站用380V交流電源系統(tǒng)各級開關(guān)保護選擇性問題的研究20140121要點

1、中國南方電網(wǎng)有限責任公司科技項目申請書及可行性研究報告 項目名稱： 站用380V交流電源系統(tǒng)各級開關(guān)保護選擇性問題的研究申請單位： 起止時間： 項目負責人： 聯(lián)系電話： 通信地址： 申請日期： 填 寫 說 明一、請嚴格按照要求填寫各項。二、專業(yè)類別根據(jù)項目所屬專業(yè)種類從發(fā)電（能源）、輸電、變電一次、配電一次、電力建設、系統(tǒng)運行、繼保自動化、電網(wǎng)規(guī)劃設計技術(shù)、通信及信息技術(shù)、計量營銷、智能電網(wǎng)新技術(shù)、綜合研究共12類技術(shù)中選擇。三、項目摘要應簡要說明項目研究內(nèi)容和預期成果，字數(shù)要求500字以內(nèi)。四、項目申請單位指提出項目建議與申請的單位或部門，如總部各部門、直屬機構(gòu)、各分子公司及其所屬基層單位等

2、。五、項目分工應主要描述項目申請單位與協(xié)作單位的任務劃分，項目計劃進度安排應按時間段列出研究推進計劃，并明確各階段交付物及標志性里程。六、科技經(jīng)費預算支出科目具體解釋見附件1。項 目 簡 表項目名稱站用380V交流電源系統(tǒng)各級開關(guān)保護選擇性問題的研究項 目負責人姓名工作單位性別年齡職稱項目分類1、發(fā)電（能源） 2、輸電 3、變電一次 4、配電一次 5、電力建設 6、系統(tǒng)運行 7、繼保自動化 8、電網(wǎng)規(guī)劃設計技術(shù) 9、通信及信息技術(shù) 10、計量營銷 11、智能電網(wǎng)新技術(shù) 12、綜合研究 項目起止時間申請經(jīng)費總額155萬項目摘要(500字以內(nèi))：在變電站中不時發(fā)生因站用380V交流電源饋線開關(guān)、進

3、線開關(guān)和變壓器高壓開關(guān)之間保護級差配合不當，導致饋線回路故障不能隔離引起變壓器高壓開關(guān)跳閘的事故發(fā)生；而無人值守變電站特別是偏遠變電站因開關(guān)跳閘無法及時排除故障恢復供電，導致電池耗盡造成全站失電的事故。因此提高站用電源的可靠性就必須解決各級開關(guān)級差配合問題和故障排除快速恢復供電問題。本項目主要研究解決站用380V交流電源饋線開關(guān)、進線開關(guān)和變壓器高壓開關(guān)之間的級差配合保護問題（考慮消防泵啟動和相不平衡電流等影響）；解決終端負載小電流短路故障隔離以及故障停電快速恢復供電問題。主要研究內(nèi)容 ：1. 調(diào)研1 變電站站用交流負荷，按照負荷類型進行分類均勻配置，減少站用變?nèi)嚯娫床黄胶狻?. 研制1 研

4、制有保護功能并能進行保護級差配合的微機備自投裝置和饋線監(jiān)控裝置。2 研究各級開關(guān)之間的極差保護配合整定值。3. 優(yōu)化設計配置1 進線開關(guān)使用電子式三段保護框架斷路器，定值和脫扣時間都可以整定與高壓開關(guān)配合。2 站用變所有控制電源全部由逆變電源輸出供電，提高控制電源可靠性。3 零序電流使用三相電流矢量合成，電流互感器使用保護型。4 所有饋線開關(guān)使用帶電動操作機構(gòu)的塑殼開關(guān)，由饋線監(jiān)控裝置保護和分合控制。當負載發(fā)生短路故障時，跳饋線開關(guān)防止故障擴大化。如果越級跳進線開關(guān)，也可以遠程隔離故障回路快速恢復供電。申請單位意見： （公章） 年 月 日總部部門、直屬機構(gòu)、分子公司意見： （公章） 年 月 日

