一种高可靠性的主接线方案及其备用电源自投方案

PLAT一种高可靠性的主接线方案及其备用电源自投方式何学东，王伟刚，陈志鹏(国电自动化研究院,江苏省南京市210003)摘要：介绍了一种高可靠性的适合带重要负荷的主接线方案以及该主接线的备自投方案。该方案对于重要负荷提供两组备用电源，大大提高了其可靠性。该方案已在北京一些工程中得到应用。关键词：可靠性配电站备用电源自投0引言配电是电力系统发电、输电的最终目的，因而配电的可靠性尤其是重要负荷的配电可靠性越发受到各方面的重视。合理的电气主接线方案是可靠配电的基础，选用合适的备用电源自投逻辑是提高配电可靠性的关键途径。单母线分段式的内桥接线是一种常见的主接线，这种主接线既可以实现两母线之间的分段自投，又可以实现两进线之间的互投，运行比较灵活。但是这种主接线方案只有一路备用电源，如果该备用电源本身失电或者检修就会使备自投失去功能，从而使所带负荷失电，这是一些重要负荷所不允许的。为此对原有的主接线进行了修改，采用了如下的主接线方案。1中心配电站备用电源自投方案中心配电站的典型接线见图1。图1中心配电站的典型接线Fig.1Typicalconnectionofcentraldistribution1.110kV中心配电站系统运行方式方式一（即系统正常工作状态）：#1进线断路器A和#2进线断路器B合上，分段断路器C断开；备用电源进线断路器D接于10kV（I）段,馈线断路器E接于10kV（II）段，其运行方式固定为断路器D断开，断路器E合上（断路器E与备投无关后文不再述及）。方式二：#1进线断路器A和#2进线断路器B合上，分段断路器C断开；备用电源进线断路器D检修。方式三：备用电源进线断路器D和#2进线断路器B合上，分段断路器C断开；#1进线断路器A检修。1.2各种运行方式对备用电源自投的要求方式一对备用电源自投的要求：a.10kV（I）段由#1进线A供电，若#1进线故障，其保护动作信号不跳本断路器，而去闭锁备用进线断路器D和分段断路器C的备用自投。即为确保发生10kV母线故障时另一段母线的安全运行，断路器D和C均不自投。同样，10kV（II）段由#2进线B供电，若#2进线故障，其保护动作信号不跳本断路器，而去闭锁10kV分段断路器C的备用自投。b.若10kV（I）段失电时，断路器D和断路器C的备用自投装置未收到#1进线断路器A的保护动作闭锁信号，则当备用自投检测条件满足后，断路器D将执行备用自投，若断路器D自投不成功，则启动断路器C的备用自投装置检测备用自投条件，条件满足后执行备用自投。c.若10kV（II）段失电时，断路器C的备用自投装置未收到#2进线断路器的保护动作闭锁信号，则当备用自投检测条件满足后，断路器C执行备用自投。方式二对备用电源自投的要求：a.若#1（#2）电源进线A（B）故障，其保护动作信号不跳本断路器，而去闭锁分段断路器C的备用自投。b.若10kV（I）（（II））段失电时，断路器C的备用自投装置未收到#1（#2）电源进线断路器A（B）的保护动作闭锁信号，则当备用自投检测条件满足后，断路器C将执行备用自投。方式三对备用电源自投的要求：a.若电源进线D（B）故障，其保护动作信号不跳本断路器，而去闭锁分段断路器C的备用自投。b.若10kV（I）（（II））段失电时，断路器C的备用自投装置未收到电源进线断路器D（B）的保护动作闭锁信号，则当备用自投检测条件满足后，断路器C将执行备用自投。1.310kV分段断路器C备用电源自投装置功能技术要求装置应能满足方式一、方式二和方式三的备自投要求，因方式二和方式三可以看成方式一部分过程，本节主要针对方式一讲述，方式一对备用电源自投的要求见上述。a.C备投装置应引入的模拟量和开入量引入10kV（I）段和10kV（II）段的母线PT电压、工作电源进线A和B的PT电压、以及10kV（I）段备用电源进线D的PT电压，用于有压、无压判别；引入断路器A、断路器B、断路器D和断路器C的跳闸位置接点及合闸后位置接点，用于系统运行方式判别，自投准备及自投动作；引入断路器A、断路器B和断路器D的保护动作接点，在发生10kV母线故障时闭锁分段断路器C的备用自投；引入D备投装置发出的允许自投开入，在D自投不成功时启动断路器C备投。