李 福，李 衛(wèi)，馬宇飛，李 晶，王輝春

（1.云南電網(wǎng)公司紅河供電局，云南 紅河 661100；2.云南電網(wǎng)公司普洱供電局，云南 普洱 665000；3.長園深瑞繼保自動化有限公司，廣東 深圳 518057）

0 引 言

現(xiàn)代社會中，電力能源已經(jīng)滲透到社會活動和人民生活的各個方面。穩(wěn)定、可靠的供電是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎(chǔ)，電網(wǎng)安全是社會公共安全的重要組成部分。因此，保障電力的有序供應(yīng)與電網(wǎng)的安全運行尤為重要。

隨著電網(wǎng)智能化的發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，越來越多的地區(qū)采用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)串供變電站系統(tǒng)[1-6]，以提高供電可靠性。目前，基于站內(nèi)電氣信息量的傳統(tǒng)，備用電源自投系統(tǒng)存在實時性較差、數(shù)據(jù)發(fā)生時刻的時序關(guān)系不準(zhǔn)確等問題。該系統(tǒng)僅作用于裝設(shè)有該備自投的單一變電站，同時只能挽救鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)中開環(huán)點廠站的負(fù)荷，應(yīng)用范圍存在局限。因此，亟需有針對性地改進常規(guī)備自投裝置存在的缺陷，保障供電可靠性。

1 站間失電自恢復(fù)系統(tǒng)原理介紹

圖1為包含2個主供電源站和3個串供110 kV變電站的典型鏈?zhǔn)酱┫到y(tǒng)，其中，黑色矩形符號表示斷路器。該鏈?zhǔn)较到y(tǒng)最多可包含4個串供站。當(dāng)串供回路發(fā)生故障時，自恢復(fù)系統(tǒng)能根據(jù)實時獲取的區(qū)域電網(wǎng)全景信息進行自動識別、判斷，跳開緊鄰故障點的失電站的原主供電源開關(guān)，合上串供回路原處于開環(huán)點的開關(guān)，由另一側(cè)電源恢復(fù)對所有失電站的供電[7-9]。

圖1 鏈?zhǔn)酱┳冸娬镜南到y(tǒng)示意圖

圖2 為自恢復(fù)系統(tǒng)的架構(gòu)圖。按照分層控制的原則配置整個區(qū)域自恢復(fù)系統(tǒng)，在兩個電源站A、B及各串供變電站C、D、E配置自恢復(fù)系統(tǒng)子站，選擇其中一個變電站作為樞紐站，并配置自恢復(fù)系統(tǒng)主站。根據(jù)子站上傳的數(shù)據(jù)，主站完成整個系統(tǒng)的自恢復(fù)邏輯判斷后，將動作命令發(fā)送至各子站。自恢復(fù)系統(tǒng)子站負(fù)責(zé)實現(xiàn)信息量的采集和上送，接收主站發(fā)送的跳合閘命令，并將其轉(zhuǎn)化成常規(guī)節(jié)點輸出執(zhí)行。

光纖通道具有傳輸容量大、抗電磁干擾能力強及運行可靠性高等常規(guī)通信方式無可比擬的優(yōu)良性能。光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，促使光纖通道成為信息傳輸?shù)闹饕ǖ?。為提高系統(tǒng)的通信可靠性和實時性，主站與子站之間的信號全部以開關(guān)量（GOOSE信號）的形式通過光纖通信進行傳遞。

圖2 鏈?zhǔn)酱┫到y(tǒng)的自恢復(fù)系統(tǒng)架構(gòu)圖

自恢復(fù)系統(tǒng)的工作原理圖，如圖3所示。

（1）根據(jù)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)串供變電站系統(tǒng)的正常運行方式，自動識別處于開環(huán)點的開關(guān)。

（2）不同運行方式下，自恢復(fù)系統(tǒng)的動作不相同，以開環(huán)點的開關(guān)為基本點，設(shè)置對應(yīng)運行方式下發(fā)生不同故障點時的自恢復(fù)系統(tǒng)動作邏輯。

（3）在當(dāng)前運行方式下，鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)串供變電站系統(tǒng)的某處發(fā)生故障時，故障點對應(yīng)的后級站會發(fā)生失電。系統(tǒng)會根據(jù)電氣量識別該故障發(fā)生的位置，跳開距故障點最近的失電站的原主供電源開關(guān)。在確認(rèn)緊鄰故障點失電站母線無壓后，合上串供回路原處于開環(huán)點的開關(guān)，由另一側(cè)電源恢復(fù)對所有失電站的供電。

