變電站裝備中斷路器的功能簡(jiǎn)述

1、變電站裝備中斷路器的功能簡(jiǎn)述     作者：李佳 單位：云南電網(wǎng)公司臨滄供電局如果母線(xiàn)側(cè)或線(xiàn)路一側(cè)有電壓(大于給定的有壓定值)，而另一側(cè)無(wú)電壓(小于給定的無(wú)壓定值)，即線(xiàn)路對(duì)母線(xiàn)充電或母線(xiàn)對(duì)線(xiàn)路充電，無(wú)TV斷線(xiàn)閉鎖信號(hào)，同期合閘同樣滿(mǎn)足條件，裝置執(zhí)行合閘命令向斷路器發(fā)合閘脈沖，允許斷路器合閘。檢同期合閘檢同期合閘也稱(chēng)為環(huán)網(wǎng)合閘，一般用于同一系統(tǒng)內(nèi)的斷路器同期合閘，特點(diǎn)是斷路器兩端的系統(tǒng)頻率是相同的。檢同期合閘的主要允許判斷條件是:1)斷路器兩側(cè)的電壓均在有壓定值范圍之內(nèi);2)斷路器兩側(cè)的壓差和角度均小于定值。只要這兩個(gè)條件滿(mǎn)足，測(cè)控裝置的斷路器合閘出口觸

2、電就會(huì)立刻閉合。準(zhǔn)同期合閘準(zhǔn)同期合閘也稱(chēng)為準(zhǔn)同期合閘或并列，一般用于兩個(gè)不同系統(tǒng)之間的斷路器同期合閘，特點(diǎn)是斷路器兩端的系統(tǒng)頻率不相同，需要捕捉同期。準(zhǔn)同期合閘的主要允許判斷條件為:1)斷路器兩側(cè)的電壓均在有壓定值范圍之內(nèi)。2)兩側(cè)電壓差小于壓差定值。3)頻率差小于定值。4)滑差(即頻率變化率df/dt)小于定值。在以上條件均滿(mǎn)足的情況下，測(cè)控裝置將根據(jù)合閘導(dǎo)前時(shí)間定值自動(dòng)修正合閘角度，以保證斷路器在00角時(shí)刻合閘，即:當(dāng)捕捉到相位角等于導(dǎo)前相位角時(shí)，給斷路器發(fā)合閘脈沖，此時(shí)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的沖擊最小。其合閘角度的計(jì)算公式為:hz=360f+180(df/dt)T2dq公式中，為兩側(cè)電壓角度差;f為

3、兩側(cè)電壓頻率差;df/dt為滑差;T2dq為提前時(shí)間(不同廠(chǎng)家和型號(hào)的測(cè)控裝置計(jì)算方式可能略有差異)。強(qiáng)制合閘強(qiáng)制合閘也稱(chēng)為無(wú)條件合閘。此時(shí)測(cè)控裝置同期合閘功能退出運(yùn)行，對(duì)斷路器合閘操作沒(méi)有任何條件限制，只要發(fā)出合閘命令，測(cè)控裝置的斷路器合閘出口觸點(diǎn)就會(huì)立刻閉合。一般僅用于斷路器緊急解鎖操作或檢修時(shí)遙控合斷路器用。由于目前同一個(gè)變電站內(nèi)一次設(shè)備大都運(yùn)行在同一個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)，斷路器兩側(cè)頻率相同，因此測(cè)控裝置大都采用檢同期合閘方式。即使線(xiàn)路對(duì)側(cè)是發(fā)電廠(chǎng)或水電站等電源點(diǎn)，由于同期點(diǎn)設(shè)置在電源側(cè)，因此變電站側(cè)一般采用無(wú)壓合閘方式對(duì)線(xiàn)路充電，準(zhǔn)同期工作電源側(cè)完成。只有兩個(gè)不同電網(wǎng)之間的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)需要采用準(zhǔn)同期

