基于过程层SV和GOOSE网络的站域备自投应用

薛健斌,罗奕飞

(珠海供电局,广东 珠海 519000)

基于过程层SV和GOOSE网络的站域备自投应用

薛健斌,罗奕飞

(珠海供电局,广东 珠海 519000)

在20 kV环形母线接线方式的数字化变电站中,采用一种基于过程层SV和GOOSE网络的站域备自投装置,可自动实现主变负荷均分的备自投逻辑功能,以及智能判别全站负荷情况,按预先设定的负荷优先等级自动启动切除20 kV负荷,实现智能站域控制功能。

过程层SV和GOOSE网络;站域备自投;环形接线变电站

1 前言

在电力系统中,作为提高供电可靠性的重要措施,备用电源自动投入装置 (简称备自投)被广泛采用。基于IEC 61850标准的数字化变电站的备自投装置,通过过程层SV网络来完成电流、电压数据的采集,利用GOOSE网络来传输开关位置、闭锁量、开关跳合闸GOOSE信息[1],从而以网络化的方式来实现站域备自投的控制功能。本文详细介绍了一种基于过程层SV和GOOSE网络的站域备自投装置,在20 kV母线为环形接线方式的数字化变电站的应用与实施。

2 变电站一次接线方式

琴韵数字化变电站的20 kV一次接线方式最终为单母线8分段环形接线方式,共分Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb、Ⅲa、Ⅲb、Ⅳa和Ⅳb共 8段母线, 每台主变变低均采用双臂进线。首期建设Ⅰa、Ⅰb、Ⅱa、Ⅱb共4段母线,形成单母线4分段环形接线;20 kV中性点采用小电阻接地方式,每台主变变低均装设一套小电阻接地装置。首期建设的一次接线方式如下图：

图1 一次接线图

3 站域备自投装置的功能及配置

琴韵站采用的20 kV站域备自投装置,支持IEC-61850通讯规约,支持GOOSE开入、开出以及联切功能。可与电源进线或变低开关配置的智能保护装置相配合,实现单母线分段及其他扩展方式的备用电源自投逻辑,自动实现主变负荷均分功能;并在备自投动作后,自动判别全站负荷情况,按预先设定的负荷优先等级自动启动切除20 kV负荷,并通过检测主变负荷情况和所有20 kV馈线的实时负荷情况,防止欠切负荷和过切负荷的情况,以实现智能站域控制功能。

本期配置实现两个分段断路器的备用电源自投功能,包括四种备自投方式。方式1和2：对应通过分段1(1DL)断路器实现ⅠA母和ⅡB母互为暗备用的两种动作方式。方式3和4：对应通过分段2(4DL)断路器实现ⅠB母和ⅡA母互为暗备用的两种动作方式。

4 站域备自投装置的软件逻辑原理

站域备自投装置通过SV网络获取母线三相电压及主变变低断路器电流。通过过程层GOOSE网络获取变低断路器位置、合后位置,主变闭锁自投等开关量。并通过GOOSE网络发出自投跳电源、合分段开关命令,完成自投过程。以IAIIB分段备自投逻辑的方式1和方式2为例,IBIIA分段备自投逻辑的方式3和方式4的软件逻辑原理类同：

4.1 IA-IIB分段备自投逻辑-方式1

当IA-IIB两段母线分列运行时,装置选择IA-IIB分段备自投方式。方式1为IA母线失压,分段1自投方式。

1)充电条件

a IA、IIB段母线三相有压,

b 2DL、6DL在合位;1DL在分位。

经备自投充电时间后充电完成。

2)放电条件

a“自投方式1投入”控制字或软压板、或“分段1自投投入”硬压板退出。

b DL在合位,经短延时。

c IA、IIB段母线均无压 (三相电压均小于无压起动定值),延时15”。

d本装置没有跳闸出口时,手跳或遥跳2DL或6DL。

e 1#变分支1、2#变分支2过流保护闭锁自投,1#接地变或2#接地变闭锁自投。

f IA母线三相PT断线,延时15”。

g 1DL、2DL、6DL跳位异常。

h 2DL开关拒跳。

3)备自投动作逻辑

a当充电完成后,ⅠA母无压 (三相电压均小于无压起动定值),2DL无流,ⅡB母有压(任一相电压大于有压定值)起动,经延时跳开2DL。确认2DL跳开后,且ⅠA母无压 (三相电压均小于无压合闸定值)再经延时合上1DL。

b 1DL合上后,检测5DL和6DL电流之和是否大于2#变过负荷定值,若大于,则减载功能投入,根据整定的负荷出线重要等级,从低到高依次联切IA、IIA、IIB母上的负荷,直到5DL和6DL电流之和小于2#变过负荷定值的95%或各负荷出线均动作后,过负荷减载才退出,下次备自投动作后才能再次投入。

