随着新型互感器技术、智能开关技术和网络通信技术的发展,以一次设备智能化、二次设备网络化为主要特征的智能化变电站技术成为目前的研究热点。电力营运商要求变电站从站控层、间隔层到过程层的完全智能化的要求日益强烈。
1、概述
在常规变电站中,电压切换对于双母线接线方式是必不可少的。当进行一次电气元件倒母线操作时,电压切换用来保证一次电气元件的继电保护、测量仪表和自动装置所需要的二次电压与一次电气元件所连接的母线对应。然而,由于电子式电流电压互感器(ECVT)的出现,在智能化变电站中的电压互感器有多种配置方案;当线路、变压器等间隔上采用ECVT时,对电压切换的要求较低,或者就没有必要进行电压切换。
智能控制装置与间隔层的保护测控装置之间通过面向通用对象的变电站事件(GOOSE)实时传送信号量。间隔层保护装置的跳合闸命令以及测控装置的跳合闸命令,按不同的GOOSE优先级传送到智能控制装置,由智能控制装置通过硬接线输出到一次设备,达到取消屏间硬连接线的要求。间隔层的联锁也基于IEC61850的GOOSE应用实现,提高了联锁的实时性。
2.智能化变电站电压互感器配置方案
以双母线为例,对下述2个电压互感器的配置方案进行讨论。
方案1:参照常规的互感器配置方案,如图1所示。在线路侧配置电子式电流互感器(ECT),其中一相配置ECVT,母线配置电子式电压互感器(EVT)。
对于这种配置方案,需要进行电压切换。线路电流和切换后的母线电压作为线路保护的电流、电压输入,线路EVT输出的线路电压作为线路重合闸元件的检同期或检无压时的电压输入。母线EVT输出的电压同时作为母线差动保护的电压输入。考虑到保护测控装置的通用性和计量仪表不与GOOSE网相连,由各个间隔的合并单元(MU)进行电压切换。ECVT、MU与保护装置、测控装置、仪表等智能电子设备(IED)的连接如图2所示。图2中母线MU采集双母线上的2组EVT的电压,输出给与该母线相连的所有间隔的MU。图中线路MU需要与GOOSE网相连,以取得相应间隔的隔离刀闸的辅助接点。线路MU根据该线路的隔离刀闸的位置进行电压切换,将电流和切换后的电压以IEC618502921协议送给IED。
该方案由于每个间隔的保护均需使用母线电压以构成距离继电器、方向继电器等,因此,母线电压互感器及其MU的可靠性关系到整个电压等级的设备的可靠性;当母线EVT或母线MU故障时,需要退出该母线下与电压有关的所有保护,同时对于隔离刀闸辅助接点可靠性要求高,如果隔离刀闸的辅助接点接触不良,可能导致二次电压未切换,从而引起保护的误动作。该方案的优点是成本较低。
方案2:在线路侧配置ECVT,母线配置EVT,如图3所示。
如图3所示的电压互感器配置,线路侧的ECVT输出的电流和电压作为线路保护的电流、电压输入,母线EVT输出作为线路重合闸的检同期元件的电压输入,同时,母线EVT的电压输出给母线保护。如果线路保护的重合闸采用不检重合,不需要进行电压切换功能。对于如变压器保护等没有重合闸功能的装置,由于本间隔已有完整的电流、电压,因而也不需要进行电压切换。因此,ECVT,MU与IED的连接可以采用如图4所示的方案。图中线路MU不需要进行电压切换,只接受线路ECVT的输入,因而也不需要与GOOSE网连接。
如果线路保护的重合闸采用检同期方式,则需要进行电压切换功能。ECVT,MU与IED的连接可以采用如图2所示的方案。线路MU也需要采集线路隔离刀闸的位置,用来进行电压切换。但保护所用的电压不需要切换,切换后的母线电压只是用做重合闸检同期时的参考电压。
当采用该配置方案时,母线电压主要用于母线差动保护的电压闭锁元件和需要检同期的合闸元件(包括线路保护装置的重合闸继电器和测控装置的检同期功能)。因此,当母线EVT故障时,受影响的是母线差动保护装置和需要检同期的合闸功能,其他所有保护功能和测控装置、仪表等均不受影响。因此,该方案的优点是可靠性较高,同时对于隔离刀闸辅助接点可靠性要求不高;缺点是线路每相均配置ECVT,成本较高。
3.电压切换方案
3.1常规电压切换介绍
常规电压切换装置是利用隔离刀闸的辅助接点来判别线路是接在Ⅰ母还是Ⅱ母,如图5所示,图中需要接入Ⅰ母隔离刀闸的常开、常闭接点和Ⅱ母隔离刀闸的常开、常闭接点。常规电压切换装置的典型故障有:隔离刀闸辅助接点或中间继电器接点接触不良;二次电压回路未切换,导致保护动作跳闸或造成电压互感器二次电压反充电;直流接地,造成二次交流电压失压等。
3.2数字化变电站电压切换方案
当采用图1所示的互感器配置方案时,由于保护测控装置、仪表等都需要得到其线路所在母线的电压;因此保护测控装置、仪表都需要切换后的电压。从图2所示的ECVT,MU与IED的连接可以看出,通过MU进行电压切换是比较合适的。从常规的电压切换可知,电压切换需要通过隔离刀闸的辅助接点知道该线路是运行于Ⅰ母还是Ⅱ母;因此,要求MU与GOOSE网连接,接收隔离刀闸的辅助接点(常开常闭接点各一对)进行电压切换,同时输出Ⅰ母、Ⅱ母同时动作、电压互感器失压,运行于Ⅰ母或Ⅱ母等信号。电压切换流程如图6所示
原标题：【精品】智能变电站的电压互感器配置和电压切换分享
