SEL451裝置在110kV母聯(lián)備自投中的應(yīng)用

1、SEL-451裝置在110KV母聯(lián)備自投中的應(yīng)用分析胡 靜 郭 偉（重慶弛源化工有限公司，重慶，408601）摘要： 本文以SEL451繼電保護(hù)裝置在重慶弛源化工有限公司110KV供電系統(tǒng)中母聯(lián)備自投應(yīng)用為例，簡(jiǎn)要分析利用SEL451裝置可靠靈活的SELOGIC方程及SEL451測(cè)量控制功能，實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)行方式下的母聯(lián)備自投功能。關(guān)鍵詞： 110KV備自投 BZT裝置 SELOGIC控制方程 1、前言在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，有些情況下為了節(jié)省設(shè)備投資、簡(jiǎn)化電力網(wǎng)絡(luò)的接線及其繼電保護(hù)裝置的配置方式，在較低電壓等極的電力網(wǎng)(如10-35KV的電網(wǎng))中或在較高電壓等級(jí)的電網(wǎng)(如110KV電網(wǎng))中的非主干網(wǎng)，

2、以及大多數(shù)用戶的供電系統(tǒng)中，常常采用備用電源自動(dòng)投入裝置，簡(jiǎn)稱BZT裝置。這是一種提高對(duì)用戶不間斷供電的經(jīng)濟(jì)而又有效的重要技術(shù)措施之一。重慶弛源化工110KV供電系統(tǒng)采用雙回設(shè)計(jì)，110KV 1#進(jìn)線熱弛線經(jīng)101斷路器帶110KV I段，110KV I段經(jīng)110KV母聯(lián)斷路器110帶110KV II段，110KV 2#進(jìn)線油弛線處理熱備用狀態(tài)。根據(jù)不用的運(yùn)行方式，101斷路器、102斷路器、110斷路器相互之間完成備投功能，提高供電系統(tǒng)可靠性，簡(jiǎn)要一次系統(tǒng)圖如圖1所示。圖1 簡(jiǎn)要一次系統(tǒng)圖2、SEL451主要特性和優(yōu)點(diǎn)SEL-451繼電器是一套完整而獨(dú)立的保護(hù)、自動(dòng)化和控制裝置。同時(shí)也可以作

3、為完整的變電站保護(hù)、控制和監(jiān)視系統(tǒng)的一部分。每個(gè)繼電器都可以被連接到一個(gè)用于保護(hù)集成的通訊處理器用于表計(jì)、控制、遠(yuǎn)方訪問(wèn)、事故報(bào)告分析和SCADA集成。另外SEL-451保護(hù)、自動(dòng)化和控制系統(tǒng)包含方向過(guò)流保護(hù)，可完全控制雙斷路器間隔串。2.1 主要特性該繼電器可提供保護(hù)、監(jiān)視、控制、故障測(cè)距、自動(dòng)化及自檢功能。2.1.1高精度計(jì)時(shí)。繼電器對(duì)事件報(bào)告的時(shí)間絕對(duì)精度可以達(dá)到10us以內(nèi)。在不同系統(tǒng)安裝點(diǎn)的繼電器的時(shí)間差也可達(dá)到該精度。2.1.2過(guò)流保護(hù)。繼電器具有可選輸入的過(guò)電流元件，同時(shí)可以提供內(nèi)外部控制。2.1.3 電壓轉(zhuǎn)換能力。繼電器在檢測(cè)到電壓斷線（LOP）時(shí)，可將保護(hù)轉(zhuǎn)換到使用連接到繼電