圖3 自恢復(fù)系統(tǒng)的工作原理圖

以圖1所示的系統(tǒng)為例，假設(shè)正常運行時開環(huán)點為E2開關(guān)，由220 kV站A給110 kV站C、D、E供電。當(dāng)K1處發(fā)生故障時，自恢復(fù)系統(tǒng)能夠根據(jù)實時獲得的數(shù)據(jù)快速跳開C1開關(guān)，合上E2開關(guān)，變成由220 kV站B給110 kV站C、D、E恢復(fù)供電；當(dāng)K2處發(fā)生故障時，自恢復(fù)系統(tǒng)能夠跳開D1開關(guān)，合上E2開關(guān)，變成由220 kV站A繼續(xù)給110 kV站C供電，220 kV站B給110 kV站D、E恢復(fù)供電。

開環(huán)點位置不同，站間失電自恢復(fù)系統(tǒng)的執(zhí)行邏輯也不同。因此，準(zhǔn)確判斷開環(huán)點是失電自恢復(fù)系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)。具體地，基于線路光纖縱差保護，判定元件范圍內(nèi)是否發(fā)生故障，從而定位故障點位置。差動保護動作特性如圖4所示，橫、縱坐標(biāo)分別表示制動電流Ir和動作電流Id，可由式（1）、式（2）計算獲得：

圖4 差動保護動作特性

圖4 中，陰影區(qū)域為保護動作區(qū)，其中Idset以上為差動速斷保護動作區(qū)，空白區(qū)域為制動區(qū)。

差流速斷判據(jù)和比率差動判據(jù)分別為：

其中，Idset為差流速斷門檻值，Idz為穩(wěn)態(tài)量比率差動門檻定值，按躲開正常運行時的最大不平衡電流整定；k為比率制動系數(shù)。

2 數(shù)字動模試驗驗證

開展數(shù)字動模試驗，驗證站間失電自恢復(fù)系統(tǒng)的保護動作特性。針對圖1的鏈?zhǔn)酱┳冸娬镜南到y(tǒng)，搭建如圖5所示的試驗系統(tǒng)模型，其中黑色矩形符號表示斷路器。利用無窮大系統(tǒng)S1、S2分別模擬220 kV站A、站B的110 kV出線母線，3個串供站均以負(fù)荷替代，K0～K8分別為系統(tǒng)中各點故障。

試驗?zāi)MA1作為開環(huán)點，S1、S2為同一電源情況下系統(tǒng)故障后的自恢復(fù)動作行為，一次系統(tǒng)模型參數(shù)如表1、表2所示。

表1 數(shù)字動模試驗等值系統(tǒng)參數(shù)

表2 數(shù)字動模試驗等值系統(tǒng)參數(shù)

圖5 試驗系統(tǒng)模型

當(dāng)站B出現(xiàn)失壓時，系統(tǒng)根據(jù)自恢復(fù)邏輯進行判斷，其整組動作情況如圖6所示。

圖6 自恢復(fù)系統(tǒng)整組動作圖

其中，U7A、U7B、U7C分別為E2B1線近E2端三相電壓二次值；U10A、U10B、U10C分別為站B側(cè)110 kV母線三相電壓二次值；I8A、I8B、I8C分別為流過E2的三相電流二次值；I9A、I9B、I9C分別為流過B1的三相電流二次值；T3、T4、T5、T6、T7、T8分別為跳C1、C2、D1、D2、E1、E2的 信 號；H2、H3、H5分 別 為 合A1、C1、D1的信號。

由圖6可知，站B失壓后，E2B1線無流，0.516 s后跳開關(guān)E2，1.069 s后合開關(guān)A1，其他開關(guān)不動作，試驗結(jié)果符合檢驗依據(jù)《GT/B26864-2011電力系統(tǒng)繼電保護產(chǎn)品動模試驗》的要求。

3 結(jié) 論

依據(jù)《GT/B26864-2011電力系統(tǒng)繼電保護產(chǎn)品動模試驗》的相關(guān)要求，開展數(shù)字動模試驗?zāi)M站B失壓時自恢復(fù)系統(tǒng)的整組動作情況。試驗結(jié)果表明：站間失電自恢復(fù)系統(tǒng)可準(zhǔn)確、迅速及有序地識別故障，驗證了系統(tǒng)的供電可靠性。