APP下载

县级电网链式串供变电站的区域备自投算法

2022-07-19黄建中

农村电气化 2022年7期
关键词:电源开关小水电链式

黄建中

(云南电网有限责任公司峨山供电局,云南 峨山 653200)

随着电网建设逐年推进,“十三五”期间,南方电网已建成了每个乡镇拥有一座35 kV变电站的战略布点,并实现了调度集中控制。这极大提升了供电可靠性、电压合格率等电能质量指标,保障了人民对美好生活向往的电力供应。但是,因电网建设投资限制,处于山区乡镇内的变电站,其接线方式采用链式串供方式。而链式串供变电站中所配置的备自投装置,按备自投动作逻辑,仅能在断环点所处的变电站投入备自投功能,而其他非断环点的链式变电站,其备自投功能无效。所以,在链式串供变电站中,单一故障极易发生全站失压事件。为解决链式串供变电站无法通过备供线路自动恢复全部变电站的供电问题,采用调度自动化主站集中控制原理,基于县级调度自动化系统配置现状,并能有效利用就地备自投装置,按照“简单、实用、安全、可靠”原则,设计一种区域备自投控制算法。

1 链式串供变电站介绍

为了满足电力需求,电网规划要求每个乡镇至少建设一座变电站。但是电网建设是逐年推进,所以县级电网网架是以县城或负荷中心,逐步向边远乡镇建设变电站,这样形成了变电站串供的接线方式。为了解决串供变电站单电源供电问题,在各乡镇均建成了一座变电站的情况下,把末端变电站与相邻另一串供变电站连接起来,形成了链式串供方式。

图1为某县其中一个链式串供变电站网架示意图,正常方式下断环点在371、323开关。甲、乙站为110 kV变电站,甲变位于负荷集中区,乙变位于县城。A、B、C、D、E变均为35 kV变电站,其中B、C有小水电站上网。该链式串供变电站网架的形成过程:以110 kV乙站为中心,逐年建设了E、C、B变,形成乙、E、C、B串供网;后在E、C变中间建设D变;然后又建设A变(由110 kV甲站供电);最后建设A、B变联络线,形成了图1所示的35 kV链式串供方式。

图1 链式串供变电站网架示意图

35 kV链式串供变电站各35 kV线路保护为带方向三段电流保护,方向均由母线指向线路;带一次重合闸,系统侧为检无压重合闸,小电侧为检同期或检线路有压母线无压重合闸;均配置35 kV备自投装置;小电上网线路另配置了低周、低压、高周、高压安全自动保护功能。

2 区域备自投控制思路

链式串供变电站构成环网,其具备一条线路失电时可通过其他线路进行转供电的条件,采用调度自动化主站自动控制转供电操作,先断区域主供线路开关,再合上备供线路开关,即调度主站区域备自投控制。

本算法实现区域备自投动作的设计为:以链式串供变电站全站失压为触发信号,对失压变逐个查找区域原供电线路开关并断开(或确认断开),然后对失压变逐个查找区域备供电线路开关并合上。

3 算法设计

县级调度自动化系统基本为SCADA系统,具备数据采集与监控功能。SCADA系统的数据库设计采用关系数据库,有厂站表、遥信表、遥测表、遥控表等基本表。为实现区域备自投控制功能,在原数据库基础上,增加链式表、链式变表、对侧开关表、失压厂站表共4个表,并对相关表设置数据关系。

3.1 数据结构设计

此种区域备自投控制算法须设计或修改6个表完成区域备自投控制功能:链式表,用来管理电网中链式串供网;链式变表,用来管理变电站所属链式网;厂站表,记录厂站名称及相应属性;对侧开关表,是用来管理线路两侧开关;遥控表,记录遥控开关的索引号;失压厂站表,是用来管理失压厂站。链式表、链式变表、厂站表、对侧开关表、遥控表是基础表,由系统维护员图模维护时同步建立,而失压厂站表是出现失压事件时由系统自动生成数据。表的结构设计如表1所示。