4.2 IA-IIB分段备自投逻辑-方式2

1)充电条件

a IA、IIB段母线三相有压,

b 2DL、3DL、6DL在合位;1DL在分位。

经备自投充电时间后充电完成。

2)放电条件

a“自投方式2投入”控制字或软压板、或“分段1自投投入”硬压板退出。

b 1DL在合位,经短延时。

大赛的题目都是面对当前的实际问题，结合最前沿的技术和主流技术的发展趋势，对软件进行设计和开发，学生在实际参赛过程中，会通过各种手段去学习最新最前沿的技术方法，对问题进行解决，从而进一步提升了学生学习新技术的能力[4]。

c IA、IIB段母线均无压 (三相电压均小于无压起动定值),延时15”。

d本装置没有跳闸出口时,手跳或遥跳2DL或6DL。

e 1#变分支1、2#变分支2过流保护闭锁自投,1#接地变或2#接地变闭锁自投。

f IIB母线三相PT断线,延时15”。

g 1DL、2DL、6DL跳位异常。

h 6DL开关拒跳。

i 3DL开关分位 (IA上无接地变)。

3)备自投动作逻辑

a当充电完成后,IIB母无压 (三相电压均小于无压起动定值),6DL无流,IA母和IB母有压(任一相电压大于有压定值)起动,经延时跳开6DL和#2接地变。如果5DL此时在合位,则跳开5DL。

b确认6DL跳开后,且IIB母无压 (三相电压均小于无压合闸定值)再经延时合上1DL。

c如果装置发出跳开5DL的命令,则确认5DL跳开后,IIA母无压 (三相电压均小于无压合闸定值)再经延时合上4DL。

d 1DL或4DL合上后,检测2DL和3DL电流之和是否大于1#变过负荷定值,若大于,则减载功能投入,根据整定的负荷出线重要等级,从低到高依次联切IA、IB、IIA、IIB母上的负荷,直到2DL和3DL电流之和小于1#变过负荷定值的95%或各负荷出线均动作后,过负荷减载才退出,下次备自投动作后才能再次投入。

5 关键技术特点与使用效果

1)基于过程层SV网络的采样,提高了站域备自投装置采样值的精度,线性度以及实现了数据的全站共享。由于从电子式互感器直接获得数字量,避免了电磁干扰对模拟量采样的影响。电子式互感器通过光纤将4K/S～5K/S采样数据发送至间隔合并单元装置。合并单元合并后上送过程层SV网络实现采样数据的全站共享。[2]

2)拥有强大的GOOSE功能,不需要电缆即可实现间隔层装置间的联络和配合。集中式站域备自投装置与各间隔保护装置或智能终端相互配合,通过过程层网络交互信息,实现变电站运行方式的实时判别和跨间隔的相互闭锁。

3)在一台集中式装置上实现了备自投功能,过负荷减载功能,同时还集成接地方式切换功能,可替代现有的已使用的各种备自投、过负荷联切等装置或系统。既节约了变电站建设成本,又提高了电网运行可靠性和负荷分配的合理性。

4)由于系统采用的是过程层独立组网模式,所以方案不会因为变电站规模扩大或主接线方式的改变而改变,具有良好的可扩展性,特别适用于大规模复杂主接线变电站的建设,为站域控制技术在智能化变电站中的应用提供了范例。

6 结束语

本文阐述了一种基于过程层SV和GOOSE网络的站域备自投在环形母线接线变电站的应用,该站域备自投装置适用于各种大规模复杂主接线方式的变电站,基于变电站级控制策略,实现了站域控制功能,动作性能实时性、可靠性高。在数字化变电站中具有极大的使用和推广意义。

[1] 刘国伟.数字化变电站过程层组网技术的探讨 [J].广东电力,2011,24(10)：42-45.

[2] 王根元,韩法玲,高莉,等.基于电子式组合互感器的网络化备自投 [J].电力系统保护与控制,2011,39 (15).

Application of Substation Backup Power Automatic Switching Based on SV and GOOSE Network of Process Layer

XUE Jianbin,LUO Yifei

What apply a backup power automatic switching that based on SV and GOOSE network of process layer in a 20 kV loop-busbar scheme digital substation can achieve load sharing of main transformer automatically, analyze circumstances of loads intelligently,cutoff 20 kV loads in terms of pre-setting loads priorities,and achieve intelligent control in substation.

SV and GOOSE network of process layer;substation backup power automatic switching;loop-busbar scheme substation

TM76

B

1006-7345(2014)03-0084-03

2013-10-11

薛健斌 (1979),男,珠海供电局,长期从事继电保护专业现场维护和管理工作 (e-mail)dott2000@sohu.com。

罗奕飞 (1972),男,珠海供电局,长期从事继电保护专业管理工作 (e-mail)749192287@qq.com。