智能變電站事故總信號實現方法分析

張韶光,張巖坡,王 煊,尚 柳,高 飛

(1.國網河北省電力有限公司超高壓分公司,河北 石家莊 050071;2.華能國際電力股份有限公司上安電廠,河北 石家莊 050310)

0 引言

事故總信號反映的是某臺斷路器正常手動合閘或者遙控合閘(簡稱“遙合”)后,因各種故障導致的斷路器跳閘或斷路器本身偷跳后發出的信號,變電站監控機上出現這個信號時必須引起高度重視[1-3]。事故總信號的作用是及時提醒運行值班人員有事故跳閘,盡快采取相應措施。在常規變電站(簡稱“常規站”)內,事故總信號由操作箱發出,在智能變電站(簡稱“智能站”),事故總信號由智能終端發出。常規站1臺斷路器僅配置1個操作箱,僅設置1組事故總信號;而智能站1臺斷路器配置兩套智能終端時,會設置2個事故總信號。

事故總信號的發出和復歸與斷路器的遙合和遙控分閘(簡稱“遙分”)直接相關。只有在斷路器遙合后,經事故跳閘才能發出事故總信號,人為遙分斷路器并不是事故跳閘,不應發事故總信號。當事故總信號發出后,遙合或遙分斷路器都能實現事故總信號的復歸,遙合是利用跳位監視繼電器(TWJ)接點變位的方式復歸事故總信號,遙分是利用合后繼電器接點變位的方式復歸事故總信號。

1 智能變電站事故總信號整體分析

常規站內測控裝置向操作箱發出遙合或遙分命令通過二次電纜接線實現,事故總信號相對簡單,由操作箱內的合后位置繼電器(H HJ或KKJ)的常開接點與TWJ常開接點串聯實現[47]。智能站內測控裝置向智能終端發出遙合或遙分命令是通過全站系統配置文件(SCD)中的虛端子連接實現[8],事故總信號相對復雜,一般在二次回路的基礎上依托CPU 內的邏輯實現,且各廠家差異性較大。

為便于驗證兩組事故總信號的回路和邏輯的正確性,結合遙控虛端子配置方式和智能終端內的二次回路,研究智能站兩組事故總信號的3類實現方案,總結分析相同點和不同點以及各自的優缺點,為智能站設備基建驗收或保護檢驗工作提供借鑒指導。

2 兩組事故總信號的3類實現方案

目前在河北省南部電網運維的500 k V 超高壓智能變電站內,A 套智能終端均已連接測控裝置的遙合、遙分虛端子,并在A 套智能終端上就地保留了遙控分合閘出口硬壓板,可以實現斷路器的遙合及遙分功能,第1組事故總信號容易實現。B套智能終端與測控裝置的遙合、遙分虛端子連接方式以及是否保留遙控分合閘出口硬壓板則不盡相同,第2組事故總信號的實現方式也不盡相同。下面結合虛端子連接方式和智能終端的二次回路對事故總信號的實現方法進行研究。2.1、2.2和2.3節中分別以3類不同變電站的智能終端為例展開研究。

2.1 利用CPU 開出接點方式

以河北省南部電網U 變電站500 k V 和220 k V 各斷路器智能終端B 與測控裝置的虛端子連接方式為例,排查情況見表1。

表1 U變電站智能終端B虛端子和硬壓板排查表

500 k V各斷路器智能終端B在SCD文件中配置了測控的遙控虛端子,從監控臺向測控裝置發出遙控命令后,測控裝置不僅可以給智能終端A 傳遞遙控命令,也可以向智能終端B 傳遞遙控命令。220 k V各斷路器智能終端B沒有配置測控的遙控虛端子,測控裝置只向智能終端A 傳遞命令,不向智能終端B傳遞,下文類似此問題,不再贅述;現場智能終端B的遙控分合閘出口硬壓板均未投入。U變電站智能終端相關回路見圖1。

圖1 U變電站智能終端相關回路

在圖1(b)智能終端A 收到測控裝置的遙合命令后,OUT2 接點閉合,經遙合硬壓板1-4C2LP2,一路接到圖1(a)所示的三相合閘回路1-4Q1D25實現合閘,另一路經智能終端A 的內部線端子1-4n15-a10接至CPU。CPU 收到開入后完成兩項任務,一是記錄遙合開入(相當于使常規站內合后繼電器HHJ或KKJ勵磁),用于第1組事故總信號的邏輯判斷;二是使圖1(c)中DO4接點導通,DO4接點導通后,通過智能終端B 的內部線端子2-4n15-a10接至CPU,CPU 收到遙合開入后用于第2組事故總信號的邏輯判斷。