表1 表的数据结构

链式表“投入自愈”数据默认值为“true”,即投入区域备自投功能。可由调度员根据链式串供变电站电网运行变化情况,即某链式网不具备备供电源时,手动退出该链式网区域备自投控制功能。根据图1,应建立3个链式网,分别命名为I、Ⅱ、Ⅲ网,I网由“甲-A-B-C-甲”链式网构成,Ⅱ网由“甲-A-B-C-D-E-乙”链式网构成,Ⅲ网由“甲-D-E-乙”链式网构成。

链式网中每个变电站在链式变表中至少有一条记录,若一个变电站属于x个链式网,该变电站在链式变表中有x个记录。链式网中线路开关,均要在“对侧开关表”中“本侧开关”字段出现;如果它对侧有n个开关,则该开关在“本侧开关”字段重复出现n次。失压厂站表失压时间来自SOE报文时间,因各厂站均是卫星对时,时间准确可靠。自愈次数默认值为“0”。

表的数据关系设计如图2所示。

图2 表的关系示意图

3.2 程序算法

根据上文的区域备自投控制思路,设计了3个程序模块,即失压厂站入库模块、断开失压厂站区域主供电源开关模块、合上失压厂站区域备供电源开关模块。

3.2.1 失压厂站入库

当调度自动化系统出现全站失压信号,经延时T1(延时T1时间是考虑躲开上级重合闸、备自投动作所造成的短时失压)后,报警失压的变电站判断是否满足下述条件:该变电站仍为失压状态;该变电站所处各链式网其“投入自愈”字段值至少有一个为“true”;“失压厂站表”中无该变电站。若3个条件均满足,则把该变电站信息添加到“失压厂站表”中。

3.2.2 断开失压厂站区域主供电源开关

当厂站失压,如对侧线路开关在本次失压事件中断开,则断开线路本侧开关(或确认线路本侧开关已断开)。其程序框图如图3所示。

图3 断开失压厂站区域主供电源开关程序示意图

图中延时T2时间,要满足同一事故所造成的失压厂站均全部入库,且上次区域备自投控制全部完成后,才启动本次区域备自投控制。

程序框图第6步,是判定失压是否由该开关断开而为,如是则断开另一侧开关隔离原供电线路。因为采用失压前T3时间内的判定,可靠躲过失压后就地备自投动作,使就地备自投动作所断开线路开关的对侧开关不再控制断开。如图1中,“甲-A”线路故障造成A、B变失压,B变满足备自投动作条件,断开321断路器,合上323断路器,B变得以恢复供。此时程序因判定失压A变“A-B线”对侧开关不是失压前动作,故不再断开342断路器,进入“合上失压厂站区域备供电源开关”程序模块,区域备自投控制合上321断路器,恢复A变供电。

3.2.3 合上失压厂站区域备供电源开关

断开失压厂站区域主供电源开关后,便进入合上失压厂站区域备供电源开关程序模块,使失压厂站恢复供电。其程序框图如图4所示。

图4 合上失压厂站区域备供电源开关程序示意图

程序中对“失压厂站表”逐个按顺序查找失压厂站本侧线路开关处于合位,而线路对侧处于分位且开关母线侧带电,则合上开关对线路恢复供电,同而对失压厂站恢复了供电。

程序中“自愈次数>0”条件,其目的是判别区域内主供线路开关是否断开。从图3可看出,如未断开主供线路开关或未执行断开主供线路开关步骤,则自愈次数保持原值为“0”,是不满足判别条件而不控制“合”本次开关的操作。对于供电电源变电站发生母线失压情况时,该设计可靠禁止该母线上链式串供变电站转供电自愈控制,避免下级电压异常上送到电源变电站母线的风险。

4 动作过程分析

图1中,若“甲-D-C”线发生故障,则363开关电流保护跳闸,C变的小电上网352开关低压保护跳闸;363开关重合闸启动延时后合上,若故障为瞬时故障,则保持合位恢复正常供电。

若故障为永久性故障,363开关加速跳闸,造成C、D变全站失压。D变满足备自投动作条件而启动,断开372开关,合上371开关,D变恢复供电。C变厂站名称及失压时间信息进入到“失压厂站表”。