4、器的第二組電壓源。2.1.4 斷路器失靈邏輯。繼電器包括了兩個(gè)斷路器的失靈邏輯?？梢蕴峁┰偬l和遠(yuǎn)跳啟動(dòng)接點(diǎn)。電流回路檢測(cè)的返回時(shí)間小于1周波，即使CT二次側(cè)存在直流電流。 2.1.5 自動(dòng)重合閘控制。繼電器包含雙斷路器的三相重合閘功能，對(duì)于三相重合閘可提供四次重合閘?？瑟?dú)立設(shè)置從重合閘周期狀態(tài)和從閉鎖狀態(tài)的復(fù)歸時(shí)間。重合閘可選擇用于一個(gè)或兩個(gè)斷路器。2.1.6 同期檢測(cè)。繼電器包括具有獨(dú)立最大角度整定值的兩個(gè)同期檢測(cè)元件。該元件包括滑差頻率和合閘角度整定值，并允許不同的同期檢測(cè)電壓源（VA、VB、VC、VAB、VBC、VCA）。2.1.7 事件報(bào)告和順序事件記錄器。繼電器自動(dòng)記錄擾動(dòng)事件，可

5、達(dá)到2秒的8kHz采樣分辨率報(bào)告或5秒的1kHz采樣分辨率報(bào)告。事件報(bào)告存于不丟失存儲(chǔ)器。SER可存儲(chǔ)最近的1000條記錄。2.1.8雙斷路器監(jiān)視。繼電器包含用戶可編程斷路器監(jiān)視曲線的斷路器損耗監(jiān)視功能?？梢员O(jiān)視和報(bào)告機(jī)電操作時(shí)間，并與先前的和平均的時(shí)間比較。2.1.9 故障測(cè)距。繼電器包括故障測(cè)距功能，可無(wú)需通訊通道或特殊的傳感變壓器而進(jìn)行精確估算。2.1.10 自動(dòng)化。繼電器包括32個(gè)就地控制開(kāi)關(guān)、32個(gè)遙控控制開(kāi)關(guān)、32個(gè)自保持開(kāi)關(guān)以及可編程的顯示報(bào)文與繼電器的顯示面板進(jìn)行配合使用。繼電器可顯示用戶自定義報(bào)文。繼電器的輸入信號(hào)的動(dòng)作電壓也可設(shè)置。2.1.11 繼電器邏輯。繼電器包含邏輯編

6、程功能，可用于編制用戶配置的保護(hù)、監(jiān)視和控制方案。該邏輯可利用繼電器元件、數(shù)學(xué)功能、比較功能以及布爾邏輯功能。2.1.12 IRIG-B和1k PPS時(shí)鐘碼輸入。一個(gè)解調(diào)的IRIG-B輸入接口。超高精度<10us的1k PPS接口。2.2 SEL451繼電保護(hù)裝置優(yōu)點(diǎn)SEL451裝置主要優(yōu)點(diǎn)總結(jié)如下：2.2.1六組獨(dú)立整定值組提高靈活性。繼電器可存儲(chǔ)六個(gè)整定值組?？梢酝ㄟ^(guò)控制輸入、命令或其它編程條件來(lái)選擇當(dāng)前運(yùn)行整定值組。這些整定值組適用于各種保護(hù)和控制場(chǎng)合。SEL-451繼電器的定值組選擇使得繼電器非常適用于要求頻繁定值變化的應(yīng)用場(chǎng)合，并且使保護(hù)可適應(yīng)各種系統(tǒng)條件變化。2.2.2根據(jù)用

7、戶要求進(jìn)行控制。根據(jù)用戶要求進(jìn)行控制，增加系統(tǒng)的可靠性和安全性。使用擴(kuò)充的SELogic控制方程對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行改進(jìn)，如無(wú)功優(yōu)化。低頻減載時(shí)增加低壓監(jiān)視增加安全性。2.2.3通訊。SEL-451繼電器可提供如下串行口通訊特性：四個(gè)獨(dú)立的EIA-232串行通訊口。從串行通訊口完全處理歷史事件、繼電器狀態(tài)和表計(jì)信息。整定值和定值組的切換具有口令控制。 SCADA接口能力包括FTP、UCA（通過(guò)可選的內(nèi)置SEL-2701以太網(wǎng)卡）以及DNP（文件傳輸對(duì)象）。2.2.4 人機(jī)交互。前面板LCD可顯示事件、整定值以及繼電器自檢狀態(tài)信息，液晶LCD是由按鈕、繼電器產(chǎn)生的自動(dòng)報(bào)文和用戶編程的顯示點(diǎn)來(lái)控制的，也可

