110 kV备自投装置在智能化变电站的应用

芦君艺

(西山煤电集团 电力分公司，山西 太原 030053)

0 引言

110 kV变电站是电力系统的重要组成部分,随着社会用电需求的提高,目前很多内桥接线的110 kV变电站正在经历扩建为扩大内桥接线的过程[1,2]。在过去的实践中,110 kV备用电源投入装置已成为电力系统中的重要组成部分,它可以实现对电力系统的监测、保护、控制等方面的自动化和智能化,特别是在智能化变电站的应用更加灵活[3,4]。本文将针对110 kV备自投装置在智能化变电站中的应用进行研究,探讨备自投装置的基本原理、在智能化变电站中的作用以及扩大内桥接线应用中存在的问题及解决方案。通过研究,将有助于提高智能化变电站的保护水平和运行效率,实现电力系统的安全稳定运行。

1 110 kV系统电气主接线

图1为某110 kV变电站系统的电气主接线,虚线内为远期规划,目前2M和3M采用导线连接为一个电气连接部分。由于本变电站为受电变电站,高压侧进线全部为本站供电,低压侧出线全部为用电负荷,因此不存在穿越功率,且由于本地区气象条件原因,线路故障频发,主变可靠性较高,不需要经常检修,因此该系统采用典型内桥接线。具体来说:110 kV母线单母分段,进线JX1、1#主变压器在1M运行,进线JX2、2#主变压器在2M运行,JX1和JX2分别来自不同的两所220 kV变电站,构成本站的双电源进线,提高了供电可靠性。

图1 某110 kV变电站系统电气主接线

2 二次系统设备配置

二次系统设备按照“三层两网”的结构进行配置,表1为过程层设备配置清单,每个间隔均配置了智能终端和合并单元。智能终端采集本间隔的隔离开关、断路器的开关量信息,并对其进行控制;合并单元采集本间隔的电流、进线电压或母线电压等,1M间隔未配置1TV智能汇控柜,相应功能由2TV智能汇控柜实现。间隔层配置一台具有自适应功能的110 kV备用电源投入装置,由于本站远期将扩建为扩大内桥接线,因此110 kV备自投装置需要具备相应功能,满足将来扩建需求。由于本站为受电站,两条进线不设保护装置。站控层设备有监控主机、综合应用服务器、数据通信网关机、打印机和音响报警装置等。

表1 过程层设备配置清单

3 备自投装置

3.1 运行方式

方式一:JX1为主供电源,1DL为合位,JX2作为热备用电源,2DL为分位,3DL为合位。当JX1由于线路侧失压时,备自投装置开始动作:首先命令1DL断开,待收到1DL分位信号后,立即命令合上2DL,然后收到2DL合位信号,动作完毕。这样就把供电线路由JX1切换到JX2。

方式二:JX2为主供电源,2DL为合位,JX1作为热备用电源,1DL为分位,3DL为合位。当JX2由于线路侧失压时,备自投装置开始动作:首先命令2DL断开,待收到2DL分位信号后,立即命令合上1DL,然后收到1DL合位信号,动作完毕。这样就把供电线路由JX2切换到JX1。

方式三:两条进线断路器均为合位,JXl带1#主变压器负荷,JX2带2#主变压器负荷;3DL为分位,且1#主变压器和2#主变压器隔离开关均为合位。当JX1线路侧失压,备自投装置开始动作:首先命令断开1DL,待收到1DL分位信号后,立即命令合上3DL,然后收到3DL合位信号,动作完毕。这样就实现JX2带两台主变压器的负荷。当JX2线路侧失压,备自投装置开始动作:首先命令断开2DL,待收到2DL分位信号后,立即命令合上3DL,然后收到3DL合位信号,动作完毕。这样就实现JX1带两台主变压器的负荷。

3.2 动作过程

图2为110 kV备自投配置图。智能化变电站为“三层两网”结构:过程层为各相关间隔的智能汇控柜,主要是柜内的合并单元和智能终端;间隔层为备用电源自投装置;站控层主要设备为后台机、通信数据网关机、卫星同步时钟和打印机等。过程层网络为GOOSE网,连接过程层和间隔层;站控层、间隔层网络连接站控层和间隔层。备自投装置通过SV网采集各间隔的电压、电流采样信号,通过GOOSE网采集各间隔断路器隔离开关的分合信号,当采集的信号符合备自投动作条件时,通过GOOSE网向相关智能终端发出分合闸信号,实现“直采直跳”,然后将相关信息通过站控层、间隔层网络上传到后台机和通信数据网关机,运行人员可以通过后台机看到设备状态,通信数据网关机将信息发送给远方监控,供监控人员查看。