失压厂站表非空,启动了区域备自投控制程序,查找到351对侧开关363“失压前有合到分,且现处分位”,则断开351开关或核对已断开(线路故障时351开关因小电提供的短路电流而保护跳闸)。然后进入恢复供电区域备自投程序,查找到353对侧开关323“处于分位,且‘母线有压,线路无压’”,则合上323开关,C变得以恢复供电。

各种线路故障动作过程如表2所示。

表2 区域备自投控制开关动作表

表2中括号标注的开关,是指本故障按继电保护原理应动作的开关未动或动作未到位,区域备自投控制才控制该开关动作,否则区域备自投控制程序中该开关便不动作。如第1故障,小水电提供的故障电流未使341开关保护跳闸,则由区域备自投控制动作断开341开关。

图1中其他断环点运行情况下的区域备自投控制过程,与上述动作过程类似,故不再赘述。

5 安全评估

多个链式串供网同时发生几个区域网变电站失压。电网中存在几个链式串供网,当2个及以上链式串供网出现变电站失压事件,按上述区域备自投控制程序,链式串供网失压变满足失压厂站入库条件入库,失压厂站非空,启动区域备自投控制程序,首先依次断开各个链式串供网失电区域的主供电源开关,然后依次合上各个链式串供网备供电源开关,即先隔离完毕,再分别对各链式串供网失压厂站恢复供电。

就地备自投未启动。当链式串供网断环点所处变电站失压时就地备自投装置未启动,则串供下级变电站无法进行自愈控制恢复供电。所以应加强就地备自投装置的运行管理。

区域备自投控制未断开主供电源开关。此时按程序流程,该开关所处链式串供网不再进入该区域网的合闸操作,避免出现合环运行或对故障线路反复冲击的不安全运行情况。

操作断开开关。当操作断开厂站电源线路对侧开关,此时区域备自投控制正常动作;当操作断开厂站电源线路本侧开关,不启动区域备自投控制。

误退出或漏退出链式串供网“自愈控制”功能。误退出时,区域备自投控制失效;漏退出时,当链式串供网不再具备备供电源时,仅是控制断开主供电源线路失电区域侧开关,而不能恢复供电;当链式串供网具备备供电源,但不允许转供电时(如潮流不满足转供电条件),此时漏退出可能造成线路过载。所以,应加强对“区域备自投控制”退出管理,做到“区域备自投控制”功能应退而退,应投而投。

主供线路失电后,链式串供网内其小水电未解列。小水电并网线路及小水电侧保护装置均配置低周、低压、高周、高压安全自动保护功能,其低压定值为40%Un,大于母线无压定值30%Un且低压保护动作时限小于备自投动作时间。所以,对于主供线路失电后,如果小水电出力满足孤网运行条件,则由小水电对用户供电,此时链式串供网母线不失压,故备自投是不会启动的;如果主供线路失电后,小水电出力不满足孤网运行条件,则小水电并网线路欠压跳闸,然后再启动备自投。所以,该区域备自投算法虽然未联跳小水电,但因配置了可靠的安全自动装置功能,是不会造成系统与小水电非同期并网的。

综上所述各种情况,这种区域备自投控制算法符合电网安全运行要求。

6 结束语

这种链式串供变电站区域备自投控制方法,对于断环点的变电站,由就地备自投动作恢复备自投所在变电站的供电;对于非断环点的变电站,由区域备自投控制恢复供电。所以,此种链式串供变电站的区域备自投控制算法,是就地备自投与主站区域备自投控制相融合的区域备自投控制,动作安全、可靠,对调度自动化系统要求也不高,适合存在链式串供变电站的县级电网推广。

猜你喜欢

电源开关小水电链式
四川省5 131座小水电清理整改基本完成
学步期焦虑影响5岁幼儿创造力:一般认知和掌握动机的链式中介作用*
体育锻炼赋能大学生主观幸福感提升:认知重评与心理韧性的链式中介作用
家庭—医院链式管理在婴幼儿湿疹患儿中的应用价值
浅谈水利水电工程电气节能设计
关于双电源自动切换装置在水电站应用的探讨
小水电的“未来之路”怎么走?
减排重压下,“灭掉”小水电是愚蠢行为
上海全链式布局电影产业显成效
关于继电保护开关电源的电容器使用寿命探讨