一起110 kV變電站高低壓側(cè)備自投動(dòng)作失配事件的分析

崔金蘭 陳力 王娟 司瑞芹 秦莉敏 楊錚 時(shí)慧軍

摘 要：介紹了河南電網(wǎng)某110 kV內(nèi)橋接線智能變電站因一條電源線路故障跳閘，高、低壓側(cè)備自投裝置未按照整定配合關(guān)系由高壓側(cè)備自投先動(dòng)作，而是兩側(cè)備自投同時(shí)動(dòng)作，導(dǎo)致出現(xiàn)非正常運(yùn)行方式的一起事件。結(jié)合線路保護(hù)定值、重合閘設(shè)置及備自投裝置定值對(duì)該事件進(jìn)行了詳細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)是由于兩側(cè)備自投裝置失壓計(jì)時(shí)算法不同導(dǎo)致定值整定中所設(shè)置的時(shí)間裕度不足引起的。針對(duì)事故原因提出了定值整定方面的解決方案。并提出基于智能電網(wǎng)的廣域備自投控制系統(tǒng)是未來的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：備自投 失配 計(jì)時(shí)算法 智能變電站 廣域

中圖分類號(hào)：TM772 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）02（b）-0021-02

備用電源自動(dòng)投入（簡(jiǎn)稱備自投）裝置對(duì)于提高供電可靠性和保證供電連續(xù)性具有重要作用。目前常規(guī)110 kV內(nèi)橋接線變電站高、低壓側(cè)各配置一套備自投裝置，利用動(dòng)作延時(shí)配合，將高壓側(cè)備自投動(dòng)作延時(shí)設(shè)置為小于低壓側(cè)備自投，使得高壓側(cè)備自投先于低壓側(cè)動(dòng)作。該文通過分析一起110 kV線路跳閘后變電站高低壓側(cè)備自投動(dòng)作失配事件，指出存在的問題，提出定值設(shè)置方面的解決辦法。同時(shí)總結(jié)了常規(guī)變電站和智能變電站實(shí)現(xiàn)站域或廣域備自投配合的諸多方式。

1 備自投動(dòng)作經(jīng)過

1.1 變電站運(yùn)行方式

該110 kV變電站是一個(gè)內(nèi)橋接線的智能變電站，為負(fù)荷終端變電站。變電站運(yùn)行方式如圖1所示，110 kV母聯(lián)110斷路器、10 kV母聯(lián)ⅠⅡ0斷路器在熱備用狀態(tài)，其他斷路器均在運(yùn)行狀態(tài)。

1.2 保護(hù)配置

該變電站兩條110 kV進(jìn)線均為T接支線，其901斷路器和902斷路器均未設(shè)保護(hù)，線路對(duì)側(cè)各配置一套WXH811型線路保護(hù)，為3段式相間和接地距離、3段式零序電流保護(hù)。

1、2號(hào)主變各配置一套PST671U系列保護(hù)。110 kV側(cè)配置一套PSP643U型充電自投一體保護(hù)裝置，備自投選擇為橋自投方式。10 kV側(cè)配置一套iPACS-5763D型保護(hù)自投一體裝置，備自投選擇為母聯(lián)分段自投方式。

1.3 備自投動(dòng)作過程

故障發(fā)生，線路距離Ⅱ段保護(hù)0.3 s動(dòng)作，以此線路及母線第一次失壓時(shí)間為相對(duì)時(shí)間0 s。

1.0 s，重合閘動(dòng)作，送電至故障點(diǎn)，重合閘后加速動(dòng)作，重合失敗。

6.0 s，110 kV橋備自投裝置動(dòng)作，跳開901斷路器，延時(shí)1.0 s，合上110 kV橋斷路器110。

與此同時(shí)，10 kV母聯(lián)分段備自投裝置動(dòng)作，跳開101斷路器，延時(shí)1.0 s，合上ⅠⅡ0斷路器。

2 事件原因分析及解決方案

2.1 線路故障分析

該變電站電源線路距離3段時(shí)限分別為0 s、0.3 s、3.3 s，零序3段時(shí)限分別為0.3 s、0.6 s、0.9 s，投入重合閘，時(shí)限為1.0 s。故障為線路相間故障，距離Ⅱ段動(dòng)作，保護(hù)裝置動(dòng)作正確。

2.2 備自投裝置定值分析

對(duì)于變壓器電源側(cè)自動(dòng)投入裝置動(dòng)作時(shí)間的整定，根據(jù)DL/T584—2007《3-110 kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程》[1]，其原則為：“電壓鑒定元件動(dòng)作后延時(shí)跳開工作電源，其動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于本級(jí)線路電源側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，需要考慮重合閘時(shí)，應(yīng)大于本級(jí)線路電源側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與線路重合閘時(shí)間之和”。該變電站110 kV側(cè)備自投裝置跳閘時(shí)限設(shè)置為5.0 s，10 kV側(cè)備自投裝置跳閘時(shí)限設(shè)置為7.0 s，以實(shí)現(xiàn)與上級(jí)的配合，定值設(shè)置正確。