b.C装置实现备用电源自投的条件检无压条件(用于工作电源断路器未跳开时)：10kV（I）段无压检查条件为：10kV（I）段母线PT电压和10kV（I）段工作电源进线A的PT电压为“与”条件或10kV（I）段母线PT电压和10kV（I）段备用电源进线D的PT电压为“与”条件。10kV（II）段无压检查条件为：10kV（II）段母线PT电压和10kV（II）段工作电源进线B的PT电压为“与”条件。此“与”条件用来防止PT三相断线后造成分段断路器C的误自投。检有压条件：10kV（II）段母线PT有电压或10kV（I）段母线PT有电压；检断路器跳闸完成：有TWJ=1开入。检允许自投开入：与断路器D备自投配合时，需检查到允许自投开入，才启动备自投动作逻辑。c.C装置备自投动作逻辑断路器C的备用自投装置没有收到断路器A（D）或断路器B的保护闭锁信号，断路器C应执行备用自投：断路器A因误操作或操作机构故障而跳闸，断路器A已由“合位”变为“跳位”，则装置应检查10kV（I）段无压，检查10kV（II）段有压，并检查到允许自投开入，自投条件满足，断路器C执行备用自投，使断路器C合闸。因断路器A的上级断路器跳闸（包括正常跳闸或故障跳闸）而使10kV（I）段失电时，装置以“与”条件检无压检查到10kV（I）段无压，则向断路器A发出跳闸指令，使断路器A跳闸，断路器A由“合位”变为“跳位”，同时装置检测到10kV（II）段有压，并检查到允许自投开入，自投条件满足，断路器C执行备用自投，使断路器C合闸。断路器B因误操作或操作机构故障而跳闸，断路器B已由“合位”变为“跳位”，则装置应检查10kV（II）段无压，检查10kV（I）段有压，自投条件满足，断路器C执行备用自投，使断路器C合闸。因断路器B的上级断路器跳闸（包括正常跳闸或故障跳闸）而使10kV（II）段失电时，装置以“与”条件检无压检查到10kV（II）段无压，则向断路器B发出跳闸指令，使断路器B跳闸，断路器B由“合位”变为“跳位”，同时装置检测到10kV（I）段有压，自投条件满足，断路器C执行备用自投，使断路器C合闸。d.合闸后加速保护功能装置应配置独立的合闸后加速保护，无论是备用自投在故障上，还是手动合闸在故障上，都应实现加速动作于10kV分段断路器C的跳闸。e.PT断线检查功能装置检查到10kV（I）段或10kV（II）段PT断线后，应立即发报警信号。1.410kV备用电源进线断路器D备用电源自投装置功能技术要求装置应能满足方式一的备自投要求。若工作电源A故障而引起断路器A保护动作，A的保护动作信号应去闭锁断路器D备自投。若D备自投装置没有收到A的保护闭锁信号，则在备用自投检测条件满足后，断路器D应执行备用自投，如不成功，发允许分段断路器C备投信号。a.D备投装置应引入的模拟量和开入量引入10kV（I）段母线PT电压、工作电源进线A的PT电压、备用电源进线D的PT电压，用于有压、无压判别；引入断路器A和断路器D的跳闸位置接点及合闸后位置接点，用于系统运行方式判别，自投准备及自投动作；引入A的保护动作接点，在发生10kV母线故障时闭锁D备自投。b.D装置实现备用电源自投的条件检无压条件(用于工作电源断路器未跳开时)：10kV（I）段母线PT电压和进线A的PT电压为“与”条件，并以此“与”条件来防止PT三相断线后造成断路器D误自投。检有压条件：10kV备用电源进线D的PT有压。检断路器跳闸完成：有TWJ=1开入。c.D装置备自投动作逻辑D装置没有接到A的保护闭锁备用自投信号，D装置应执行备用自投：D装置检测到断路器A已跳闸，并检测到10kV（I）段无压，此属断路器A由于误操作跳闸或操作机构故障跳闸，若进线D的PT有压，检测条件满足，则断路器D应执行备用自投。