薛健斌,羅奕飛

(珠海供電局,廣東 珠海 519000)

基于過(guò)程層SV和GOOSE網(wǎng)絡(luò)的站域備自投應(yīng)用

薛健斌,羅奕飛

(珠海供電局,廣東 珠海 519000)

在20 kV環(huán)形母線接線方式的數(shù)字化變電站中,采用一種基于過(guò)程層SV和GOOSE網(wǎng)絡(luò)的站域備自投裝置,可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)主變負(fù)荷均分的備自投邏輯功能,以及智能判別全站負(fù)荷情況,按預(yù)先設(shè)定的負(fù)荷優(yōu)先等級(jí)自動(dòng)啟動(dòng)切除20 kV負(fù)荷,實(shí)現(xiàn)智能站域控制功能。

過(guò)程層SV和GOOSE網(wǎng)絡(luò);站域備自投;環(huán)形接線變電站

1 前言

在電力系統(tǒng)中,作為提高供電可靠性的重要措施,備用電源自動(dòng)投入裝置 (簡(jiǎn)稱備自投)被廣泛采用?；贗EC 61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化變電站的備自投裝置,通過(guò)過(guò)程層SV網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成電流、電壓數(shù)據(jù)的采集,利用GOOSE網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸開(kāi)關(guān)位置、閉鎖量、開(kāi)關(guān)跳合閘GOOSE信息[1],從而以網(wǎng)絡(luò)化的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)站域備自投的控制功能。本文詳細(xì)介紹了一種基于過(guò)程層SV和GOOSE網(wǎng)絡(luò)的站域備自投裝置,在20 kV母線為環(huán)形接線方式的數(shù)字化變電站的應(yīng)用與實(shí)施。

2 變電站一次接線方式

琴韻數(shù)字化變電站的20 kV一次接線方式最終為單母線8分段環(huán)形接線方式,共分Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb、Ⅲa、Ⅲb、Ⅳa和Ⅳb共 8段母線, 每臺(tái)主變變低均采用雙臂進(jìn)線。首期建設(shè)Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb共4段母線,形成單母線4分段環(huán)形接線;20 kV中性點(diǎn)采用小電阻接地方式,每臺(tái)主變變低均裝設(shè)一套小電阻接地裝置。首期建設(shè)的一次接線方式如下圖：

圖1 一次接線圖

3 站域備自投裝置的功能及配置

琴韻站采用的20 kV站域備自投裝置,支持IEC-61850通訊規(guī)約,支持GOOSE開(kāi)入、開(kāi)出以及聯(lián)切功能?？膳c電源進(jìn)線或變低開(kāi)關(guān)配置的智能保護(hù)裝置相配合,實(shí)現(xiàn)單母線分段及其他擴(kuò)展方式的備用電源自投邏輯,自動(dòng)實(shí)現(xiàn)主變負(fù)荷均分功能;并在備自投動(dòng)作后,自動(dòng)判別全站負(fù)荷情況,按預(yù)先設(shè)定的負(fù)荷優(yōu)先等級(jí)自動(dòng)啟動(dòng)切除20 kV負(fù)荷,并通過(guò)檢測(cè)主變負(fù)荷情況和所有20 kV饋線的實(shí)時(shí)負(fù)荷情況,防止欠切負(fù)荷和過(guò)切負(fù)荷的情況,以實(shí)現(xiàn)智能站域控制功能。

本期配置實(shí)現(xiàn)兩個(gè)分段斷路器的備用電源自投功能,包括四種備自投方式。方式1和2：對(duì)應(yīng)通過(guò)分段1(1DL)斷路器實(shí)現(xiàn)ⅠA母和ⅡB母互為暗備用的兩種動(dòng)作方式。方式3和4：對(duì)應(yīng)通過(guò)分段2(4DL)斷路器實(shí)現(xiàn)ⅠB母和ⅡA母互為暗備用的兩種動(dòng)作方式。

4 站域備自投裝置的軟件邏輯原理

站域備自投裝置通過(guò)SV網(wǎng)絡(luò)獲取母線三相電壓及主變變低斷路器電流。通過(guò)過(guò)程層GOOSE網(wǎng)絡(luò)獲取變低斷路器位置、合后位置,主變閉鎖自投等開(kāi)關(guān)量。并通過(guò)GOOSE網(wǎng)絡(luò)發(fā)出自投跳電源、合分段開(kāi)關(guān)命令,完成自投過(guò)程。以IAIIB分段備自投邏輯的方式1和方式2為例,IBIIA分段備自投邏輯的方式3和方式4的軟件邏輯原理類同：