4、合閘方式。測(cè)控裝置同期合閘功能的實(shí)現(xiàn)隨著設(shè)備廠(chǎng)家對(duì)測(cè)控裝置應(yīng)用技術(shù)的不斷完善，這些微機(jī)型裝置有高精度的采集和分析處理單元模塊，比傳統(tǒng)的控制模式有了很大的進(jìn)步。各個(gè)監(jiān)控廠(chǎng)家的設(shè)備型號(hào)雖然各有不同，但實(shí)現(xiàn)同期合閘的功能基本上大同小異。下面以國(guó)電南瑞科技股份有限公司NSD500型斷路器測(cè)控裝置為例作介紹，并對(duì)目前定值進(jìn)行說(shuō)明2。NSD500同期判斷條件具備同期功能的NSD500裝置遙測(cè)采用4TV/4TA模式，其中3TV用于接入母線(xiàn)側(cè)三相相電壓(Ua，Ub，Uc);1TV用于接入線(xiàn)路側(cè)電壓(Usa)。同期操作是通過(guò)判斷斷路器兩側(cè)的電壓Ua和Usa)、頻率和相角差使斷路器在同期點(diǎn)合閘到位，保證對(duì)電網(wǎng)的沖

5、擊最小。裝置具備如下同期判斷功能:1)當(dāng)斷路器任意一側(cè)電壓幅值小于80%額定值或者大于120%額定值時(shí)，認(rèn)為電壓幅值異常，延時(shí)判斷200ms后退出同期狀態(tài)，并上送原因;2)當(dāng)斷路器任意兩側(cè)電壓差的絕對(duì)值大于定值U)時(shí)，認(rèn)為電壓差異常，延時(shí)判斷200ms后退出同期狀態(tài)，并上送原因;3)當(dāng)斷路器任意一側(cè)頻率小于48Hz比或者大于52Hz比時(shí)，認(rèn)為頻率大小異常，延時(shí)判斷200ms后退出同期狀態(tài)，并上送原因;4)當(dāng)斷路器任意兩側(cè)頻率差的絕對(duì)值大于定值F時(shí)，認(rèn)為頻率差異常，延時(shí)判斷200ms后退出同期狀態(tài)，并上送原因;5)當(dāng)斷路器任意兩側(cè)頻率差的變化率dF/t大于定值Df/dt時(shí)，認(rèn)為頻率差變化率異常，

6、延時(shí)判斷200ms后退出同期狀態(tài)，并上送原因;6)當(dāng)斷路器兩側(cè)電壓的相位差s大于定值時(shí)，認(rèn)為相位差異常，延時(shí)判斷200ms后退出同期狀態(tài)，并上送原因。NSD500同期合閘方式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的“合”命令，被默認(rèn)為“自動(dòng)準(zhǔn)同期”操作(根據(jù)斷路器兩側(cè)電壓狀態(tài)，自動(dòng)進(jìn)行同期有壓合閘、無(wú)壓合閘、合環(huán)判斷的一種控制方式)。當(dāng)合閘點(diǎn)兩側(cè)有一側(cè)以上無(wú)壓時(shí)，被認(rèn)為是無(wú)壓合閘;兩側(cè)均有壓時(shí)如果頻率差大于0.02Hz時(shí)或者電網(wǎng)兩側(cè)相角差3秒鐘發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)5度被認(rèn)為是差頻并網(wǎng)，否則被認(rèn)為是合環(huán)操作。該裝置采用恒定越前時(shí)間的檢同期合閘原理，同時(shí)具有完備的同期閉鎖功能，其同期部分軟件運(yùn)行框圖如圖2所示。NSD500手動(dòng)同

7、期功能:測(cè)控裝置輸出一副手動(dòng)同期閉鎖接點(diǎn)，可以串接于手動(dòng)合閘回路，進(jìn)行手動(dòng)同期合閘閉鎖。當(dāng)“手動(dòng)同期”把手在“當(dāng)?shù)亍睍r(shí)，手動(dòng)同期繼電器TJJ開(kāi)始工作，當(dāng)滿(mǎn)足定值的情況下TJJ導(dǎo)通來(lái)完成合閘操作。值得注意的是這種裝置中的同期繼電器TJJ已經(jīng)不同于傳統(tǒng)控制型變電站中的繼電器功能，它只是在系統(tǒng)判斷滿(mǎn)足“自動(dòng)準(zhǔn)同期”條件后的一個(gè)執(zhí)行元件，而不是集判斷和執(zhí)行功能于一身的元件。幅值補(bǔ)償和相角補(bǔ)償變電站同期部分的二次回路設(shè)計(jì)中，經(jīng)常遇上斷路器兩側(cè)電壓由于接線(xiàn)方式不同而造成固有幅值差和相角差的情況，需要對(duì)幅值和相角進(jìn)行補(bǔ)償。該測(cè)控裝置中能對(duì)待并側(cè)電壓進(jìn)行初始幅值補(bǔ)償和相角補(bǔ)償，可極大地增強(qiáng)裝置的靈活性和適應(yīng)性

