变电站自动化系统中安全自动装置的几个问题

关键 词 ： 同期合 闸； ＱＣ； 用 电源 自动投 入 ： 电流接 地 系统的接 地选 线 Ｖ 备 小
１同 期合闸 同期是～项可靠性要求极高的操作。误动时的 优化 组合 。 １ 概要说明 ． １ 大角度合闸 会给发电机及系统带来很大的冲 ， 击 降低 ２ ２运行方式的自 动识别 同期合闸是变电站中经常遇到的操作， 对减小 发电机的使用寿命， 或是带来系统的振荡及解列。而 变电站运行方式会随着负荷和设备状况调整 ， 冲击， 提高系统稳定性具有重要作用。同 期的条件 有 延误第一次最佳同期时期也是要尽量防止的。 因此必 这样就要求 Ｖ Ｃ 自 Ｑ 要 适应跟随运行方式的改变， 作 三点： 压差、 差合格。 频差、 角 须考虑高可靠性、 高精度、 多级闭锁、 快速的控制算法 出不同的控制策略。对不同的变压器组数、 不同的一 同期 要求为安 准确、 全、 快速。 三个条件中安 全 与措施。 次接线方式， 由母联、 分段、 桥开关、 变压器的组合可 最重要， 同期装置必须有完善的闭锁功能， 宁拒动不 从装置可靠性上考虑， 有的 厂家 采用双微机控 以有多种接线方式， 不同方式控制策略是不同的， 这 误动。 对差频同期。 在系统角差为０时合闸， 对系统的 制的方式 ， 是一种好的思路， 也可用硬件上的其它方 里面有一个模式识别的问题。 冲击最小； 电厂中 作为发电机的并网， 快速性也很重 法。算法上多重 化计 算及闭锁 也很重要。 提出的识别方法不仅应包括母联、分段等的辅 要， 捕捉第—次 ０ 角度合闸可以节省大 量能源。 计算方法大体有两种， 一是硬件整形脉冲比相 助接点的开入量； 还包括母联、 分段上的电 相角等 流、 ｌ ２环网并列与差频同期 的方法， —是通过采样点比较幅值和相位的方法。两 交流量 。 差频同期是指两个没有电气联系的两个系统 种方法各有利弊 ， 互相配合能产生完善而稳定的效 ２ ３全网无功电压控制 的并列， 包括发电机的并网及两个无联系电网的 并 果 。 无功调控从本质上谠．个全网的问题 ，而不是 是 列； 两侧的频率不同， 有可能捕捉到０ 角度合闸时机。 ２电压无功综合自动控制 变电站的问题。 建立在破坏网中其他部分无功基础上 环网并列是指两个本已有电 气联接的系 再在该点 统， Ｚ ｑ １ ｃ控制特性及控制模式的思考 ｖ 的本站平衡并不正确。 无功电压控制追求的应该是全 增加—个联络开关； 两侧频率相同， 相角差印 为系 统 相对于同期合闸，ｑ ｖ ｃ则是—个时刻运行的、 以 网的最优 解 ，而不是某个站 的最 优解 。各 自为政 的 在这两点之间的功角， 该角度在网络 拓扑及 负荷没有 整个变电站为对象的、 相对慢速的—个控制系统。其 ｖ ｃ ｑ 调节 ， 会造成多次 调节或同 时调节。 在通信可 靠 大变动时基本保持不变。 控制策略复杂， 对出口的实时性要求不高 ， 但对闭锁 保证的前提下， 应该配合将全网Ｖ ￣ Ｑ 作在地、 县调度 国内 有的称之为检同期与捕捉同期， 有的称之 的响应要求快速、 完备。 自 动系统中， 即节省投资， 符合电网 又 实际 情况。 检同期与准同期 ， 有的叫同频同期与差频同期。两个 现有站内 ｖ ｃ实现方式基本有 ３ ： ｑ 种 后台软件 ３备用电源自动投入 系统若频率相差在测量误 差范围内， 频 ， 是同 但却不 ｖ ｃ主控单元网络Ｖ Ｃ独立硬件的Ｖ Ｃ ｑ、 Ｑ、 Ｑ。 ３ 可编程 Ｐ Ｃ功能的应用 ． １ Ｌ 能按同网来同期， 为了物理概念上的清晰， 本文定义 后台软件 Ｖ Ｃ Ｑ ：将控制策略全部放在后台监控 山于备 自 投方式较多。不可能每种情况作一种 这两种方式为环网并列与差频同期。 主机中，通过间隔层的测控单元获取数据，微机中 装置 ， 这就要采用相 同硬件基础 上的软件 Ｐ Ｃ功能 ： Ｌ 差频同期的目 标是捕捉第一次的零相角差时 Ｖ Ｃ Ｑ 软件根据实 时数据判断并发控制命令，由 相应 通过装置内嵌的 Ｐ Ｃ解释软件解释由外部对 自投逻 Ｌ 机合闸， 即自动准同期； 环网并列相角差为两端的功 测控单元执行。优点是人机界面友好， 方便调试和维 辑的重新编排 ， 场可设 置。 现 角， 仅是—个压差和功角的闭锁功能。 护。 ３ ２厂用电快速备自投 ｌ ３同期遥控方式及自 适应识别 主控单元网络 ｖ ｃ系统： ｑ 将控制核心下放到间 在火 电厂 中具有大量 大容量 的厂用机械电动机 环网并列和差频同期的要求不同。 装置虽然可 隔层， 单独的 Ｃ Ｕ 由 Ｐ 完成， Ｉ 但其 Ｏ的输入输出仍由 的厂用电切换过程中， 备投就是—个快速备自投的问 以自 适应地判断出 是同 频还是差频， 但对频差很小的 间隔 Ｉ 测控模块完成。 