图2 110 kV备自投配置

4 关于扩大内桥接线中备自投的思考

4.1 扩大内桥接线的运行方式

当本站扩建为扩大内桥接线后,可选的运行方式有9种,常用的有以下4种运行方式:

方式一:JX1通过1DL带1#主变压器;JX2通过2DL、4DL带2#主变压器和3#主变压器;1M和2M分段3DL在热备用。

方式二:JX1通过1DL、3DL带1#主变压器和2#主变压器;JX2通过2DL带3#主变压器;2M和3M分段4DL在热备用。

方式三:JX1通过1DL、3DL、4DL带1#主变压器、2#主变压器和3#主变压器;2DL在热备用。

方式四:JX2通过2DL、3DL、4DL带1#主变压器、2#主变压器和3#主变压器;1DL在热备用。

4.2 扩大内桥接线备自投二次接线

由图1可知,若由于地区经济发展导致用户负荷增长,站内两台主变压器负荷较大,需要进行扩建。扩建方案为:解开2M和3M的导线连接,并且扩建3#主变压器间隔、3M间隔3TV和桥断路器间隔4DL。扩建后的电气主接线为扩大内桥接线。扩大内桥接线的运行方式多达9种,备自投的逻辑高达数十种,如果该站为常规综合自动化站,所有新建间隔和原间隔与备自投的二次电缆都需要重新敷设,工程量很大。但是在智能化变电站中,原间隔和备自投装置的二次电缆无需改动,只需要将新建间隔汇控柜内的合并单元和智能终端与备自投装置连接起来即可,可见由于采用了智能化的保护配置,智能化变电站的改扩建工程变得非常简单。

4.3 扩大内桥接线备自投逻辑

4种常用的运行方式分别对应不同的备自投逻辑,每种逻辑要考虑备自投充电条件、与主变压器保护的闭锁关系和开关拒跳等情况,才能得出正确的动作条件和放电条件,以免备自投拒动或动作于故障电流。

4.3.1 桥备自投逻辑

系统运行方式为方式一和方式二,采用桥备自投逻辑,以方式一为例(方式二与此类似)。动作的条件有三种:

(1) 正常状态下,JX1无流,1M无压,3M有压,备自投充电正常,此时备自投动作跳开1DL,然后合3DL,动作后运行方式由方式一变为方式四。

(2) JX2无流,3M无压,1M有压,备自投充电正常,此时备自投动作跳2DL,2DL跳开后合上3DL,运行方式由方式一变为方式四,若2DL拒跳,则备自投跳开4DL,再合上3DL,此时由于2DL拒跳,避免了合闸于JX2线路故障,将3#主变压器隔离,能够最大程度上保证2#主变正常运行。

(3) 如果3#主变压器保护或高后备保护动作,无论JX2是否正确跳闸,4DL分闸后,合上3DL。

4.3.2 进线备自投逻辑

系统运行方式为方式三和方式四,采用进线备自投逻辑,以方式三为例(方式四与此类似)。动作条件有三种:

(1) 进线JX1无流,1M三相无压,进线JX2线路有压,备自投充电正常,备自投动作跳进线JX1的1DL开关,判1DL开关在分位,合上进线JX2的2DL开关。若1DL开关拒跳,则继续跳3DL开关,判3DL开关分位,合上进线JX2的2DL开关。若3DL开关也拒跳,则继续跳4DL开关,判4DL开关在分位,合上进线JX2的2DL开关。

(2) l#主变压器保护动作,判进线JX1无流、1#主变压器三相无压、进线JX2线路有压、备自投充电正常,备自投动作判3DL开关在分位,合上进线JX2的2DL开关。若3DL开关拒跳,则跳4DL开关,判4DL开关在分位,合上进线JX2的2DL开关。

(3) 2#主变压器保护动作,判3M无压、4DL开关在分位、进线JX2线路有压、备自投充电正常,备自投动作合上进线JX2的2DL开关。

5 结束语

本文研究了智能化变电站中110 kV备自投装置的应用问题,并探讨了扩大内桥接线时的相关问题。在智能化变电站中,备自投装置可以有效地实现自动切换和远程控制,提高了电力系统的可靠性和安全性,同时也降低了操作和维护成本。然而,随着电力系统的不断发展,备自投装置还需要不断地适应新技术,才能更好地满足电力系统的需求。因此,我们需要进一步深入探讨备自投装置在智能化变电站中的应用,不断创新和改进,推动电力系统的发展。