8、循環(huán)顯示任何有效的非空的顯示點(diǎn)。2.2.5斷路器監(jiān)視特性可為斷路器制定損耗維護(hù)計(jì)劃。斷路器的每次操作都要經(jīng)歷機(jī)械和電氣的損耗。需要根據(jù)斷路器分?jǐn)嗟碾娏魉揭约安僮鞔螖?shù)與制造廠商的數(shù)據(jù)比較后得出斷路器的維護(hù)計(jì)劃。而SEL-451繼電器的雙斷路器監(jiān)視特性正是達(dá)到這種目的。3、110KV母聯(lián)備自投的實(shí)現(xiàn)3.1 構(gòu)成備用電源自動(dòng)投入裝置的基本要求3.1.1 當(dāng)工作母線上的電壓低于整定值，并且持續(xù)時(shí)間大于整定值時(shí)，方可動(dòng)作。3.1.2 備用電源的電壓應(yīng)處于正常整定值范圍內(nèi)，相應(yīng)斷路器應(yīng)處于熱備用狀態(tài)，方可動(dòng)作。3.1.3 事故狀態(tài)下必須先斷開(kāi)工作電源相應(yīng)斷路器后，方可動(dòng)作。3.1.4 備用電源斷路器上的

9、備自投裝置需要與上、下級(jí)相鄰斷路器保護(hù)配合。3.1.5 備用電源合于永久故障時(shí)，應(yīng)加速跳閘并自動(dòng)閉鎖。3.1.6 根據(jù)需要備自投裝置可以作為雙向互為備用方式。3.2備自投裝置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及運(yùn)行方式的不同，在主要整定值方面存在很大不同，在本例中備自投裝置的主要判劇及整定原則有以下幾個(gè)方面：3.2.1 低電壓整定值為了避免系統(tǒng)發(fā)生短路并在短時(shí)間內(nèi)使工作母線電壓降低時(shí)誤將備用電源投入，必須正確選擇低電壓元件的電壓整定值和自動(dòng)裝置投入時(shí)間。為了不使備用電源自動(dòng)投入時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)盡可能將電壓元件的動(dòng)作電壓整定的低一些，以使其反應(yīng)短路的范圍縮小。同時(shí)還應(yīng)避免應(yīng)負(fù)荷自啟動(dòng)引起電壓降而發(fā)生備自投裝置誤動(dòng)作。

10、其整定值可計(jì)算為(式1) 式中 Ue -母線的額定電壓； Kk -可靠系數(shù)，一般取3-4；3.2.2 過(guò)電壓整定值過(guò)電壓整定值用以判斷備用電源或者母線是否有壓，是否為正常狀態(tài)。若電壓低于整定值范圍時(shí)，則不允許備自投裝置動(dòng)作。其定值可計(jì)算為(式2) 式中 Ue -母線額定電壓； Kk -可靠系數(shù)，可取1.1； Kf -返回系統(tǒng)，取1.2；本例中涉及與電壓相關(guān)的整定值有以下幾項(xiàng)：110KV母線有壓定值(70V) 110KV母線無(wú)壓定值(20V) 110KV熱弛線、110KV油弛線有壓定值(相電壓40.4V)，除電壓定值外還需檢無(wú)流，防止因PT等因素導(dǎo)致備自投裝置誤動(dòng)，110KV熱弛線、油弛線無(wú)流定

11、值整定為0.5A；3.2.3 時(shí)間整定值按系統(tǒng)接線方式的不同及上次供電部門要求，上、下級(jí)斷路器之間需要有時(shí)間差。其時(shí)間整定原則，可按大于在低電壓繼電器所反應(yīng)的范圍內(nèi)，系統(tǒng)中其他設(shè)備的繼電保護(hù)切除短路的時(shí)間計(jì)算，即(式3) 式中 tdz -備用電源自動(dòng)裝置投入動(dòng)作時(shí)間； -系統(tǒng)中其他設(shè)備切除短路元件的最長(zhǎng)時(shí)間； -時(shí)間級(jí)差，取0.5-1.0s；若要求與備用電源與相關(guān)線路重合閘裝置配合使用時(shí)，重合閘一次，重合失敗后，備自投裝置才動(dòng)作，以充分發(fā)揮兩者作用。此時(shí)備自投裝置的動(dòng)作時(shí)間除應(yīng)滿足上述要求外，還應(yīng)大于重合閘同期時(shí)間。在本例中與時(shí)間相關(guān)的整定值整定如下：備自投充電時(shí)間： 15s，110kV 母聯(lián)