4.1 IA-IIB分段備自投邏輯-方式1

當(dāng)IA-IIB兩段母線分列運(yùn)行時(shí),裝置選擇IA-IIB分段備自投方式。方式1為IA母線失壓,分段1自投方式。

1)充電條件

a IA、IIB段母線三相有壓,

b 2DL、6DL在合位;1DL在分位。

經(jīng)備自投充電時(shí)間后充電完成。

2)放電條件

a“自投方式1投入”控制字或軟壓板、或“分段1自投投入”硬壓板退出。

b DL在合位,經(jīng)短延時(shí)。

c IA、IIB段母線均無(wú)壓 (三相電壓均小于無(wú)壓起動(dòng)定值),延時(shí)15”。

d本裝置沒(méi)有跳閘出口時(shí),手跳或遙跳2DL或6DL。

e 1#變分支1、2#變分支2過(guò)流保護(hù)閉鎖自投,1#接地變或2#接地變閉鎖自投。

f IA母線三相PT斷線,延時(shí)15”。

g 1DL、2DL、6DL跳位異常。

h 2DL開(kāi)關(guān)拒跳。

3)備自投動(dòng)作邏輯

a當(dāng)充電完成后,ⅠA母無(wú)壓 (三相電壓均小于無(wú)壓起動(dòng)定值),2DL無(wú)流,ⅡB母有壓(任一相電壓大于有壓定值)起動(dòng),經(jīng)延時(shí)跳開(kāi)2DL。確認(rèn)2DL跳開(kāi)后,且ⅠA母無(wú)壓 (三相電壓均小于無(wú)壓合閘定值)再經(jīng)延時(shí)合上1DL。

b 1DL合上后,檢測(cè)5DL和6DL電流之和是否大于2#變過(guò)負(fù)荷定值,若大于,則減載功能投入,根據(jù)整定的負(fù)荷出線重要等級(jí),從低到高依次聯(lián)切IA、IIA、IIB母上的負(fù)荷,直到5DL和6DL電流之和小于2#變過(guò)負(fù)荷定值的95%或各負(fù)荷出線均動(dòng)作后,過(guò)負(fù)荷減載才退出,下次備自投動(dòng)作后才能再次投入。

4.2 IA-IIB分段備自投邏輯-方式2

1)充電條件

a IA、IIB段母線三相有壓,

b 2DL、3DL、6DL在合位;1DL在分位。

經(jīng)備自投充電時(shí)間后充電完成。

2)放電條件

a“自投方式2投入”控制字或軟壓板、或“分段1自投投入”硬壓板退出。

b 1DL在合位,經(jīng)短延時(shí)。

大賽的題目都是面對(duì)當(dāng)前的實(shí)際問(wèn)題，結(jié)合最前沿的技術(shù)和主流技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，學(xué)生在實(shí)際參賽過(guò)程中，會(huì)通過(guò)各種手段去學(xué)習(xí)最新最前沿的技術(shù)方法，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解決，從而進(jìn)一步提升了學(xué)生學(xué)習(xí)新技術(shù)的能力[4]。

c IA、IIB段母線均無(wú)壓 (三相電壓均小于無(wú)壓起動(dòng)定值),延時(shí)15”。

d本裝置沒(méi)有跳閘出口時(shí),手跳或遙跳2DL或6DL。

e 1#變分支1、2#變分支2過(guò)流保護(hù)閉鎖自投,1#接地變或2#接地變閉鎖自投。

f IIB母線三相PT斷線,延時(shí)15”。

g 1DL、2DL、6DL跳位異常。

h 6DL開(kāi)關(guān)拒跳。

i 3DL開(kāi)關(guān)分位 (IA上無(wú)接地變)。

3)備自投動(dòng)作邏輯

a當(dāng)充電完成后,IIB母無(wú)壓 (三相電壓均小于無(wú)壓起動(dòng)定值),6DL無(wú)流,IA母和IB母有壓(任一相電壓大于有壓定值)起動(dòng),經(jīng)延時(shí)跳開(kāi)6DL和#2接地變。如果5DL此時(shí)在合位,則跳開(kāi)5DL。