2.3 備自投裝置動(dòng)作行為分析

901斷路器跳閘后，變電站110 kV Ⅰ母無壓，Ⅱ母有壓，進(jìn)線無流，滿足備自投動(dòng)作條件，備自投動(dòng)作正確。110 kV側(cè)備自投動(dòng)作成功后，10 kV Ⅰ母有壓，Ⅱ母有壓，不滿足裝置充電條件，10 kV側(cè)備自投放電，不應(yīng)動(dòng)作。該次事件中，變電站高低壓側(cè)備自投裝置均動(dòng)作成功，不符合其設(shè)計(jì)邏輯。鑒于兩套備自投裝置投運(yùn)時(shí)間不久且經(jīng)試驗(yàn)良好，基本排除裝置異?？赡?。

分析備自投裝置動(dòng)作時(shí)間，110 kV側(cè)備自投動(dòng)作時(shí)間為6.0 s，與重合后加速動(dòng)作重合失敗時(shí)間間隔5.0 s，此即為該裝置定值設(shè)置的跳閘時(shí)間，可見110 kV側(cè)備自投裝置“電壓鑒定元件動(dòng)作后延時(shí)跳開工作電源”的動(dòng)作時(shí)間從最后一次母線失壓開始計(jì)時(shí)。對(duì)于10 kV側(cè)iPACS-5763D型備自投裝置，經(jīng)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)其計(jì)時(shí)方式為“滿足無壓起動(dòng)條件即開始計(jì)時(shí)，電壓如短暫恢復(fù)，則停止計(jì)時(shí)但不清零，待重新滿足無壓條件后繼續(xù)計(jì)時(shí)”。由此可知，此次高低壓側(cè)備自投動(dòng)作失配的原因?yàn)閮商籽b置采用的動(dòng)作時(shí)間計(jì)時(shí)算法不同導(dǎo)致定值設(shè)置的時(shí)間裕量不足引起的。

2.4 解決方案

事件原因分析清楚后，從定值整定方面考慮，可從增加高低壓側(cè)兩套備自投裝置的時(shí)間裕量入手，將110 kV側(cè)備自投裝置動(dòng)作時(shí)間設(shè)置為4.0 s，10 kV側(cè)仍保持7.0 s不變，以盡量減少負(fù)荷失電時(shí)間。需要說明的是，該變電站電源線路距離Ⅲ段時(shí)限為3.3 s，投入“Ⅲ段及以上動(dòng)作閉重”控制字，因此高壓側(cè)備自投動(dòng)作時(shí)限設(shè)置為4.0 s仍滿足整定規(guī)程，若因某些原因未投入該控制字，還需考慮重合閘時(shí)間，此種情況下，高壓側(cè)備自投動(dòng)作時(shí)限宜設(shè)置為5.0 s，低壓側(cè)宜設(shè)置為8.0 s。

事件雖未造成負(fù)荷損失，但是形成了1號(hào)主變空載運(yùn)行、乙線帶全部負(fù)荷的異常運(yùn)行方式，且采用時(shí)間級(jí)差實(shí)現(xiàn)高低壓側(cè)備自投配合的方式將不可避免造成低壓側(cè)備自投動(dòng)作延時(shí)過長(zhǎng)，這對(duì)于快速恢復(fù)低壓母線電壓是極為不利的。常規(guī)變電站備自投配合方式除上述的動(dòng)作延時(shí)配合，還可采用輸入輸出開關(guān)量配合，擴(kuò)建備自投邏輯配合。這三種方案在實(shí)踐中都有所應(yīng)用[2]?，F(xiàn)今電網(wǎng)中，普遍采用動(dòng)作延時(shí)的配合方式。這對(duì)于對(duì)負(fù)荷失壓時(shí)間要求不高的用戶來說，是一種簡(jiǎn)單有效的方法。增加開關(guān)量輸出輸入，這一方式基本可以實(shí)現(xiàn)兩套備自投的獨(dú)立整定，但是在實(shí)際應(yīng)用中，增加了備自投的邏輯和硬件回路，給備自投的可靠性帶來一些不穩(wěn)定因素。擴(kuò)展備自投邏輯的方式需要找出兩套備自投同時(shí)啟動(dòng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，以增加啟動(dòng)條件來實(shí)現(xiàn)配合。

3 結(jié)語(yǔ)

該文通過分析解決一起內(nèi)橋接線變電站高低壓側(cè)備自投動(dòng)作失配事件，引申總結(jié)了常規(guī)變電站備自投裝置采用動(dòng)作延時(shí)、開關(guān)量輸入輸出、擴(kuò)展備自投邏輯三種配合方式及各自優(yōu)缺點(diǎn)。隨著智能變電站技術(shù)的進(jìn)步，基于智能變電站的站域備自投裝置[3]和廣域備自投系統(tǒng)[4-6]研究也逐漸增多，目前尚處于研究試運(yùn)行階段，隨著智能變電站技術(shù)的發(fā)展越來越成熟，智能電網(wǎng)的建設(shè)越來越堅(jiān)強(qiáng)，廣域備自投技術(shù)將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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