8、。同期方式及定值的整定同期點(diǎn)及同期方式的設(shè)置變電站中每一個(gè)有可能進(jìn)行同期操作的斷路器，稱(chēng)為同期點(diǎn)(并列點(diǎn))，也就是說(shuō)當(dāng)斷路器兩側(cè)有可能出現(xiàn)非同一系統(tǒng)電源時(shí)，此斷路器是同期點(diǎn)。選擇如下:1)母聯(lián)斷路器都是同期點(diǎn)，他們是同一母線(xiàn)上的所有電源元件的后備同期點(diǎn);2)變壓器的三側(cè)斷路器都是同期點(diǎn)，這些是為了減少并列時(shí)可能出現(xiàn)的倒閘操作，以保證事故情況下迅速可靠的回復(fù)供電;3)系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的線(xiàn)斷路器都是同期點(diǎn)。同期定值的整定監(jiān)控裝置要實(shí)現(xiàn)“檢同期”功能，進(jìn)行必要的參數(shù)設(shè)置是必須的過(guò)程。目前關(guān)于同期參數(shù)都是按根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度管理規(guī)程中規(guī)定的要求執(zhí)行，一般僅規(guī)定了壓差、頻差、相角差三個(gè)量的整定值。現(xiàn)有條件下對(duì)同期定

9、值有了新需要，以NSD500為例對(duì)裝置完成同期功能必須具備的參數(shù)進(jìn)行說(shuō)明。Df/Dt:兩側(cè)電壓頻率加速度閉鎖定值，單位Hz/s(一般小于0.5)。F:兩側(cè)電壓頻率差閉鎖定值，單位Hz(一般小于0.2)。U:兩側(cè)電壓差閉鎖定值，單位V(一般小于10)。s:兩側(cè)電壓相角差閉鎖定值，單位度(一般小30?)。在合環(huán)方式時(shí)，斷路器兩側(cè)電壓相角大于此值，裝置將不合閘。在差頻并網(wǎng)時(shí)，如果裝置根據(jù)當(dāng)時(shí)頻差和同期導(dǎo)前時(shí)間計(jì)算出的同期越前相角大于該定值，裝置也將拒絕合閘。Tdq:合閘導(dǎo)前時(shí)間，含斷路器動(dòng)作時(shí)間和出口中間繼電器動(dòng)作時(shí)間。(一般小于100ms)。通過(guò)上面關(guān)于參數(shù)的說(shuō)明可以看出，除了“調(diào)規(guī)”規(guī)定的參數(shù)之

10、外，電壓頻率加速度Df/Dt和合閘導(dǎo)前時(shí)間Tdq這兩個(gè)定值是裝置在現(xiàn)有條件下真正準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)“檢同期”功能所必須的3。變電站同期合閘功能的要求同期功能新要求如今的電力系統(tǒng)已經(jīng)不是幾十年前得那樣，隨著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不斷復(fù)雜化，雙回路、環(huán)網(wǎng)架構(gòu)比比皆是，此時(shí)電力元件(發(fā)電機(jī)、變壓器、線(xiàn)路等)的切除和投入經(jīng)常會(huì)表現(xiàn)為開(kāi)環(huán)或合環(huán)的形式，即這些操作不是將兩個(gè)電源解列或是并列，而是在原有的系統(tǒng)架構(gòu)中減少或增加一個(gè)元件(或稱(chēng)支路)。顯然，這就不是差頻并網(wǎng)的概念了，它沒(méi)有前述因相角差過(guò)大造成誤操作的問(wèn)題，但卻存在著因測(cè)量功角過(guò)大導(dǎo)致無(wú)法合閘的問(wèn)題。不論是開(kāi)環(huán)或合環(huán)操作都會(huì)引起系統(tǒng)潮流的再分配，在進(jìn)行合環(huán)操作后，新投入