5、項目分工與計劃進度安排1、項目相關(guān)單位及具體分工單 位具 體 分 工項目申請單位協(xié)作單位1協(xié)作單位2協(xié)作單位32、 計劃進度安排任務名稱開始時間完成時間主要內(nèi)容及交付項編寫要求：1. 列出分時間段計劃研究內(nèi)容；2. 分時間段提供成果的內(nèi)容和形式，要求具有可檢查性。項目組成人員情況序號姓 名年齡職稱、職務工 作 單 位任 務 分 工456789101112一、 目的和意義1 變電站站用電源是給整個變電站設備供電的系統(tǒng)，然而現(xiàn)有保護不能對小電流故障進行有效準確隔離造成開關(guān)越級跳閘導致站用交流電源失電；電池組現(xiàn)有技術(shù)也不能保證100%支撐負荷運行以及電池供電時間有限，所以有造成全站失電的危險。2 本

6、項目主要的是研究解決站用380V交流系統(tǒng)電源饋線開關(guān)、進線開關(guān)和變壓器高壓開關(guān)之間的級差配合保護問題；解決終端負載小電流短路故障準確隔離問題以及故障停電快速恢復供電問題?？梢詼p小站用電源故障停電范圍，保證變電站的可靠運行，遠程快速恢復供電，減少故障維護成本，可以在南網(wǎng)改造和新建的變電站中廣泛推廣應用。二、 項目研究的背景1 國內(nèi)外研究水平的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢站用380v交流電源系統(tǒng)因各級開關(guān)保護選擇性失配，發(fā)生小電流故障引起全站站用交流電源系統(tǒng)失電時有發(fā)生。案例：今年某220KV變電站發(fā)生了戶外照明燈發(fā)生短路，終端開關(guān)箱微斷開關(guān)、電源屏饋線開關(guān)和進線開關(guān)都沒有跳閘，最后變壓器高壓開關(guān)零序過流保護跳

7、閘，然而高壓開關(guān)零序跳閘失電后沒有能閉鎖低壓電源屏備自投，切換到另一臺站用變電源，因戶外照明燈的故障尚未排除，所以導致另一臺站用變也跳閘失電，最終引起全站失電的事故。經(jīng)過分析，以上故障是因為終端戶外照明燈線路短路故障電流比較小只有200A，而電源屏饋線開關(guān)為C65N/3P C63A，該開關(guān)為反時限特性，只有過流達到5-10倍的開關(guān)額定值時才會啟動瞬時脫扣，而故障電流為200A時需要5-30秒才能脫扣，進線開關(guān)的瞬時脫扣電流和脫扣值比饋線開關(guān)更大，此時零序保護早已啟動跳閘變壓器高壓開關(guān)，另一臺站用變也是同樣原因跳閘。由于開關(guān)的固有特性，各級開關(guān)無法實現(xiàn)級差配合保護引起事故擴大化的情況時有發(fā)生。因

8、此為了保證穩(wěn)定的電源供應急需解決各級開關(guān)級差配合以及故障快速隔離恢復故障問題。2 介紹國外研究機構(gòu)對本項目的研究情況。未見相關(guān)報道。3 介紹國內(nèi)研究機構(gòu)對本項目的研究情況?，F(xiàn)在運行變電站站用380V交流系統(tǒng)設計方案未充分考慮閉鎖備自投裝置，各級開關(guān)級差配合保護、變壓器三相負荷不平衡、故障隔離快速恢復供電等問題。因存在的問題為尚未得到根本性解決，所以對直流系統(tǒng)的要求越來越高，然而電池組現(xiàn)有技術(shù)也不能保證其100%的可靠性，所以只能反過來要求站用交流系統(tǒng)的高其可靠性。4 項目研究的技術(shù)關(guān)鍵與難點。主要技術(shù)難點在于微機備自投裝置的開發(fā)，饋線監(jiān)控裝置的開發(fā)，饋線開關(guān)、進線開關(guān)和站用變高壓開關(guān)之間的級差

9、配合整定。三、 項目申請單位具備的研究基礎和條件該項目的協(xié)作廠家為深圳市泰昂能源科技股份有限公司，該公司一直專注于變電站站用電源領域開發(fā)和配套，有10多年的研發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)驗，有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)開發(fā)和研發(fā)團隊，具有軟件、硬件綜合開發(fā)能力。其交直流一體化電源系統(tǒng)、直流電源系統(tǒng)、智能模塊化精密配電系統(tǒng)等相關(guān)產(chǎn)品已獲得國家發(fā)明專3項、實用新型專利35項，17項發(fā)明專利進入實審階段。泰昂第一個提出站用電源交直流一體化設計方案思路，并且參與制定站用電源交直流一體化系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范，交直流一體化已經(jīng)成為國家電網(wǎng)集中招標的標準方案，他們生產(chǎn)的站用電源交直流一體化系統(tǒng)已經(jīng)在南網(wǎng)和國網(wǎng)中有廣泛應用。其微機備自投裝置I