b確認(rèn)6DL跳開(kāi)后,且IIB母無(wú)壓 (三相電壓均小于無(wú)壓合閘定值)再經(jīng)延時(shí)合上1DL。

c如果裝置發(fā)出跳開(kāi)5DL的命令,則確認(rèn)5DL跳開(kāi)后,IIA母無(wú)壓 (三相電壓均小于無(wú)壓合閘定值)再經(jīng)延時(shí)合上4DL。

d 1DL或4DL合上后,檢測(cè)2DL和3DL電流之和是否大于1#變過(guò)負(fù)荷定值,若大于,則減載功能投入,根據(jù)整定的負(fù)荷出線重要等級(jí),從低到高依次聯(lián)切IA、IB、IIA、IIB母上的負(fù)荷,直到2DL和3DL電流之和小于1#變過(guò)負(fù)荷定值的95%或各負(fù)荷出線均動(dòng)作后,過(guò)負(fù)荷減載才退出,下次備自投動(dòng)作后才能再次投入。

5 關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)與使用效果

1)基于過(guò)程層SV網(wǎng)絡(luò)的采樣,提高了站域備自投裝置采樣值的精度,線性度以及實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的全站共享。由于從電子式互感器直接獲得數(shù)字量,避免了電磁干擾對(duì)模擬量采樣的影響。電子式互感器通過(guò)光纖將4K/S～5K/S采樣數(shù)據(jù)發(fā)送至間隔合并單元裝置。合并單元合并后上送過(guò)程層SV網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)的全站共享。[2]

2)擁有強(qiáng)大的GOOSE功能,不需要電纜即可實(shí)現(xiàn)間隔層裝置間的聯(lián)絡(luò)和配合。集中式站域備自投裝置與各間隔保護(hù)裝置或智能終端相互配合,通過(guò)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)交互信息,實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行方式的實(shí)時(shí)判別和跨間隔的相互閉鎖。

3)在一臺(tái)集中式裝置上實(shí)現(xiàn)了備自投功能,過(guò)負(fù)荷減載功能,同時(shí)還集成接地方式切換功能,可替代現(xiàn)有的已使用的各種備自投、過(guò)負(fù)荷聯(lián)切等裝置或系統(tǒng)。既節(jié)約了變電站建設(shè)成本,又提高了電網(wǎng)運(yùn)行可靠性和負(fù)荷分配的合理性。

4)由于系統(tǒng)采用的是過(guò)程層獨(dú)立組網(wǎng)模式,所以方案不會(huì)因?yàn)樽冸娬疽?guī)模擴(kuò)大或主接線方式的改變而改變,具有良好的可擴(kuò)展性,特別適用于大規(guī)模復(fù)雜主接線變電站的建設(shè),為站域控制技術(shù)在智能化變電站中的應(yīng)用提供了范例。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文闡述了一種基于過(guò)程層SV和GOOSE網(wǎng)絡(luò)的站域備自投在環(huán)形母線接線變電站的應(yīng)用,該站域備自投裝置適用于各種大規(guī)模復(fù)雜主接線方式的變電站,基于變電站級(jí)控制策略,實(shí)現(xiàn)了站域控制功能,動(dòng)作性能實(shí)時(shí)性、可靠性高。在數(shù)字化變電站中具有極大的使用和推廣意義。

[1] 劉國(guó)偉.數(shù)字化變電站過(guò)程層組網(wǎng)技術(shù)的探討 [J].廣東電力,2011,24(10)：42-45.

[2] 王根元,韓法玲,高莉,等.基于電子式組合互感器的網(wǎng)絡(luò)化備自投 [J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2011,39 (15).

Application of Substation Backup Power Automatic Switching Based on SV and GOOSE Network of Process Layer

XUE Jianbin,LUO Yifei

What apply a backup power automatic switching that based on SV and GOOSE network of process layer in a 20 kV loop-busbar scheme digital substation can achieve load sharing of main transformer automatically, analyze circumstances of loads intelligently,cutoff 20 kV loads in terms of pre-setting loads priorities,and achieve intelligent control in substation.

SV and GOOSE network of process layer;substation backup power automatic switching;loop-busbar scheme substation

TM76

B

1006-7345(2014)03-0084-03

2013-10-11

薛健斌 (1979),男,珠海供電局,長(zhǎng)期從事繼電保護(hù)專業(yè)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)和管理工作 (e-mail)dott2000@sohu.com。

羅奕飛 (1972),男,珠海供電局,長(zhǎng)期從事繼電保護(hù)專業(yè)管理工作 (e-mail)749192287@qq.com。