呂 超,費(fèi)平平

(國網(wǎng)浙江省電力有限公司嘉興供電公司,浙江 嘉興 314000)

0 引 言

電力系統(tǒng)各區(qū)域電網(wǎng)之間,各樞紐變電站與終端變電站之間,在實(shí)際運(yùn)行過程中相互聯(lián)系、相互影響,局部干擾有可能引發(fā)事故的聯(lián)鎖反應(yīng),嚴(yán)重時(shí)會(huì)波及更大范圍的電力系統(tǒng),造成系統(tǒng)失穩(wěn),出現(xiàn)電網(wǎng)停電范圍增大,對(duì)設(shè)備和人身造成威脅,嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行[1]。負(fù)荷轉(zhuǎn)供控制裝置是能夠有效防御電網(wǎng)擾動(dòng),保障電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要裝置。尤其在220 kV系統(tǒng)中,負(fù)荷轉(zhuǎn)供裝置在電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全控制和可靠連續(xù)供電方面發(fā)揮著重要的作用。

選取220 kV系統(tǒng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu),研究分析較為復(fù)雜接線的雙母雙分段接線方式,依據(jù)主備供電的組態(tài)方式、轉(zhuǎn)供方式的優(yōu)先序列、元件狀態(tài)判斷等可控邏輯,研究2種接線方式下的轉(zhuǎn)供模式,同時(shí)以失效和修復(fù)性作為可靠評(píng)價(jià)指標(biāo),提出該方式下的當(dāng)值模式。

1 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

220 kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中主要接線方式為雙母線、雙母單分段、雙母雙分段等方式。一般在樞紐變電站中雙母線、雙母雙分段接線方式居多,在區(qū)域電網(wǎng)結(jié)構(gòu)建設(shè)與優(yōu)化時(shí),考慮配置負(fù)荷轉(zhuǎn)供控制裝置。文中選取較為復(fù)雜接線的雙母雙分段接線方式進(jìn)行配置分析,如圖1所示。

圖1 雙母雙分段接線

2 備供方式分析

負(fù)荷轉(zhuǎn)供控制裝置一般選取220 kV線路或者分段開關(guān)進(jìn)行控制。當(dāng)線路主供電源失去后,按照優(yōu)先序列順序,投入同一優(yōu)先級(jí)的一條或多條備供線路,恢復(fù)失壓母線供電功能;當(dāng)母線分列運(yùn)行方式時(shí),分段開關(guān)任意側(cè)的運(yùn)行母線失壓后,合上分段開關(guān),恢復(fù)失壓母線供電功能。

2.1 優(yōu)先序列設(shè)定

優(yōu)先系列主要由線路組別與優(yōu)先級(jí)構(gòu)成,分別采用定值的方式進(jìn)行設(shè)定。

線路組別定值位于優(yōu)先系列的十位數(shù)值,定值范圍設(shè)為0～5,其中0表示不參與線路備供,來自同一電源方向的線路應(yīng)整定為同一組別。

優(yōu)先級(jí)定值位于優(yōu)先系列的個(gè)位數(shù)值,整定范圍為0～4,其中1>2>3>4,0表示不參與線路備供,線路備供邏輯動(dòng)作后,優(yōu)先級(jí)設(shè)定值較小的備供線路優(yōu)先被投入。

基于上述設(shè)定方法,雙母雙分段接線,線路備供的優(yōu)先序列整定值如表1所示。

表1 線路備供優(yōu)先序列整定

表1中的優(yōu)先系列設(shè)定值包含如下含義:

1)線路01、02來自同一電源方向,線路03、04來自同一電源方向。一組線路主供另一組備供時(shí),線路備供邏輯開放;主供線路故障導(dǎo)致運(yùn)行母線失壓時(shí),線路備供邏輯動(dòng)作。

2)線路01、02主供,線路03、04備供方式下,備供邏輯動(dòng)作時(shí),首先投入優(yōu)先序列較高的線路03,如故障母線電壓恢復(fù),備供動(dòng)作成功,否則,再投入優(yōu)先級(jí)次高的線路04。

