專利名稱:提升遠動終端架構(gòu)變電站合閘可靠性的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬變電站綜合自動化技術(shù)領(lǐng)域,特別是指提升遠動終端架構(gòu)無人值守變電站合閘可靠性的方法。
背景技術(shù):
20世紀90年代以來,持續(xù)推進的無人值守變電站綜合自動化始終是我國電力行業(yè)的投資重點,每年約有1000-1500座新建或改建的無人值守變電站投入運行,總數(shù)達 25000座的變電站大規(guī)模新建和改建工程已進入收尾階段。建設(shè)無人值守變電站既是電力行業(yè)自身發(fā)展的需要,更是市場和用戶需求的使然首先,現(xiàn)代工業(yè)、尤其是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè), 對電能的電壓值、頻率、紋波系數(shù)、供電連續(xù)性等指標日趨嚴格;第二,它是電力企業(yè)安全高效運行不可或缺的重要技術(shù)支撐;最后,無人值守變電站有助于電力行業(yè)的減員增效。變電站涉及的主要操作有1)電力系統(tǒng)的合、解環(huán)操作;2)隔離開關(guān)操作;3)線路操作;4)變壓器操作;5)母線倒閘操作;6)線路操作;7)沖擊合閘操作;8)電力系統(tǒng)的解、并列操作;9) 零起升壓操作;10)旁路代操作。顯然,合閘操作是變電站最基本的關(guān)鍵操作,合閘操作的可靠性直接關(guān)系到變電站運維品質(zhì)的優(yōu)劣。新建的無人值守變電站大多配置專用微機線路保護測控裝置,典型產(chǎn)品有南瑞公司的RCS-9000系列保護測控裝置等,此類變電站的合閘操作具有良好的可靠性。而有人值守變電站的無人值守改建工程則大量采用遠程終端(Remote Terminal Units,簡稱RTU) 解決方案,遠程終端解決方案的優(yōu)點是技術(shù)改造費用適宜,能最大限度保護有人值守變電站原有的巨額投資,使有人值守變電站的原有設(shè)備繼續(xù)得到充分利用;另一方面,RTU解決方案非常契合電力行業(yè)運維保障的技術(shù)現(xiàn)狀,可實現(xiàn)有人值守變電站向無人值守的平滑技術(shù)過渡。雖然省、地、縣各級電力調(diào)度綜合自動化系統(tǒng)有不同的職能和責任,但各級遠程終端解決方案的技術(shù)架構(gòu)和組成基本相同一般由監(jiān)控調(diào)度中心主站和無人值變電站從站組成,監(jiān)控調(diào)度中心主站和無人值變電站從站通過網(wǎng)絡(luò)進行信息交換;遠動終端安裝在無人值變電站從站,采集所在變電站運行狀態(tài)的模擬量和數(shù)字量,監(jiān)視并向監(jiān)控調(diào)度中心傳送上述模擬量和數(shù)字量,同時執(zhí)行監(jiān)控調(diào)度中心發(fā)往變電站的控制和調(diào)度命令。遠動終端技術(shù)架構(gòu)的無人值守變電站已獲得電力企業(yè)的認可,但現(xiàn)有的RTU解決方案運行中也暴露出不足一統(tǒng)計表明基于遠動終端技術(shù)架構(gòu)的無人值守變電站,其合閘操作可靠性亟待進一步提高,而合閘操作的可靠性直接關(guān)系到變電站運維品質(zhì)的優(yōu)劣。鑒于遠動終端架構(gòu)無人值守變電站占據(jù)目前電力行業(yè)的主導地位,而且相當時間內(nèi)仍將起著舉足輕重的作用,因此面向遠動終端架構(gòu)的無人值守變電站、開發(fā)提升合閘可靠性的創(chuàng)新適用技術(shù)和方法是十分必要的。本發(fā)明通過對變電站線路控制回路二次保護回路和遠動回路的改進設(shè)計,結(jié)合針對合間繼電器機械電氣特性和合間遙信遙控的信號處理技術(shù),提升遠動終端架構(gòu)無人值守變電站合閘操作的可靠性
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服遠動終端架構(gòu)無人值守變電站設(shè)計的不足,提供一種提升遠動終端架構(gòu)無人值守變電站合間可靠性的技術(shù)可靠性的技術(shù)和方法。本發(fā)明從兩個途徑入手提升合間可靠性面向無人值守變電站,改造影響變電站合間可靠性的電力二次設(shè)備; 著眼電力調(diào)度綜合自動化系統(tǒng),采用減少合閘遙信遙控信號誤報或漏報率的信號處理技術(shù)。換而言之,通過改進變電站線路控制回路二次保護回路和遠動回路的設(shè)計,并結(jié)合針對合閘繼電器機械電氣特性、以及合閘遙信遙控信號的雙“時間窗”和“二次校核”處理技術(shù), 提升遠動終端架構(gòu)無人值守變電站合閘操作可靠性的步驟如下
