一种智能变电站测控装置自动化并列设计的探讨

（国网河南省电力公司许昌供电公司，河南 许昌 461000）

一种智能变电站测控装置自动化并列设计的探讨

张 维 郝雁翔 刘 航

（国网河南省电力公司许昌供电公司，河南 许昌 461000）

随着变电站智能化的不断发展，其测控装置除了能够实现测量电压的幅值、断路器、刀闸等点遥信外，并希望能够实时测量两段母线电压的相位等，以MMS报文等方式上送后台和远动，从而实现装置或监控的自动核相，以达到准同期合闸的目的。

自动并列；智能变电站；核相；同期合闸

目前电力系统中实现不同电网同期并列的技术早已广泛运用，但常规变电站中大多使用的是专用同期并列装置实现同期合闸。然而通常在变电站中往往不专门装设该装置，当变电站分别接于两段母线的两条进线需要核相，或同一变电站两段母线需要核相时，一般采用测量两段母线的PT二次电压是否同相位来进行核相。若需要同期合闸则采用人工测量方式，利用万用表在电压并列柜进行核相，核相无误后，才允许一次设备并列运行。

双母线接线示意图如图1所示。

单母线接线示意图如图2所示。

在这个工作中，存在着许多弊端：（1）人员浪费：继电保护人员必须到达现场，这与电力系统运维一体化大检修体系明显滞后。（2）送电时间长：需要办理工作许可和终结手续。（3）安全隐患多：继电保护人员需要现场确认二次电压线的端子排接线位置，甚至需要查看图纸，并有现场工作人员确认测量结果，增加人为不安全因素。（4）测量的局限性：只有测量时现场的部分人员能够短时看到，并且不能同时测量三相的同相性。后台机的电压显示是通过公共测控屏将电压传送至后台的，且仅能显示电压的幅值，不能比较电压的相位。

1 智能变电站测控装置自动化并列设计

1.1 设计思路

根据电力系统运行情况的需要，有时候需要将两段母线并列运行。为避免并列瞬间产生较大的冲击电流和冲击功率，变电站运行人员需了解并列两段母线的电压情况，只有当并列的两段母线电压符合并列条件时才可以进行并列操作。

图1

图2

图3

因此需测量两段母线的三相电压，并计算两段母线电压的幅值差﹑相角差﹑频差﹑频率变化率等，如图3所示。

这些量以报文形式上送后台和远动，其性质类似于保护测量值。通信规约可以是103（常规变电站）或IEC61850（数字化变电站）。方便运行人员实时了解两段母线电压情况，从而为设备并列运行提供技术支持。该设计创新点在于实时监视两段母线电压情况，结合断路器合闸时间等参数以实现并列自动化。

1.2 设计基础

常规变电站中，I母PT电压和II母PT电压输出57.7V的模拟量传输到电压并列屏，在经过人工测量核相后满足同期条件后，经母联断路器实现同期合闸，其工作原理如图4所示。

目前智能变电站中I母PT电压和II母PT电压的数字量上传至SV（采样值）网，经过公共测控装置分配给后台母联保护装置，在测控装置上监测电压的同期情况，以判断是否满足同期条件，若满足，经合母联开关达到同期合环。其工作原理如图5所示。

1.3 设计原理

基于智能变电站目前状况，通过采集的交流电压经自动化并列测控装置CPU的逻辑计算，对两段电压的幅值﹑相角﹑频率进行差量计算，如每周波采20个采样点即一毫秒采样一次，若幅值差ΔU﹑相角差ΔΦ﹑频率差Δf ，满足假定条件ΔU＜10%U﹑ΔΦ＜30°﹑Δf≤0.5Hz，允许并列则开出合闸命令，经GOOSE（动作信号）网传至母联智能终端箱（操作箱）满足母联合闸条件，实现同期合闸，同时将电压﹑频率及差量上传后台并报“满足同期”信号。反之若不满足假定条件，则不开放合闸命令，不允许同期合闸，同时报后台“不满足同期”信号。其原理如图6所示。

图4

图5

图6

2 设计预期效果

本设计解决目前变电站两段母线并列操作时的一些弊端：（1）人员浪费：继电保护人员必须到达现场，这与电力系统运维一体化大检修体系明显滞后。（2）送电时间长：需要办理工作许可和终结手续。（3）安全隐患多：继电保护人员需要现场确认二次电压线的端子排接线位置，甚至需要查看图纸，有现场工作人员确认测量结果，增加人为不安全因素。

（4）测量的局限性：只有测量时现场的部分人员能够短时看到，且不能同时测量三相的同相性。

[1]徐东，张振楠.一体化信息平台技术在智能变电站中的应用研究[J].中国科技成果，2011.

[2]李光颖.智能变电站系统的探讨[J].机械制造与自动化，2002.

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