层 Ｏ 优点网络 数据的得到更直 题。在工作电源消失后， 系 这样作意味着牺牲一些时间 统， 来判断， 会对合闸 接了 一层， 锁的 闭 速度较第一种方式快了 一些。 但界 上电压的衰减是个逐渐下降的过程， 并不是立即消 的 时机带来延误。 而调度员是了解系 统的运行结构 面～般较差， 维护和设置不会太轻松。 失。由于电动机群在惰性作用， 残压的幅值和频率是 的， 知道欲合闸的断路器是处于同频还是差频同期的 独立硬件 ｖ ｃ系统： ｑ 不依赖其 他装置 ， 本身溶 变化的， 备用电源投入中， 在一个最佳合闸时机 也存 位置， 在发命令的 时候即区 分开同 频同期、 频同 输入输出与策略判断为一体。 差 期、 好处是闭 锁的 速度最 的问题。 一般最佳投入时问为失电后第一次的３０ ０角 遥控合闸命令会更好。装置的自动识别功能， 是指在 快， 从闭锁的角度讲可靠性最高。但问题是需要重复 羞范围内， 对装置来说快速的处理器 Ｄ Ｐ Ｓ 及快速出 合闸命令下发后， 动判断是差频、 自 同频还是无压状 铺设大量的电缆， 信号重复采集。 口继电器的选择就很重要了。 在失去第一次快速备自 态， 不同的 并由 约束条件进行操作。 现在的问题是： 用户选择时， 既觉得独立硬件的 投入的机会后， 等待下一次合闸时机就又是同期的问 ｌ － ４合ｆ导前时间的计算 Ｖ ｃ系统 造价高 、 Ｑ 多拉 电缆 ， 担心网络 型 ｖ ｃ产 题 了。 又 Ｑ 装置出口到断路器合上闸的动作时间， 它的准 品的可靠性：Ｑ Ｖ ｃ对对闭锁的速度要求高。剐络型 ４小 电流接地 系统的接地选线 确获得直接关系到同期点角差的准确性。 常规方法是 ｖ ｃ的问题是， ｑ 当发出控制出口命令后， 这时发生可 １０ ０％的准确选线是个困扰多年的难题。常规的 通过开入量的方式，即通过接入断路器的辅助接点， 主变保护或电容器保护动作等需闭锁的情况， 无法弥 集 中式 的选线 装置的问题是 ：多拉 电缆 ；可能要 改 ａ ｈ 来计算发出合闸令到该信号变位的时问。 该方法思路 补 这个时间差 。 造 Ｃ ；． Ｔｅ 只引人零序电流， 分析要素少， 准确度低； ｄ 不 直接， 容易实现； 但问题是当断路器合上电流的时刻 换一个思路思考：把控制策略放在 Ｉ 机中， 而 符合变电站自动ｆ分布式的设｝ 匕 ｛ 思想。 将其战晓分布 与辅助接点变位不一致的时差会引人误差， 另外要接 把闭锁策略放在相应的测控单元中。即后台控制＋ 闭 式 的应该会更好 。 点抖动也影响精度。 锁。 闻隔层闭锁。 通过软 Ｐ Ｃ功能将需要的闭锁条件 Ｌ 中性点经消弧线圈接地系统， 零序电流与零序 本文提出一种模拟量检测导前时间的方法， 即 输入 １ ０装置中，对后台发来的控制命令不是即刻执 电压的夹角方向没有明确的反向关系，较难检测； ５ 用电流的 从无到 有的检 若采样装置 测。 采样速率能达 行， 而是通过自身的闭锁逻辑检查， 出口条件满足才 次谐波方法又存在信号小、 信噪比 准确度差的问 低， 到６ 点周 波（ Ｆ７ ｏ ４ Ｄ ｌ 模块采样速率） ０ ， 则时间分辨 能出口， 这样既保证了实时的闭锁速度． 又保证了后 题。 率约为 ０ 毫秒， 满足要求。 ３ 可以 这种方法要求引入 台策略的丰富。 西门子公司提供了一种高灵敏接地保护的检 电 流的 检测， 式的同 分布 期系 统一 般是 将同 期功能融 对于以上三种方式是对电站内实现 Ｖ Ｃ Ｑ 的方 测原理， 可以借鉴。 它的 判断依 据是零序有功和零序 合在断路器的 测控单元中， 能满足这种要求。该方法 法，但实 际应用 过程 中有的局 内不使站 内单独 ｖ ｃ 无功的方 向及 大小 。其长处是充分利用了零序电压、 ｑ 物理 概念更 为清晰 ： 从无流变 为有流（ 而不是 辅助接 系统， 因它是在站内单独的调节 ， 往往满足不了系统 零序电流的方向和幅值， 利用不同形式的点积来分析 点变位） 才算真正合闸成功。 时， 要求， 存在一定弊端 ， 常使用系统综合电压无功自动 问题 。 西门子在信号的处理、Ａ误差角的补偿等方面 Ｔ ｌ ５同期算法 调节， 在调度自动化端实现， 来调节整个系统的无功 作了很多工作。 来弥补一次系统信号弱的问题。
科 黑江— 技信总 — 燕化系统中安全自动装置的几个问题
姜晓红
（ 双鸭 山电业局 ， 黑龙 江 双鸭 山 １５０ ） ５ １０
摘 要： 变电站 自动化 系统 中安 全 自动 装置 的四 个方 面的 问题 进行 了探 讨 ， 对 列举 了作 者的 一些 心得和 思考 ， 以供 大家参 考。
，
一
８— ６