遙合功能僅在智能終端A 中實現,智能終端B不能實現遙控合閘。假如圖1(c)中智能終端B的遙合硬壓板2-4C2LP2投入,并且在SCD 文件中配置測控給智能終端B 的遙合虛端子后,則智能終端B便可不依賴智能終端A 輸出的DO4接點,就能單獨實現第二組事故總信號。

當智能終端A 收到測控裝置的遙分令后,圖1(b)中OUT3接點閉合,經遙分出口硬壓板接到圖1(d)中1-4Q1D27上,一路接到三相跳閘回路實現跳閘,另一路經智能終端A 的內部線端子1-4n16-a10接至CPU,CPU 收到遙分開入后完成兩項任務,一是記錄遙分開入(相當于使合后繼電器KKJ或HHJ復歸),用于第1組事故總信號的邏輯判斷;二是使圖1(c)中DO3接點導通。DO3接點導通后完成兩項任務,一是接到2-4Q1D31使智能終端B 實現三相跳閘;二是通過智能終端B的內部端子2-4n16-a10接至CPU,見圖1(e)所示,用于第2組事故總信號的邏輯判斷。

綜上所述,使用CPU 開出接點的方式有如下特點。

1)2個事故總信號的發出和復歸均依靠智能終端內的CPU 實現。

2)智能終端B 不能實現第2組遙控合閘,但可以實現第2組遙控跳閘。

3)用于第2組事故總信號的遙合及遙分開入受智能終端A 中CPU 的控制。若智能終端A 失電,則其無法實現第2組遙控功能,也無法實現第2組事故總信號。

2.2 利用外置中間繼電器開出接點方式

以河北省南部電網V 變電站500 k V 和220 k V 各斷路器智能終端B 與測控裝置的虛端子連接方式為例,排查情況見表2。

表2 V變電站智能終端B虛端子和硬壓板排查表

智能終端B沒有連接測控裝置的遙控虛端子,遙控分合閘的出口硬壓板也沒有投入。外置繼電器41ZJ的接線見圖2。智能終端的遙控回路見圖3。

圖3 V變電站智能終端遙控回路

智能終端A 收到測控的遙合令后,41ZJ繼電器勵磁,1J 2接點閉合,完成智能終端A 的三相合閘,同時記錄遙合開入(相當于使常規站內合后繼電器HHJ或KKJ勵磁),用于第1組事故總信號發出的邏輯判斷,如圖3(a)所示。智能終端A收到測控的遙合令后,2J 2接點也會閉合,完成智能終端B的三相合閘,同時記錄遙合開入,用于第2組事故總信號發出的邏輯判斷,如圖3(b)所示。此處,智能終端B 的合閘回路并在智能終端A 合閘回路上,智能終端B收到遙合開入后,需依賴智能終端A 中的合閘回路和第1組控制正電才能實現合閘。

智能終端A 收到測控的遙分令后,41ZJ繼電器復歸,3J 2接點閉合,完成智能終端A 的三相分閘,同時記錄遙分開入(相當于使合后繼電器KKJ或HHJ復歸),用于第1組事故總信號復歸的邏輯判斷;41ZJ繼電器復歸后,圖3(b)中的4J-2接點閉合,完成智能終端B 的三相分閘,同時記錄遙分開入,用于第2組事故總信號復歸的邏輯判斷。

綜上所述,利用外置中間繼電器開出接點方式有如下特點。

1)41ZJ外置中間繼電器采用第1組控制電源驅動,提供的輔助觸點既用于智能終端A 的遙合遙分開入,也用于智能終端B 的遙合遙分開入。智能終端收到遙合或遙分開入后,邏輯上相當于常規站內合后繼電器KKJ或H HJ繼電器勵磁或復歸。

2)按照回路設計,智能終端B 的遙合和遙分開入依賴41ZJ繼電器上的接點實現,可以不配置測控裝置至智能終端B 虛端子,也可以不配置智能終端B的遙合遙分硬壓板,只需要連接測控至智能終端A 虛端子即可。

3)測控發出遙合命令后,若拆除圖3(a)中的智能終端A 的遙合開入41K1D35端子,僅保留智能終端B的遙合開入42K1D25端子,則僅依靠智能終端B的遙合開入也能實現合閘。