雙母雙分段接線,分段備供時(shí),設(shè)定方法與線路優(yōu)先系列設(shè)定一致,但優(yōu)先序列中只含有優(yōu)先級(jí)設(shè)定,如表2所示。

表2 分段備供優(yōu)先序列整定

分段備供邏輯動(dòng)作后,如分段開關(guān)01、02均可備,則優(yōu)先投入分段開關(guān)01,如母線電壓未回復(fù),再投入分段開關(guān)02;由于母線失壓或檢修,切換為不可備供狀態(tài)的分段開關(guān),不會(huì)被投入。

2.2 元件狀態(tài)判別

負(fù)荷轉(zhuǎn)供控制裝置的元件狀態(tài)主要判別線路開關(guān)、分段開關(guān)狀態(tài)[2]。2種元件主要分為主供、備供、檢修、不可備投4種狀態(tài),4種狀態(tài)分別滿足以下條件:

1)主供狀態(tài)條件。檢修壓板退出、開關(guān)合位、優(yōu)先序列不為0,3個(gè)條件同時(shí)滿足。

2)備供狀態(tài)條件。檢修壓板退出、線路開關(guān)分位且無流、電壓大于有壓定值、優(yōu)先序列不為0,4個(gè)條件同時(shí)滿足。

3)檢修狀態(tài)。檢修壓板投入、優(yōu)先序列設(shè)置不為0,2個(gè)條件同時(shí)滿足。

4)不可備投狀態(tài)。不符合主供、備供、檢修3種狀態(tài)的其他狀態(tài)。

3 當(dāng)值策略實(shí)施

3.1 2種備供方式

雙母雙分段接線主要有2種備供方式:一是線路備供方式,4回線路一組運(yùn)行一組備用;二是分段備供方式,4回線路均運(yùn)行,分段開關(guān)備用[3]。

1)備供方式。針對(duì)備供方式下充電條件、啟動(dòng)條件、動(dòng)作邏輯、放電及閉鎖條件如圖2所示。

圖2 備供邏輯框圖

2)備供邏輯。以線路備供方式為例。

充電條件滿足:總功能壓板且線路備投功能投入;非檢修狀態(tài)的母線有壓;非檢修狀態(tài)的分段開關(guān)在合位;一組線路有主供線路;另一組線路滿足有備供線路且無主供線路條件,滿足以上條件經(jīng)tc延時(shí)后,裝置充電成功,線路備投功能開放。

啟動(dòng)條件:所有運(yùn)行母線電壓小于失壓?jiǎn)?dòng)值;所有主供線路無流;滿足以上條件,經(jīng)tq延時(shí)后,線路備投邏輯啟動(dòng)。

動(dòng)作邏輯:滿足充電條件經(jīng)tc延時(shí)后,線路備投功能開放;滿足啟動(dòng)條件經(jīng)tq延時(shí)后,線路備投邏輯啟動(dòng),出口跳主供組所有主供線路,同時(shí)切除失壓母線上的小電源線路;跳主供線路tT時(shí)間內(nèi),檢測(cè)到所有被跳主供線路的開關(guān)位置均處于分位時(shí),繼續(xù)執(zhí)行;否則備投失敗;確認(rèn)失壓母線電壓小于無壓動(dòng)作值后,投入優(yōu)先級(jí)設(shè)定值最小且尚未執(zhí)行過合閘操作的同一優(yōu)先級(jí)的一條或多條備供線路。

放電及閉鎖條件:總功能壓板或備投功能退出,立即放電;主供線路檢修壓板均投入,立即放電;備供組的任意線路切換為主供狀態(tài),延時(shí)5 s放電;所有運(yùn)行母線電壓消失,延時(shí)15 s放電;任意線路間隔開關(guān)位置異常后,立即放電;收到母差、失靈動(dòng)作信號(hào)立即放電,需手動(dòng)復(fù)歸;主供線路跳閘后母線電壓不滿足小于失壓動(dòng)作值條件,延時(shí)30 s放電。