12、斷路器合閘延時(shí)： 0.1s，110kV 油弛線斷路器跳閘延時(shí)： 2.7s，110kV 油弛線斷路器合閘延時(shí)： 0.1s，110kV 熱弛線斷路器跳閘延時(shí)： 2.4s，110kV 熱弛線斷路器合閘延時(shí)： 0.1s,備自投整組復(fù)歸時(shí)間取20s。3.3母聯(lián)開(kāi)關(guān)備自投的實(shí)現(xiàn)方法3.2.1 現(xiàn)場(chǎng)接線：根據(jù)設(shè)計(jì)原則和現(xiàn)場(chǎng)情況，SEL451完成備自投需要采集以下數(shù)字量和模擬量：兩進(jìn)線電壓、斷路器位置、進(jìn)線電流、I、II段母線電壓、母線斷路器位置、閉鎖信號(hào)。3.2.2 備自投充電準(zhǔn)備過(guò)程：如圖2所示為重慶弛源化工總變電站110KV母聯(lián)備自投邏輯圖，為了防止備自投誤動(dòng)于母聯(lián)的充電保護(hù)及線路的速斷保護(hù)，以及備自投

13、成功后閉鎖備自投的目的，需要在備自投裝置中增加充電時(shí)間。備自投能順利充電還需要以下條件：兩進(jìn)線斷路器、母線斷路器這三個(gè)斷路器中必須有兩個(gè)在合位；兩進(jìn)線電壓在正常整定值內(nèi)；備自投投退狀態(tài)為投入且無(wú)保護(hù)閉鎖，具備以下三個(gè)條件后，備自投經(jīng)過(guò)整定的充電延時(shí)后，完成備自投充電，裝置充電指示燈點(diǎn)亮，裝置進(jìn)入備投狀態(tài)。3.2.3 備自投閉鎖條件：保護(hù)邏輯應(yīng)滿足手合、手跳、失靈保護(hù)動(dòng)作、母差(大差)保護(hù)動(dòng)作、后備保護(hù)動(dòng)作閉鎖備自投，除保護(hù)閉鎖外，還應(yīng)設(shè)備自投投退壓板或轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。3.2.4 動(dòng)作過(guò)程： 因運(yùn)行方式不同，備自投定值及動(dòng)作方式則不同，本例中只簡(jiǎn)要分析圖1所示運(yùn)行方式下的動(dòng)作過(guò)程。 正常運(yùn)行方式如圖1所示，此是110KV熱弛線與油弛線均有壓，I/II段母線電壓在正常范圍內(nèi)，備自投壓板投入且無(wú)閉鎖條件，備自投進(jìn)入準(zhǔn)備階段，經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后，備自投運(yùn)行。當(dāng)檢測(cè)到母線電壓低于有壓定值時(shí)，并且進(jìn)線電壓小于無(wú)壓電流小于無(wú)流定值，沒(méi)有出現(xiàn)保護(hù)閉鎖，重合閘動(dòng)作失敗后，備自投啟動(dòng)跳110KV 101斷路器，經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)合110KV 102斷路器，母線恢復(fù)正常電壓。備自投完成切換后經(jīng)過(guò)整組復(fù)歸時(shí)間后，重新充電準(zhǔn)備，對(duì)現(xiàn)有的運(yùn)行方式進(jìn)行新的備自投。若在備投期間出現(xiàn)備投失敗，裝置自動(dòng)進(jìn)入等待復(fù)歸狀態(tài)并觸發(fā)SOE及事故錄波。圖2 1#進(jìn)線與2#進(jìn)線之間備投邏輯4、結(jié)束語(yǔ)裝置投入運(yùn)行以下運(yùn)行較穩(wěn)定，數(shù)字量模擬