2.3 利用裝置插件繼電器方式

以河北省南部電網W 變電站500 k V 和220 k V 各斷路器智能終端B 與測控裝置的虛端子配置方式為例,排查情況見表3。

表3 W 變電站智能終端B虛端子和硬壓板排查表

W 變電站SCD 文件中配置了智能終端B 和測控裝置的遙控虛端子,智能終端B 的遙控分合閘的出口硬壓板均投入。測控裝置發出遙合或遙分命令后,智能終端A 和智能終端B都能收到遙合、遙分命令。智能終端遙控回路見圖4所示。

圖4 W 變電站智能終端遙控回路

智能終端B 遙合硬壓板2-4C1LP8 在投入位置,智能終端B 收到測控的遙合命令后,CJ08接點導通,HHJ合后繼電器勵磁用于第2組事故總信號的發出。智能終端B 遙分硬壓板2-4C1LP7在投入位置,智能終端B收到測控的遙分令后,CJ07接點導通,HHJ合后繼電器復歸用于第2組事故總信號的復歸。

智能終端A 的遙控回路與智能終端B 原理相同,第1組事故總信號的發出與第2組原理相同。此處,智能終端B雖收到遙控合閘命令,但是實際二次回路接線只有位置監視回路,沒有合閘回路,因此只能通過智能終端A 實現合閘功能。

綜上所述:

1)與前兩種實現方式不同,兩套智能終端均有獨立的合后繼電器HHJ和位置監視回路,智能終端B發第2組事故總信號可獨立實現,不必依賴智能終端A;

2)與前兩種實現方式不同,兩組事故總信號的發出與常規站相同,依靠二次回路實現,而不依靠邏輯實現;

3)智能終端B 只有位置監視回路,沒有合閘回路,也沒有并入智能終端A 的合閘回路。遙合功能只能在智能終端A 中實現。

3 3種方案的現場調試方法及評價

通過CPU 開出接點方式的智能終端B 發第2組事故總信號需要依托智能終端A 的CPU 開出接點。在現場調試工作中,如果單獨測試第1組事故總信號,則需要隔離第2組事故總信號的回路,可采取臨時拆除圖1(c)中的1-4PD7端子的方式隔離智能終端B 收到遙合命令;如果單獨測試第2組事故總信號,可采取模擬DO4接點導通的方式,通過臨時短接1-4PD3和1-4PD7接點實現。在設備調試時,不僅需要拆線還需要短接接點,操作復雜,也存在誤拆誤短接的風險,難度很大。

通過外置中間繼電器開出接點方式的智能終端B發第2組事故總信號需要借助外置繼電器的接點,而外置繼電器41ZJ需要智能終端A 的控制電源驅動,本質上與CPU 開出接點方式沒有區別。在現場調試工作中,如果單獨測試第1組事故總信號,則需要隔離第2組事故總信號的遙合開入回路,可采取臨時拆除圖3(b)中的42K1D25端子的方式隔離智能終端B 收到遙合命令;如果單獨測試第2組事故總信號,則需要隔離第1組事故總信號的遙合開入回路,可采取臨時拆除圖3(a)中的41K1D35 端子的方式隔離智能終端A收到遙合命令。在設備調試時,需要臨時拆線,也存在誤拆的風險,難度較大。

通過裝置插件繼電器的方式,兩套智能終端利用各自的繼電器發出事故總信號,真正實現了獨立。在現場調試工作中,如果單獨測試第1組事故總信號,可采取隔離第2組事故總信號的遙合開入回路的方式,直接斷開圖4(a)中的智能終端B 遙合出口硬壓板2-4C1LP8即可。如果單獨測試第2組事故總信號,可采取隔離第1組事故總信號的遙合開入回路的方式,直接斷開圖4(b)中的智能終端A 遙合出口硬壓板1-4C1LP8即可。在設備調試時,只需要操作壓板即可實現單獨測試兩組事故總信號,且在送電前,檢修人員和運維人員都要檢查壓板的投退狀態,不易漏恢復,難度最小。

4 結束語

本文結合遙控功能和虛端子配置情況,分析了智能終端3類事故總信號的實現方案,并總結了各自的優缺點,分析了3類方案的具體調試方法,并在操作難度方面做出了評價。不同于CPU開出接點方式和外置中間繼電器開出接點方式,裝置插件繼電器的方式無需借助智能終端A 就能獨立實現第2組事故總信號;利用裝置插件繼電器的方式與常規站相同,通過二次回路實現,直觀明了。在調試設備的操作步驟方面,利用裝置插件繼電器的方式也最簡單。綜上,本文建議利用裝置插件繼電器的方式實現遙合遙分和事故總信號功能。