10、PC-03是專門解決站用電源發(fā)生的事故而研發(fā)的，它有意識地將零序保護、過流保護等功能集成于備自投裝置內(nèi)，不僅具有備自投邏輯控制功能，電量監(jiān)測功能，同時具備保護功能，且提供六種工作模式：固定電源1、固定電源2、自動電源1、自動電源2、自動切換、停止供電。該裝置的部分設計要求已經(jīng)成為南網(wǎng)站用電源備自投招標的標準要求。四、 項目研究內(nèi)容、技術(shù)路線與實施方案1、項目研究內(nèi)容的詳細說明主要研究內(nèi)容1、 主要技術(shù)內(nèi)容：1 調(diào)研1) 調(diào)研變電站站用交流負荷，按照負荷類型進行分類均勻配置，減少站用變?nèi)嚯娫床黄胶?。2 研制1) 微機備自投裝置：具有兩段過流保護、零序過流保護、電壓異常告警、失壓跳進線、閉鎖備

11、自投、電量監(jiān)測等功能。且過流保護和零序過流保護定值和時間可以與站用變高壓開關(guān)實現(xiàn)級差配合保護，當過流時閉鎖微機備自投，防止故障引起另一臺站用變跳閘失電。微機備自投裝置在失壓跳進線時，需要避開高壓線路重合閘的整定時間。因為高壓線路有時候會因短時暫態(tài)故障跳閘，延時后又重合閘，如果線路不再有故障則又繼續(xù)保證供電。2) 饋線監(jiān)控裝置：具有對饋線開關(guān)進行保護、控制和通訊功能3 優(yōu)化設計配置1) 進線開關(guān)使用帶電子式三段保護的框架開關(guān)，開關(guān)之間實現(xiàn)機械電氣雙閉鎖，開關(guān)通過微機備自投裝置進行控制。2) 站用交流屏的所有控制回路全部采用逆變電源，提高控制電源的穩(wěn)定性。原方案控制電源是在進線開關(guān)前端就地取電，當

12、取電相發(fā)生缺相或者電源發(fā)生故障時，控制電源受到影響不能準確及時的控制設備運行，因此為了保證控制電源絕對可靠需要從逆變電源引入可靠電源。3) 進線開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)的采集電流的互感器全部使用保護型10P10等級的互感器，使電流測量能夠具備10倍以上的過流測量能力，當微機備自投裝置檢測到過流時應先于高壓開關(guān)分閘，把故障范圍控制在交流進線柜內(nèi)。零序電流采用三相電流互感器矢量和合成，反映真實的零序電流，但是定值設置時需要避開相不平衡電流。4) 站用變故障大多情況都發(fā)生在負載側(cè)，但是若非金屬短路故障或者故障電流達不到饋線開關(guān)的瞬動電流時，饋線開關(guān)有可能會慢于零序電流脫扣進線開關(guān)或者零序電流脫扣高壓開關(guān)的時間

13、，導致越級跳閘故障范圍擴大化。監(jiān)控系統(tǒng)無法判斷到底是哪個回路發(fā)生故障導致站用變失電，所以該項目在每一路饋線開關(guān)上都裝有電動操作機構(gòu)以及三相電流檢測回路。在負載發(fā)生短路故障時通過饋線監(jiān)控裝置實現(xiàn)定時限過流保護跳閘，將故障隔離在故障點上；如果故障點因各種原因沒及時隔離，導致前端開關(guān)跳閘，則可以通過遠程監(jiān)控平臺將故障的饋線回路強行分閘，把故障點隔離后，快速恢復站用電源供電。該方法使無人值守的變電站出現(xiàn)故障時無需人員到達現(xiàn)場排除，在供電中心就可以實現(xiàn)對故障的快速排除，恢復供電，減少停電時間和維護成本。5) 消防水泵、噴淋泵因為功率較大，啟動時沖擊電流可能達到5-7倍額定電流，為了躲開此類負載的啟動電流

