一种基于总线结构的多间隔检同期方法

陆强胜，刘 俊

(南京南瑞继保电气有限公司，江苏 南京 211102)

0 引言

变电站断路器检同期合闸是用于断路器两侧交流电源并网的重要技术措施。并网点两侧电源的电压差、频率差和相角差在允许值范围内才允许进行合闸。对于综合自动化变电站，检同期是通过各个间隔的测控装置实现的，由于没有后备的检同期设备，一旦测控装置发生故障则无法实现同期合闸。对于传统变电站，检同期合闸有两种解决方案：一是每个间隔均配置独立的检同期继电器和表计，这种方案成本较大；二是全站配置集中式的自动准同期装置，这种方案同期点数受限制，不够灵活。为了解决以上出现的问题，本文提出一种基于总线结构，通过配置一台公用检同期装置，各间隔配置同期选择继电器的检同期方法。该方法既可以作为综合自动化变电站检同期的后备，也可以用于国内外传统变电站的检同期，该方法不仅经济，而且接入间隔数量没有限制，更加灵活方便[1-3]。

1 总线结构示意图

采用总线结构的多间隔检同期是基于将各间隔检同期所需要的两侧检同期电压、同期投入、同期闭锁信号等要素通过总线传输至公用屏的检同期装置，同期条件满足后同期装置输出允许合闸命令，通过总线再传输给各个间隔。为保证同一时刻仅有一个间隔投入。其他间隔完全隔离且避免产生寄生回路，需要在各间隔配置同期选择继电器，起到隔离和闭锁作用[4-5]，总线可以采用电缆或者屏顶小母线。总线结构示意如图1。

图1 总线结构示意图

2 多间隔检同期实现方法

2.1 间隔选择回路

多间隔检同期回路设计中，最重要的一点是保证同一时刻只有一个间隔投入检同期功能，在选定的间隔投入同期时，自动断开其他间隔的同期回路，保证回路的唯一性，不会产生寄生回路。回路设计如图2所示。

图2 同期间隔选择回路

如图2所示，每个间隔配置一个检同期选择把手SW1和一个同期选择继电器K1,该继电器是自保持继电器，由动作线圈和复归线圈组成，电源由公用屏提供。电源总线在两个相邻间隔之间串接K1的常闭接点，以保证同一时刻只有一个间隔能操作。下面以间隔2为例进行说明，当间隔2的断路器进行检同期合闸操作时，首先，将该间隔的同期选择把手切换到“检同期”位置，由于此时断路器在分闸位置，常闭接点闭合，K1继电器动作，K1的常闭接点1-2打开，断开接在总线后面间隔的正电源；K1的常闭接点3-4打开，断开总线前面间隔的负电源，从而保证电源回路只给间隔2供电，其他间隔均无电源，不会动作。下一步，运行人员操作该间隔的分合闸把手进行合闸操作，此时将启动公用检同期装置的检同期条件判别，条件满足后，断路器完成合闸，此时需要将同期把手切换到“不检同期”位置，使K1继电器复位到初始状态，准备进行其他间隔检同期合闸操作[6-9]。

该回路设计特点说明：①正电源总线不需要串接末尾间隔K1的常闭接点，无需串接首个间隔K1的常闭接点；②继电器K1启动回路中串接断路器的分闸位置作为联锁，可以防止运行人员操作错误间隔或者误操作；③同期继电器采用自保持型的目的是当合闸操作完成后，通过返回把手位置使继电器复位，如果继电器不复位，其他间隔将不能进行检同期合闸；④如果采用自复归的单线圈重动继电器，当断路器合上后，常闭接点打开，检同期选择继电器返回。此时检同期把手还在检同期位置，如果把手不返回，按要求不能进行下一次操作，该情况下检同期选择把手需配置钥匙和锁，整站配置一把钥匙且只能在“不检同期”位置才能取出，已达到强制运行人员操作完成后将把手位置返回的目的。

2.2 检同期输入输出回路

为了保证系统稳定运行，对断路器进行同期合闸操作时，必须考虑两侧电压之间是否满足同期条件，以避免可能会给电网带来的振荡和冲击，在同期条件比较中，一般选取断路器两侧的母线电压和线路电压的同相二次电压进行比较，不但要满足电压差、频率差、相角差的要求，还要满足频率滑差的要求，因此母线电压和线路电压输入是必要条件。当母线无压、线路无压和电压空开辅助接点任一条件满足时，即闭锁检同期。仅当同期条件均满足时，才能输出合闸命令。多个间隔共用一台检同期装置时，需要对各个间隔的输入输出进行有效隔离，检同期输入输出回路设计如图3。

图3 同期输入输出回路

如图3所示，各个间隔的输入输出信号经过继电器K1的常开接点接入控制总线。输入信号包括：线路电压、母线电压、检同期投入、检同期闭锁信号；输出信号包括：同期条件满足允许合闸命令。当某个间隔选择检同期操作时，该间隔的继电器K1接点闭合，将该间隔的输入信号通过总线传送给公用屏的检同期装置，同期条件满足时，检同期装置发出允许合闸命令，通过总线传送给该间隔合闸回路，完成断路器检同期合闸操作。

该回路设计特点说明：①对于双母线或者一个半主接线方式，线路电压或母线电压需要在本间隔进行选择，再上送到总线；②设置检同期投入信号，取自同期选择继电器的常开接点，用于启动检同期装置；③同期闭锁信号由本间隔母线无压、线路无压和电压空开辅助接点串联，任一电压失压即闭锁检同期装置[10-13]。

3 工程应用实例

案例1：2018年，埃及某220 kV综合自动化变电站，主接线方式为双母线。220 kV系统包含6条线路和1个母联间隔，每个间隔均配置间隔测控单元(bay control unit，BCU)和模拟主接线(mimic single line diagram，MIMIC)控制，根据该地区技术规范要求，开关控制分为5级：第1级是调度控制；第2级是变电站后台控制；第3级是BCU控制；第4级是MIMIC控制；第5级是就地控制。技术规范要求当BCU故障退出运行后，需配置后备的检同期装置。

案例2：2019年，埃及某66 kV传统变电站，主接线方式为双母线。66 kV系统包含13条线路和1个母联间隔，每个间隔仅配置模拟主接线控制，没有间隔测控单元控制，全站配置一套远程终端单元(remote terminal unit，RTU)。根据规范要求，控制分为4级：第1级是调度控制；第2级是RTU控制；第3级是MIMIC控制；第4级是就地控制；技术规范要求全站配置一套公用的检同期装置。

以上两个案例均采用本文提出的检同期方法，在220 kV和66 kV的公用屏内各配置一台检同期装置，线路和母联间隔控制屏均配置一个检同期选择把手和自保持继电器，由于当地规范不允许设置屏顶小母线，故总线采用电缆方式。以上方案已在现场投运，运行良好。

4 结语

本文从总线结构、间隔选择回路、检同期输入输出等方面论述了如何采用总线方式实现多间隔检同期的方法，得出结论如下：

1)公用检同期装置可以安装在公用屏内，也可以安装在任一间隔控制屏内；

2)为提高总线的可靠性，建议优先选择屏顶小母线，其次是电缆连接方式；

3)继电器可以选择自保持继电器也可以选择自复归的单线圈重动继电器，接点要求至少9副常开和2副常闭，输出接点的参数常规配置即可。建议优先选择自保持继电器。