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220kV站主变停运致110kV母线停运后复电策略的研究

文章出处:www。bianyaqi8。com 人气:发表时间:2018-08-02 12:11

本文提出的智能复电系统,能够根据地区电网特点,充分考虑备自投动作时序、遥测及遥信,以复电单元管理母线复电过程,自动检测闭锁条件、充电条件、启动条件、动作条件及220kV主变与110kV母线状态,搜索备用电源,给出复电策略,并在母线复电后自动检测供电路径越限情况,给出切负荷策略。实验表明,智能复电系统达到了预期目的。

地区电网在变电站内部通常装设一定数量的备自投装置[1],当电网发生故障导致母线停电时,满足条件的备自投就会动作,使停电母线重新恢复供电,以保证供电的可靠性[2]。但因站内备自投自身的局限性,有些情况下无法通过备自投实现恢复供电。

在220kV变电站中,装设的备自投动作前提一般为110kV母线失压,主变带电,动作策略一般为断开母线相连的主变中压侧开关,闭合110kV母联开关,从而达到母线恢复供电的目的。但若发生备自投动作失败或220kV主变均退运的情况,则相关110kV母线将无法恢复供电,从而陷入失电的风险。

本文提出的复电策略,能够有效弥补站内备自投的缺陷。相关策略基于电网实时运行方式,计算搜索出复电路径[4],实现220kV站110kV母线的恢复供电,然后检测复电路径,其有线路越限,则搜索原失电母线所带的负荷[3],依优先级和电流大小排序切负荷,直至线路越限消除。

1  智能复电系统设计思想

1.1  复电单元建模

为了方便管理,提出复电单元的概念。为每条220kV站的110kV母线对应设置一个复电单元,220kV站的110kV母线与复电单元为一一对应关系。由复电单元对相关母线失压——复电——切负荷的过程进行管理。为复电单元设置充电条件、闭锁条件、启动条件、动作条件,以准确判断母线所处的状态。

1)充电条件。复电单元充电条件成立的前提是相关110kV母线有压,与此母线相连的变中开关为合位且有电流(标准为大于10A),有其他220kV站的110kV母线作为备用电源,即以复电单元母线为起点,有可用复电路径连通到其他220kV站的带电的110kV母线。

2)闭锁条件。若有保护动作造成110kV母线失电,此时母线复电,则可能造成危害蔓延,必须闭锁复电单元。相关保护如:凤凰站110kV母线差动保护,凤凰站主变后备保护等。复电单元闭锁后,不会生成复电策略。

3)启动条件。220kV母差保护动作或主变保护动作引发110kV母线失电,视为满足启动条件。

4)动作条件。110kV母线失压,主变变中开关无流,则视为动作条件满足。

1.2  动作开关和复电路径

为了防止误控,从实际需要出发,指定某些开关作为某母线复电策略时的备选开关。除此而外,都不加入策略。这些备选开关即为动作开关,在“凤凰站、珠海站、乐园站电网结构图”中,凤凰站110kV 1母和110kV 2母相关复电单元的动作开关均为以下8个开关:凤凰站凤官乙线140开关、凤凰站凤官甲线139开关、凤凰站凤海线132开关、凤凰站凤新线131开关、乐园站凤官乙线140开关、乐园站凤官甲线139开关、珠海站凤海线132开关、珠海站凤新线131开关。

图1  凤凰站、珠海站、乐园站电网结构图
220kV站主变停运致110kV母线停运后复电策略的研究与实现

复电路径是指从失压的110kV母线展开搜索,到达另一220kV站带电110kV母线经过的电网路径。复电路径满足以下条件即为可用复电路径:①本路径上的开关刀闸有且仅有一个开关处于断开状态,且此开关已经被定义为动作开关,即一旦闭合此动作开关,此路径将会把两条220kV站的110kV母线连通;②本路径上的电网设备只有110kV电压等级的,且不可过长,即串供级数不可过多,路径上的电网设备不可涉及3个或3个以上的220kV站。