14、和時間，電機負載回路開關(guān)與進線開關(guān)的極差配合保護整定值往往發(fā)生沖突，導致極差配合無法準確設置。因此在消防水泵噴和淋泵等大功率的電機回路中配備軟啟動器，減小電機啟動電流對系統(tǒng)的沖擊，保護線路和電機安全。6) 一體化監(jiān)控系統(tǒng)，對站用電源進行實時監(jiān)控。2、主要技術(shù)難點該項目主要難點在于微機備自投裝置的開發(fā)，饋線監(jiān)控裝置的開發(fā)，饋線開關(guān)、進線開關(guān)和站用變高壓開關(guān)之間的級差配合整定。2、項目研究擬采用的技術(shù)路線的詳細說明項目在常規(guī)方案基礎上加裝全功能監(jiān)控保護系統(tǒng)，對每路負載的精確監(jiān)控保護，使用與高壓微機繼電保護的方式對站用變交流電源系統(tǒng)進行保護管理，保證站用交流電源系統(tǒng)的可靠性。項目選擇新建的110Kv

15、站進行試點工作。3、需要多家單位共同承擔的項目，需要寫明各家的分工、職責和提供的成果；項目的組織方式；合作方式、知識產(chǎn)權(quán)和成果分享的初步方案廣州供電局變電管理二所對項目的市場調(diào)研、項目立項、方案討論驗證、計劃周期、開發(fā)指導、生產(chǎn)指導、檢驗監(jiān)督、驗收試用以及應用推廣負責，深圳市泰昂能源科技股份有限公司參與項目的全過程，并根據(jù)廣州供電局變電管理二所的要求開發(fā)出合格的產(chǎn)品、提供項目研究的整套站用電源交流屏及系統(tǒng)維護。項目成果由廣州供電局變電管理二所和深圳市泰昂能源科技股份有限公司共同所有，并在南網(wǎng)全面推廣。五、 預期目標和成果形式1. 闡明項目研究預期達到的目標、技術(shù)經(jīng)濟指標；預期目標及創(chuàng)新點該項目

16、解決站用380V交流系統(tǒng)站用電源饋線開關(guān)、進線開關(guān)和變壓器高壓開關(guān)之間的級差配合保護問題；解決終端負載小電流短路故障的準確隔離問題以及故障停電快速恢復供電問題；采用高壓繼電保護原理對站用電源進行全部智能化監(jiān)控管理，減少維護成本，提高供電可靠性。主要技術(shù)經(jīng)濟指標1、提高供電可靠性。2、減少日常維護以及故障處理成本。2. 明確敘述提供研究成果的形式，包括理論研究報告、全套設計制造技術(shù)、實用裝置或軟件等；要求成果提供的形式能夠被其他研究人員掌握，使成果的使用權(quán)具有可轉(zhuǎn)移性。提供的最終成果（含最終成果形式及成果驗收標準）最終成果形式:建設一座真正意義的智能化變電站，實現(xiàn)智能化管理，解決現(xiàn)在站用380V

17、交流系統(tǒng)存在的問題，提高供電可靠性。1 成果(級別、數(shù)量) 2 項目最終形成的標準（級別、數(shù)量）標準化智能變電站3 項目形成的論文（級別、數(shù)量、時間） 論文1篇4 項目形成的專利（級別、數(shù)量、時間）發(fā)明專利1份5 項目建設過程中的人才培養(yǎng)說明：6成果驗收標準六、 配套科技應用示范項目落實情況無。七、項目經(jīng)費預算 單位：萬元合計2014年 2015年20××年研發(fā)費用15510550資本性支出項目總經(jīng)費15510550預算支出科目金額（萬元）備注一、研發(fā)費用總計55研發(fā)費用1、人工費152、設備費10僅限于研發(fā)階段產(chǎn)生的設備、軟件費用，單價不得超過30萬。(1) 購置設備費(

18、2) 試制設備費(3) 現(xiàn)有儀器設備使用費(4) 軟件購置費3、材料費4、測試化驗加工費5、燃料動力費6、差旅費4按每次2人，每人5000元，共4次計算7、會議費6開題、中間驗收2次，每次1.5萬元共計3萬；鑒定費3萬8、國際合作與交流費9、出版印刷/文獻/信息傳播/知識產(chǎn)權(quán)事務費510、技術(shù)培訓費4主辦2期大規(guī)模試運行培訓,每次2萬元,共計411、勞務費12、專家咨詢費3開題、中期評審、試運行期間召開3次會議,每次5人,每人2000元計算13、管理費8管理費及考慮價格因素等不可預見的相關(guān)費用二、資本性支出總計資本性支出1、設備購置費附表12、安裝工程費3、其它費用總計155其中外委費100外協(xié)單位負責產(chǎn)品研發(fā)費用40萬站用交流