D装置以“与”条件检测到10kV（I）段无压，但断路器A仍在“合闸位”，此属断路器A的上级断路器跳闸使10kV（I）段失电，若进线D的PT有压，D装置应向A发出跳闸指令，使A跳闸，A的位置信号由“合闸位”变为“跳闸位”后，确认已与故障点隔离，检测条件满足，再使D执行备用自投。如D的自投合闸指令发出1s后，D的位置接点未变位，即D自投不成功，则D装置应向分段断路器C发出允许自投指令。2备用电源自投的实现使用南瑞继保电气公司生产的RCS-9651备用电源自投装置可以实现上述功能要求，此装置在断路器D及断路器C各配一台。2.1备自投装置基本配置备自投方面的主要功能有：两种方式的无压启动分段开关备自投；两种方式的位置启动分段开关备自投。保护方面的主要功能有：经复压闭锁的两段定时限过流保护；一段零序过流保护；合闸后加速保护。2.2装置原理2.2.1模拟量输入外部电流及电压输入经隔离互感器隔离变换后，由低通滤波器输入模数变换器，CPU采样数字处理后形成各种保护继电器。Ua1、Ub1、Uc1为Ⅰ母电压，Ua2、Ub2、Uc2为Ⅱ母电压。Ux1、Ux2为两条进线的某相线电压。Ia、Ib、Ic为过流保护用模拟量输入。2.2.2分段备自投原理说明装置引入二段母线电压和两条进线电压，用于有压、无压判别；装置引入1DL、2DL、3DL(分段)断路器位置接点（TWJ），用于系统运行方式判别，自投准备及自投动作；引入一个闭锁备自投开入；引入一个允许启动备自投开入。备自投逻辑：充电条件：1)1DL、2DL在合位，3DL在分位；2)Ⅰ母、Ⅱ母均有压；经整定延时完成充电。放电条件：1)3DL在合位；2)有外部闭锁信号；3)手跳1DL或2DL；4)Ⅰ、Ⅱ母均无压，经延时放电。自投方式1动作过程：当充电完成后，启动备自投方式1,3开入允许，Ⅰ母无压且Ux1无压(均小于无压启动定值)，Ⅱ母有压则经Tt1延时跳开1DL。确认1DL跳开后，同时Ⅰ母无压（三相电压均小于无压合闸定值）经Th1延时合上3DL。自投方式2动作过程：当充电完成后，Ⅱ母无压且Ux2无压(均小于无压启动定值)，Ⅰ母有压则经Tt2延时跳开2DL。确认2DL跳开后，同时Ⅱ母无压（三相电压均小于无压合闸定值）经Th2延时合上3DL。自投方式3动作过程：当充电完成后，启动备自投方式1,3开入允许，1DL跳开，Ⅰ母无压（三相电压均小于无压合闸定值），Ⅱ母有压则经Th3延时合上3DL。自投方式4动作过程：当充电完成后，2DL跳开，Ⅱ母无压（三相电压均小于无压合闸定值），Ⅰ母有压则经Th4延时合上3DL。自给3DL发合令起，如果在1s内3DL的TWJ没有返回，则装置输出“启动远方BZT”信号(持续30s后返回)；如果在1s内3DL的TWJ已经返回则不启动。2.3C和D备投装置对定值整定及外部接线的要求C备投装置：投入自投方式1、2、3、4；引入“启动备自投允许”开入（A或D检修时，用压板固定投入）；增加切换开关，用于A运行或D运行时对位置接点、交流电压、跳闸输出进行切换；A（D）断路器对应C装置内1DL，B断路器对应装置内2DL，C断路器对应装置内3DL。D备投装置：投入自投方式1、3；引出“启动备自投允许”接点；A断路器对应D装置内1DL，D断路器对应装置内3DL，2DL看作固定合上（2KKJ=1，2TWJ=0）。3结语目前国内配电站备自投方案众多，产品多样。使用软硬件配置简单的装置，不可能实现重要配电站的复杂备自投逻辑；具有丰富软硬件资源配置的装置可以实现复杂的备用电源自投方案，配置灵活，适应性广，但成本较高，对某具体配电站可能造成资源浪费，且组态、调试、维护复杂。本文介绍了一种备用电源自投方案及其实现，其备自投逻辑较为复杂，但分别在进线、分段上配置备自投装置后，使用的软硬件资源配置较少，概念清楚，调试简单，可望推广使用。对方案改进的几点想法：可考虑装置中无压跳闸功能、备自投合闸功能分开，这样即使收到保护动作闭锁备投信号，仍可跳开故障侧进线断路器，隔离故障点；考虑断路