1.3  复电路径的电流裕度

一条复电路径往往包含多个线路段,每个线路段的允许电流不尽相同,而且各线路当前电流值也不尽相同。一条线路的电流裕度为其电流允许值与当前电流差值,复电路径的电流裕度为其各线路段的电流裕度最小值。

1.4  防止复电策略误生成

220kV站110kV母线失压的情况有很多,很多情况下不需要本系统生成复电策略,如果误生成策略,将进而带来误遥控的风险,因此防止复电策略误生成非常重要。

1)时间延迟处理

(1)站端备自投动作处理。110kV母线失压后,站端备自投可能会动作。因此,有必要对站端备自投动作采取等待避让措施,即在检测到110kV母线失压后并不立即生成复电策略,而是等待30s,若备自投动作成功,则母线恢复有压状态,相关遥测量的刷新,在30s内都足以完成。若30s后,母线仍处于失压状态,则可确认相关110kV母线仍未复电。

(2)保护信号量变位自保持处理。保护类遥信往往变位后会立即复归,因此需要对其动作的状态做自保持处理。在进行相关条件判断时,认为此信号量处于动作状态。

(3)放电时间。在110kV母线失压或其他情况出现,充电条件由成立转为不成立后,相关复电单元进入放电时间,放电时间限为900s。放电时间过后,将不再生成复电策略。

2)生成复电策略的前提条件

复电单元生成复电策略需要满足以下条件:复电单元未闭锁,放电时间未结束,启动条件满足,动作条件满足。否则不生成复电策略。通过以上各种条件的配合处理,能够有效地防止复电策略误  生成。
220kV站主变停运致110kV母线停运后复电策略的研究与实现
图2  复电单元状态转换流程图

1.5  复电策略生成方法

避过站端备自投动作时间,确认复电策略生成前提成立,系统进入复电策略生成环节。复电处理顺序为通过切断母联开关,断开其他母线与失压母线的电气连接,通过切断变中开关,断开相关主变与失压母线的电气连接,然后为失压母线恢复供电。

因此,首先搜索与失压母线相连的闭合的母联开关,加入策略;然后搜索与母线相连的闭合的变中开关,加入策略;最后以此失压母线为起点,按电网拓扑模型搜索复电路径,若同时存在多条复电路径,则按其电流裕度排序,电流裕度最大者为首选复电路径,相关动作开关加入策略。

1.6  复电后过载联切处理

110kV母线复电后,其失压前所带负荷将转由复电路径线路供电,相关线路上的负荷陡增,若过载,则需要做切负荷降载处理。方法为搜索原失压母线所带负荷,将这些负荷按优先级和电流大小排序,并按复电路径过载电流量计算出切负荷个数,将相关负荷开关加入断开策略。

1.7  策略执行方法

智能复电系统提供了3种控制模式,即仅监视、开环确认执行和闭环执行。若设置为仅监视,则系统只监视110kV母线状态,不进行任何处理;若设置为开环确认执行,则在系统生成策略后,经人工确认后才执行控制策略;若设置为闭环执行,则系统生成策略后将自动执行相关策略。

1.8  智能复电系统总体处理流程图
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图3  智能复电系统总体流程


1.9  智能复电系统全局参数设置

智能复电系统全局参数如下。1)110kV母线有压定值设置(缺省为0.8Un,Un为电压额定值),母线三相电压均大于此值为有压。2)110kV母线无压定值设置(缺省为0.2Un,Un为电压额定值),母线三相电压均小于此值为无压。3)220kV主变变中开关有电流定值设置(缺省为50A),开关三相电流采集值均大于此值为有电流。4)220kV主变变中开关无电流定值设置(缺省为50A),开关三相电流采集值均小于此值为无电流。5)过载系数定值设置(缺省为0.9),线路电流采集值>过载系数×线路允许电流值,即认为线路过载。6)站端备自投动作避让时间(缺省为30s)。7)复电单元放电时间设置(缺省为900s)。8)保护动作信号自保持时间设置(缺省为900s)。