11、的元件必定會(huì)突然帶上一定的負(fù)荷，這也可以理解為沖擊，但這和差頻并網(wǎng)不同，它是不可避免的，也是人們預(yù)期的，投運(yùn)一個(gè)元件的目的就是讓它分擔(dān)一些負(fù)荷。隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大，需要合環(huán)點(diǎn)的功角很可能大于這個(gè)固定值30?。這時(shí)完全可以通過(guò)潮流計(jì)算得到各合環(huán)點(diǎn)在不同運(yùn)行方式時(shí)的允許合環(huán)功角，為方便起見(jiàn)，可以將該功角定值取為不同運(yùn)行方式中較小的計(jì)算值，這要比采用一個(gè)固定的30?閉鎖合理得多，至少不會(huì)失去大量的合環(huán)機(jī)會(huì)。當(dāng)然，這給調(diào)度機(jī)構(gòu)的運(yùn)行方式管理部門(mén)提出了一個(gè)新的工作要求，即向變電站存在合環(huán)操作但又可能因合環(huán)操作不當(dāng)引起惡劣后果的合環(huán)點(diǎn)下達(dá)允許功角定值。如果必要，該定值可以因運(yùn)行方式變化而改變。當(dāng)合環(huán)點(diǎn)的測(cè)

12、量功角大于定值時(shí)，調(diào)度部門(mén)有責(zé)任實(shí)施相應(yīng)的潮流調(diào)度，以期實(shí)現(xiàn)安全的合環(huán)操作4。未來(lái)變電站同期裝置應(yīng)具備的功能要真正解決同期問(wèn)題，除了管理部門(mén)通過(guò)對(duì)各種可能運(yùn)行方式的潮流計(jì)算并結(jié)合開(kāi)關(guān)實(shí)際合理確定參數(shù)定值外，將來(lái)的同期裝置還應(yīng)具備更多的功能實(shí)現(xiàn)變電站斷路器操作自動(dòng)化，當(dāng)然它需要制造廠(chǎng)家和調(diào)度部門(mén)協(xié)同解決。應(yīng)具備的主要功能如下:1)應(yīng)具備實(shí)時(shí)測(cè)量合環(huán)點(diǎn)功角值的功能，進(jìn)行合環(huán)操作前必須確認(rèn)因合環(huán)操作造成的潮流再分配，不致使新投入的元件(線(xiàn)路、變壓器等)因保護(hù)啟動(dòng)或失步而再跳閘。所以裝置應(yīng)能實(shí)時(shí)測(cè)量開(kāi)環(huán)點(diǎn)的功角，該功角值確定了合環(huán)后新投入元件的潮流大小。2)應(yīng)具備允許功角的整定元件，測(cè)量合環(huán)點(diǎn)功角的目的是通過(guò)實(shí)測(cè)值與允許值比較，確定是否可以執(zhí)行合環(huán)操作。因此，需要設(shè)置允許功角整定元件，決定是開(kāi)放還是閉鎖合閘回路。這里應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)的是當(dāng)整定元件閉鎖了合閘回路時(shí)，既不應(yīng)放棄合閘操作機(jī)會(huì)，也不允許強(qiáng)行手動(dòng)合閘。在運(yùn)行方式較復(fù)雜，且一個(gè)允許功角定值不夠時(shí)，應(yīng)具備遙控改變定值的可能。當(dāng)然對(duì)于純粹差頻并網(wǎng)的同期點(diǎn)顯然不存在功角問(wèn)題，當(dāng)然也不存在整定的需要。3)應(yīng)具備向上級(jí)調(diào)度發(fā)送合環(huán)操作不具備條件的遙信信號(hào)功能，當(dāng)合環(huán)點(diǎn)實(shí)測(cè)功角大于允許功角定值時(shí)，合閘回路將被閉鎖，此時(shí)應(yīng)立即向調(diào)度發(fā)出合環(huán)操作不具備條件的遙信信號(hào)，例如“合環(huán)點(diǎn)壓差越限”、“合環(huán)點(diǎn)測(cè)量功角越限”等，以便調(diào)度員及時(shí)實(shí)施潮流調(diào)配