方式3和方式4為分段(橋)開關(guān)自投,該方式是用在兩段母線分列運行時,如圖1所示,3DL斷開,1號變電站I、II號母線分別由1號線路和2號線路供電,當任一線路因故障或其他原因被斷開后,合上3DL,有電端母線給失電母線供電。因此,方式3和方式4也是原理完全相同,只是方式3判據(jù)是II母供I母,方式4相反。充電條件:(1)I、II母均三相有壓;(2)2DL、4DL在合位,3DL在分位。動作條件:當充電完成后,I母無壓、1號線路無電流,II母有壓啟動,經(jīng)Tt3延時后,兩對電源1跳閘結(jié)點動作跳開2DL。確認2DL跳開后,經(jīng)Th34延時合上3DL。2.3線路ux充電條件:(1)1號變電站I、II母線三相有壓,2號線路(Ux2)有電壓;(2)2DL、3DL在合位,4DL在分位。動作過程:當充電完成后,4DL所在母線有壓,2號線路(Ux2)無壓,則啟動,經(jīng)延時Th5合4DL。2.4運行方式分析在非開環(huán)點(2號變電站)處備投。2號線路運行,3號線路運行,當主供電源3號線路因故障或其他原因被斷開后,跳開3號線路開關(guān)7DL。在確認主供線路開關(guān)斷開后,依靠對側(cè)備自投裝置動作延時供電?？梢娫摲绞脚c開環(huán)點處的方式5是配合使用的,要運行遠方備自投方案須在1、2號變電站各裝設(shè)一臺RCS-9651,1號變運行方式5,2號變運行方式6。充電條件:(1)2號變電站I、II母線三相有壓,3號線路(Ux3)有電壓;(2)5DL、6DL、7DL均在合位。動作過程:當充電完成后,2號變電站I、II母線均無電壓,3號線路無電流,3號線路無電壓(Ux3),則啟動,經(jīng)延時Tt6跳開7DL。以上分析了現(xiàn)有備自投裝置的所有運行方式,包括常規(guī)備自投和遠方備自投。下面將以一實例分析現(xiàn)有備自投在實際運用中存在的問題。3臨金線路上的備用電源問題2008年5月12日汶川地震后,由于地震波及面較廣,四川地區(qū)部分電廠及電網(wǎng)受到嚴重損害,成都電業(yè)局新津110kV變電站徐新線由于線路故障跳開,備自投備投成功改由臨新支線供新津全站。金馬站電源臨金支線無故障,但備用電源東馬線對側(cè)城東站全站失電,如圖2所示。經(jīng)短時搶修,徐新線問題不大可以繼續(xù)投入運行,但城東站無電源的情況短時間內(nèi)不能解決。由于新津和金馬兩站負荷都及其重要,所以運行方式上兩個站都配備有各自的備用電源,原有運行方式為徐家渡供新津站,臨新支線作為新津站的備用電源,臨金支線供金馬站,東馬線作為金馬站的備用電源。此時,只需要在兩站各自裝設(shè)一套備自投裝置運行進線備投方式就可以實現(xiàn)各站的備用電源自動投入。5·12地震后,城東站失電,金馬站失去了東馬線這個備用電源,但浦江縣的負荷非常重要,而金馬站是浦江縣惟一的一個110kV變電站,可以說金馬站支撐著整個浦江縣的用電,金馬站如果失電對于浦江縣的損失將會非常嚴重。所以繼保人員考慮用新津站作為金馬站的備用電源,在新津站裝設(shè)RCS-9651運行方式5,在金馬站裝設(shè)RCS-9651運行方式6,實現(xiàn)遠方備自投。即當臨邛站及以上故障引起臨金支線失電時,遠方備自投合181開關(guān)使新津站供金馬站。其實最后選擇這種備用方案是存在一定問題的,但現(xiàn)有備自投的邏輯原理又不能解決,所以運用RCS-9651遠方備自投已經(jīng)是解決現(xiàn)有問題最優(yōu)的選擇。前面講到其實新津和金馬兩站負荷都是及其重要的,兩站都需要備用電源,在新津站和金馬站運用RCS-9651遠方備自投運行方式只能夠解決金馬站的備用電源問題,而這種備自投運行方式使新津站失去了它的備用電源臨新支線。因為新津站運行的是RCS-9651方式5遠方備自投,而不是方式1進線備自投。如上一節(jié)所述,現(xiàn)有備自投裝置都只能投入一種運行方式,解決單方面的問題,如新津站備金馬站,那么臨邛站就不能再備新津站,所以現(xiàn)有備自投還不能夠解決既要保證金馬站有備用電源又要保證新津站有備用電源這一關(guān)鍵問題。