2  软件控制流程

智能复电系统将遥控开关的命令发给控制服务器,最终通过前置处理单元经下行通道送到厂站远动终端(remote terminal unit, RTU),完成遥控过程。

3  在线实验效果及过程分析

现场在线实验中,厂站端用动模测试仪按“图1凤凰站、珠海站、乐园站电网结构图”的运行方式设置各开关位置,凤凰站#1主变、#2主变、#3主变各侧开关均闭合;珠海站、凤凰站、乐园站各110kV母线的各相电压均设为65.8;凤凰站#1主变中压侧101开关各相电流设为193;凤凰站#2主变中压侧102开关各相电流设为252;

凤凰站#3主变中压侧103开关各相电流设为232;凤凰站凤官乙线140开关各相电流设为177;凤凰站凤官甲线139开关各相电流设为0;凤凰站凤海线132开关各相电流设为0;凤凰站凤新线131开关各相电流设为0;乐园站凤官乙线140开关各相电流设为0;乐园站凤官甲线139开关各相电流设为0;珠海站凤海线130开关各相电流设为87;珠海站凤新线129开关各相电流设为130。

凤官甲线、凤官乙线、凤海线、凤新线两端开关均已经设为动作开关,此时凤凰站110kV 1母复电单元满足充电条件,凤凰站110kV 2母无备用电源,故其复电单元不满足充电条件。

然后站端模拟220kV母线母差保护动作,110kV 1母各相电压变为零,110kV 2母各相电压变为零,#1主变变中101开关各相电流变为零,#2主变变中102开关各相电流变为零,#3主变变中103开关各相电流变为零,#1、#2、#3主变高压侧开关均跳开,此时凤凰站110kV 1母复电单元开始放电,其启动条件和动作条件满足,智能复电系统避过站端备自投动作时间(30s)后,生成复电策略,为依次断开母联100开关,断开101开关,断开102开关,闭合凤凰站凤海线132开关。

执行策略后,凤凰站110kV 1母恢复供电,系统完成过载切负荷环节后,结束凤凰站110kV 1母的恢复供电处理流程。凤凰站110kV 2母复电单元因初始时充电条件不满足,系统对凤凰站110kV 2母的失压不做处理。

从实验过程可以看出,当110kV母线有压、相关变中开关有流、有备用电源(实验中为220kV乐园站、220kV珠海站)时,复电单元充电条件满足。之后当220kV母线保护动作致110kV母线失压时,复电单元充电条件不满足,进入放电时间,动作条件和启动条件成立。

系统在生成策略前避让了站端备自投动作时间。生成的策略遵循先断母线开关和变中开关以切除故障,再合动作开关恢复供电的原则。在选择闭合的动作开关时,复电路径凤官乙线、凤海线、凤新线的最大允许电流均为600A,凤海线当前各相电流为87,可知其在3条路径中电流裕度最大,故凤海线对应的动作开关被选中。

凤凰站110kV 1母恢复供电后,系统进入切负荷环节。凤凰站110kV 2母因无备用电源故其复电单元充电条件不成立,系统即不对凤凰站110kV 2母的失压不做处理,有效地防止了策略的误生成。

实验结果表明,系统功能与系统设计相符合。
结论
本文针对220kV厂站110kV母线因主变故障或220kV母线故障而失压的问题提出了解决方法。所设计的智能复电系统,避让了站端备自投动作时间,对各种信号做了较周密的判断计算,自动搜索110kV母线的复电路径,适合各种运行方式,有多种控制方式是可靠供电的又一保障。

现场在线实验情况表明,本文的处理方法是有效的,可以在比较短的时间内对失电的母线恢复供电,可以有效的保证供电的可靠性,保障电网稳定运行,安全供电。

此文关键字:主变停运,110kV母线停运,复电策略

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