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摘要:通过对继电保护及自动装置远方控制问题的分析,提出利用远方控制高压电气设备的原理,将电触发命令转换成位置状态变换、用机械闭锁方式实现自保持功能,实现远方投退继电保护及自动装置压板回路的解决方案。针对现场具体情况进行了“一对一”、“一对多”实例分析。
关键词:继电保护;自动装置;远方控制;
随着计算机、网络、通信、数据库等技术的飞速发展,调度自动化和变电站自动化正在朝着数字化、集成化、网络化、标准化、市场化、智能化的方向发展,尤其是IEC 61850标准的推广和应用,不同装置间实现了无缝连接,自动化程度越来越高,为电力企业减人增效提供了技术保障,变电站实施无人值班运行管理已成为当今主要管理模式。然而,由于继电保护和自动装置的回路仍采用硬压板(即连接片LP)的方式进行投退,未能实现遥控操作,当方式调整、线路带电作业、通道异常时,均需派人到无人值班变电站现场执行投退硬压板的操作,这些简单而频繁的操作任务,不仅使维护操作队员疲于奔波,而且因路途、交通的影响造成完成操作任务的时间相对较长,增加了系统不安全因素。电力企业对实现继电保护和自动装置远方投退控制的要求越来越强烈。本文通过对影响继电保护和自动装置遥控问题的总结分析,提出可行解决方案,并介绍了湘潭电业局220 kV无人值班变电站的改造实例。
1继电保护和自动装置远方投退控制
通过对国家电网公司和南方电网公司所辖调度、监控、变电站进行考察,总结影响继电保护和自动装置远方投退控制的因素有以下几个:
1)大部分变电站保护装置与测控单元、保护装置与远程终端单元(RTU)之间还未能实现内部交互通信,保护定值的修改、功能的投退(通过控制字或通过软压板控制)只能在保护装置面板上进行,有关信息无法向远方传送,不能接受远方控制。
2)继电保护和自动装置的出口回路直接与高压电气设备的跳、合闸回路相连,出口回路硬压板作为保护装置与高压电气设备控制回路的分界点,也是2个回路监测的盲点,保护装置本身无法监测,高压电气控制回路也监测不到,如图1所示高压开关控制信号回路中的“保护跳”、“ LP”支路。
3)少数新建的综合自动化变电站具备保护定值和功能的远方传送及控制功能,但由于是弱电控制,担心远传通道干扰等影响保护的正常运行,在220 kV及以上变电站均未开放此功能,仅在少数110 kV及以下变电站开放了重合闸远方投退功能。
4)由于高压电气控制电源回路是强电回路(220 V或110 V),远动信号电源回路是弱电回路(24 V及以下),2个电源系统相互独立,无法对保护出口硬压板回路是否接入高压电气设备的跳、合闸回路进行直接监测,而能够直接监测到的保护软压板,如今还无法完全替代出口硬压板的作用。
2技术方案
受多种因素的限制,继电保护和自动装置回路、特别是出口回路采用硬压板在相当长的时间内仍将是二次系统典型设计方案。鉴于高压电气设备的遥控技术应用已非常成熟,利用此原理对保护和自动装置的硬压板回路进行改造,是目前既能较好地解决以上问题,又被调度和监控与专业管理人员所接受且易于实施和推广的方案。高压电气设备是通过操作机构将远方遥控脉冲命令转换成位置状态切换命令(即将电信号转换为机械位置状态变换信号),并利用机械闭锁实现位置自保持,同时利用操作机构辅助转换开关实现位置校核、位置监视等功能。如何将高压电气设备远方控制原理应用于继电保护和自动装置硬压板回路的投退,在不减少以上必备功能的前提下,尽可能简化回路、减少成本,是需要解决的问题。为此,采取以下解决方案:
1)直接采用电动操作机构。将操作机构辅助接点串于硬压板回路中,这样,控制硬压板回路的投退就如同控制高压电气设备分、合一样,位置保持由操作机构自身的机械闭锁功能来实现,位置切换、位置校核、位置监视均利用该操作机构的辅助接点来实现。由于性能可靠的电动操作机构体积一般较大,在现场不便安装,仅作为试验方案。
2)利用双位置继电器替代电动操作机构。双位置继电器内有合闸线圈、跳闸线圈,能够将电触发命令转换成继电器的分合状态变换命令,同时具有电磁机构互锁失电自保持的功能,将远方遥控分、合回路分别接其跳、合线圈,将其合位闭合接点串于继电保护和自动装置硬压板回路,能够达到控制硬压板回路投、退切换的目的;并利用其他联动接点,用于远方位置校核和监视。由于体积小、成本低,被定为最终推广应用方案。
3现场应用
3.1改造前现场调查
220 kV响水坝变电站通过加装RTU集中监控方式实现“四遥”功能,将常规有人值班变电站改为无人值班变电站,所有继电保护和自动装置均不具备定值及功能投退上传功能。按2008年度方式要求,投退联切远切装置,需投入、退出10块出口硬压板。
3.2改造方案的确定
鉴于改造后的回路复杂性相对增加,通过安全、经济效益分析论证,决定仅对投退操作相对频繁和对执行操作时间有较高限制的保护和自动装置硬压板回路进行改造,具体包括:①联切远切装置回路;②线路纵联差动保护回路(即高频保护或光纤差动保护回路);③重合闸出口回路;④主变中性点零序保护回路。为了使遥控操作人员能够正确执行投退继电保护和自动装置的命令,应尽可能简化遥控操作步骤,对于操作顺序无严格要求的多个出口硬压板回路,用双位置继电器多对接点同步动作的特性采用“一对多”的控制方式,如联切远切装置出口硬压板回路;其余按“一对一”的控制方式进行改造,如线路纵联差动保护、重合闸回路等。
3.3改造方案的实施
3.3.1“一对一”控制方式
因一个双位置继电器仅控制一个硬压板回路,选用的双位置继电器满足有2对合闸位置闭合接点、1对跳闸位置闭合接点即可。改造后的回路如图2所示。
图2中,“远方/就地”切换把手作为选择硬压板回路由就地控制或由远方控制,回路中“HP”用于遥整,并对相关遥控回路进行检测、验收,投入相关回路出口回路硬压板,检查双位置继电器在“分闸”位置(一般调试好后,调度需根据运行方式决定是否投入),将各回路“远方/就地”切换把手至“远方”位置;告知远方监控人员“三跳联切”具备遥控投运条件,远方监控人员根据调度指令操作“投入(退出)联切远切装置”,无论年度方式如何变化,对于远方监控人员操作“投入(退出)三跳联切”均只有一项。
4结语
应用高压电气设备的控制原理,利用双位置继电器电动转换、电磁机构闭锁、失电位置自保持等性能,实现保护和自动装置硬压板回路的远方投退控制,在国内220 kV无人值班变电站的首次成功应用,推进了无人值班变电站的自动化管理水平,并将在电力系统管理中发挥积极作用。
参考文献：
[1]继电保护和自动装置压板回路远方控制技术与应用--吴小勇等
论文作者:李茂
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/17
标签：回路论文; 压板论文; 装置论文; 远方论文; 变电站论文; 位置论文; 操作论文; 《电力设备》2017年第17期论文;