下面提出一種能實現(xiàn)自適應(yīng)雙向互投的備用電源自動投入裝置方案,以解決現(xiàn)有備自投裝置只能實現(xiàn)單一運行方式等多方面的問題。4自適應(yīng)雙向互投該方案的主要目的是為彌補現(xiàn)有備自投在實際運用中存在的不足。下面將主要對該裝置的充放電條件及動作邏輯進行分析。如圖3所示,一個典型的手拉手電網(wǎng)一次接線,1號變電站為開環(huán)點,2號變電站為閉環(huán)點,1號線供1號變電站,3號線供2號變電站。該備自投方案的主要功能描述如下:當1號線因故障或其他原因使1號變電站失電時,1號站備自投裝置合上3DL,使2號線供1號站;當3號線因故障或其他原因使2號變電站失電時,1號站備自投裝置同樣啟動合上3DL,使1號站通過2號線供2號站。這就實現(xiàn)了在同一種方式下完成了兩個變電站自適應(yīng)雙向互投的功能。充電條件:(1)I、II母均三相有壓,2號線路(Ux2)有壓;(2)1DL、2DL在合位,3DL在分位。放電條件:(1)手跳1DL(KKJ=0);(2)3DL合上經(jīng)短延時;(3)1DL、2DL或3DL的TWJ異常;(4)整定控制字或軟壓板不允許自投。動作過程:當充電完成后,有兩種情況。(1)I、II母均無壓(三線電壓均小于無壓啟動定值),2號線路(Ux2)有壓,1號線路無電流,經(jīng)延時Tt1,跳開電源1開關(guān)1DL,確認1DL跳開后,經(jīng)Th1延時合3DL。該動作過程是當1號變電站失電時,備自投合3DL通過2號線給1號站供電。(2)3DL所在II母有壓,2號線路(Ux2)無壓(小于無壓合閘定值),則啟動,經(jīng)Th2延時合2DL。該動作過程其實就是通過3DL實現(xiàn)遠方備投,當2號站失電時,通過2號線由1號變電站供2號變電站。該方案的具體邏輯框圖如圖4所示。上述為1號變電站備自投方案的充放電條件及動作邏輯功能,要實現(xiàn)雙向互投,在2號變電站還必須裝設(shè)一臺備自投起到隔離故障的作用。當3號線路發(fā)生短路故障時,6DL對側(cè)的保護可以啟動跳開本側(cè)斷路器,但6DL側(cè)無短路電流,故保護不能動作跳開此斷路器。此時若2號變電站的備自投不及時跳開6DL,因2號變電站失電,1號變電站備自投裝置動作將使3DL正好合閘于3號故障線路上,后加速會馬上跳開3DL直接導(dǎo)致備用電源投入失敗,而且會對設(shè)備產(chǎn)生嚴重沖擊。2號變電站備自投方案的充放電條件及動作邏輯如圖5所示。5雙向互投的工作原理在第2節(jié)分析的震后新津站為供金馬站而自己失去備用電源的問題,現(xiàn)在我們可以嘗試用雙向互投的備用電源自動投入方案來解決。如圖2所示,在新津站運行開環(huán)方案,也就是如圖4的動作邏輯。由于金馬站震后主供電源是T接線的臨邛站,所以金馬站不需要運行閉環(huán)備自投方案。因為若在金馬站運行圖5的閉環(huán)邏輯,備自投會跳開133開關(guān),這樣新津站就無法備投電源到金馬站。所以如果故障真的是在T型線路上,那么只有靠后加速跳開181使備投失敗。故只需要在新津站裝設(shè)一臺備自投運行雙向互投方案就可以了,具體工作原理為:當徐新線因故障或其他原因使新津站失電時,備自投跳開182開關(guān),延時合上181開關(guān),使臨邛站供新津站;當臨邛站因故障或其他原因使金馬站失電時,新津站備自投合上181開關(guān),使新津站供金馬站。這樣就實現(xiàn)了在一種運行方式下既可以新津站做金馬站的備用電源也可以臨邛站做新津站的備用電源,解決了前文提出的現(xiàn)有備自投不能解決新津站無備用電源的問題,這就體現(xiàn)了雙向互投備自投方案的實用價值。新津站具體充放電及動作邏輯框圖如圖6所示。6自適應(yīng)雙向互投備用電源自動投入方案對于手拉手電網(wǎng)接線,為避免造成