3.2 當(dāng)值方式選擇

負(fù)荷轉(zhuǎn)供裝置當(dāng)值方式選擇主要基于供區(qū)穩(wěn)定、元件狀態(tài)、電網(wǎng)可靠性等要素[4],并結(jié)合實(shí)際設(shè)備情況。繼電保護(hù)裝置每部分的可靠性都由該部分的隨機(jī)失效指標(biāo)決定。可靠指標(biāo)用失效和修復(fù)性表示,并給出不同方式下當(dāng)值方式選擇情況。

3.2.1 可靠性指標(biāo)

負(fù)荷轉(zhuǎn)供控制裝置是一個(gè)提高電網(wǎng)穩(wěn)定性的裝置,在分析其可靠性時(shí),將失效率λ和修復(fù)率μ作為基礎(chǔ)的指標(biāo)[5]。

(1)

式中:λ(t)為正常工作開始至t時(shí)刻單位時(shí)間失效次數(shù);P(·)為條件概率函數(shù);Δt為采樣時(shí)間;T為故障前的工作時(shí)長(zhǎng)。

(2)

式中:μ(t)表示負(fù)荷轉(zhuǎn)供控制裝置故障在t之后修復(fù)的概率;TY為裝置故障持續(xù)時(shí)間。

3.2.2 案例方式選擇

某220 kV變電站由4臺(tái)主變組成,形成高中側(cè)雙母雙分段接線方式,如圖3所示。由于特殊方式配置負(fù)荷轉(zhuǎn)供裝置,變電站由2個(gè)550 kV變電站供電,即線路1和線路2來自供區(qū)1,線路3和線路4來自供區(qū)2。

圖3 變電站接線方式

單個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)是典型的串聯(lián)系統(tǒng),其中任何一個(gè)單元失效都會(huì)引起整個(gè)系統(tǒng)失效,正常運(yùn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)供裝置動(dòng)作次數(shù)有限。選取狀態(tài)檢修中的應(yīng)用[6],文獻(xiàn)[7]通過繼電保護(hù)系統(tǒng)的5個(gè)主要事件驗(yàn)證繼電保護(hù)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的可靠性,沒有考慮區(qū)外故障時(shí)保護(hù)裝置運(yùn)行特點(diǎn)?；诖?提出了6種事件,用于更加完整地驗(yàn)證裝置各個(gè)環(huán)節(jié)的可靠性[8-9]。具體的驗(yàn)證關(guān)系如表3所示。

表3 事件與裝置功能驗(yàn)證表

通過軟件驗(yàn)證,在失效概率較小,同時(shí)結(jié)合運(yùn)行狀態(tài)以1年為時(shí)限,對(duì)發(fā)生的主要3種事件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,如表4所示。

表4 事件與失效修復(fù)統(tǒng)計(jì)情況

通過表4可知:雙母雙分段接線在分段備供模式下,在運(yùn)變電站檢修狀態(tài)對(duì)6種事件調(diào)試和運(yùn)行狀態(tài)實(shí)際發(fā)生的故障問題數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,檢修狀態(tài)調(diào)試能夠有效檢驗(yàn)各個(gè)環(huán)節(jié)功能,試驗(yàn)驗(yàn)證正確對(duì)應(yīng);同時(shí)在實(shí)際運(yùn)行發(fā)生異常故障時(shí),在近5年內(nèi)失效率均低于0.5%,故障修復(fù)率可達(dá)99.2%以上?；诖?可選取該種運(yùn)行方式下可選分段備供作為當(dāng)值模式。

4 結(jié) 語

分析區(qū)域內(nèi)雙母雙分段的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與負(fù)荷轉(zhuǎn)供裝置的控制方式,考慮裝置運(yùn)行元件狀態(tài)、主備供電的組別方式、轉(zhuǎn)供方式的優(yōu)先序列等可控判據(jù)邏輯,研究雙母雙分段復(fù)雜接線方式下2種典型轉(zhuǎn)供模式。以實(shí)際變電站負(fù)荷裝置為案例,以失效和修復(fù)性作為可靠評(píng)價(jià)指標(biāo),提出了當(dāng)值可實(shí)施方式。