1)無人值守變電站從站在原跳閘回路中增設(shè)雙位置繼電器JSW,其中,雙位置繼電器 JSW線圈1的一端與遠動終端的遠合閘繼電器YHJ、KK開關(guān)的觸點8、二極管Dl的正極相連, 雙位置繼電器JSW線圈2的一端與遠動終端的遠跳閘繼電器YTJ、KK開關(guān)的觸點7、二極管 D2的正極相連,雙位置繼電器JSW線圈1及線圈2的另一端并聯(lián)后與保險絲2RD的一端相連;在原合跳閘回路中各增設(shè)一只二極管Dl、D2,其中,二極管Dl的負極與連接片QP的一端、防跳繼電器TBJ的兩個常閉觸點及一個常開觸點的一端相連,二極管D2的負極與防跳繼電器TBJ電流線圈、保護電路的一端相連;在原重合閘繼電器的充電回路的重合閘繼電器ZCH的觸點6與跳位繼電器TWJ之間串接一副常閉接點2,在原重合閘繼電器的充電回路KK開關(guān)21-23觸點上并接一副常開接點1',在原重合閘繼電器的放電回路的重合閘繼電器ZCH的觸點15與充電回路KK開關(guān)觸點2之間串接一副常閉接點1,原重合閘繼電器的放電回路KK開關(guān)2-4觸點上并接一副常開接點2',在原事故音響回路上用一副常開接點 1"短接KK開關(guān)的1-3、19-17觸點;
2)無人值守變電站從站對合閘遙信信號進行雙“時間窗”處理對于開關(guān)、刀閘的分合位置信號,實測開關(guān)、刀閘的動作時間并留出相應(yīng)裕量,在遠動終端軟件上設(shè)置2S的“時間窗”等待時間,避免在開關(guān)、刀閘行動到中間位置時的中間態(tài)出現(xiàn),又可消除接點抖動干擾; 監(jiān)控調(diào)度中心接收合閘遙信信號時,亦采用“時間窗”信號處理技術(shù)發(fā)現(xiàn)遙信變位將它記錄,以它的時限參數(shù)計時;在計時器為0時,再次讀取遙信信息,若遙信又發(fā)生變位,為假遙信,忽略不計;反之計時器為0時,再次讀取遙信信息,若遙信未發(fā)生變位,則遙信是真變位;雙“時間窗”的信號處理技術(shù)可有效降低通信信道對合間遙信信號的干擾;
3)無人值守變電站從站對合間遙控信號進行“二次校核”處理首先監(jiān)控調(diào)度中心主站下發(fā)遙控預置命令,基于“校核”安全機制,由無人值守變電站從站進行遙控預置命令的校核和遙控命令的預置,并將結(jié)果返回監(jiān)控調(diào)度中心主站,當且僅當監(jiān)控調(diào)度中心主站收到 “校核正確”才進入遙控執(zhí)行流程,否則監(jiān)控調(diào)度中心主站重發(fā)遙控預置命令或進入出錯處理流程;一旦監(jiān)控調(diào)度中心主站收到無人值變電站從站合間遙控預置命令“校核正確”,調(diào)度員發(fā)布遙控執(zhí)行命令,向無人值變電站從站發(fā)送合間執(zhí)行命令,執(zhí)行命令用正反碼同時發(fā)送,無人值變電站從站“二次校核”合閘命令,命令校核正確時再動作一合閘;合閘遙控執(zhí)行后,無人值變電站從站上傳開關(guān)變位信息,監(jiān)控調(diào)度中心主站在規(guī)定時間收到(一般為 IOs)該遙控對象的變位信號后,顯示遙控成功或顯示失敗并進入出錯處理流程。本發(fā)明與背景技術(shù)相比,具有的有益效果是
合閘操作的可靠性關(guān)系到變電站運維品質(zhì)的優(yōu)劣。目前,基于遠動終端技術(shù)架構(gòu)的無人值守變電站,其合間操作可靠性亟待進一步提高。本發(fā)明面向變電站,改造影響變電站合閘可靠性的電力二次設(shè)備;立足電力調(diào)度綜合自動化系統(tǒng),開發(fā)降低合閘遙信遙控信號誤報或漏報率的信號處理技術(shù)。所謂的變電站電力二次設(shè)備的改造,即變電站線路控制回路二次保護回路和遠動回路的改進設(shè)計,針對的是現(xiàn)有遠動終端架構(gòu)無人值守變電站主流設(shè)計中存在的不足,改進設(shè)計的針對性強、費用有限、應(yīng)用廣泛。所謂的合閘遙信遙控信號處理技術(shù),不僅充分考慮了合間繼電器的固有機械電氣特性,而且汲取了多年人工本地合閘作業(yè)行之有效的“兩票三制”經(jīng)驗,方法簡單、效果顯著、無額外開支。
圖1是遠動終端架構(gòu)無人值守變電站的系統(tǒng)架構(gòu)圖2是遠動終端架構(gòu)無人值守變電站的IOkV線路控制回路原理圖; 圖3是遠動終端架構(gòu)無人值守變電站改進的IOkV線路控制回路原理圖; 圖4是雙位置繼電器JSW的原理圖; 圖5是合閘遙控信號“二次校核”處理的流程圖。
具體實施例方式如圖1所示,浙江省某縣遠動終端架構(gòu)無人值守變電站的調(diào)度綜合自動化系統(tǒng)由 21座變電站,1個監(jiān)控調(diào)度中心組成;其中500 kV變電站1座,220 kV變電站2座,110 kV 變電站18座,10 kV開閉所176座;兩者通過光纖網(wǎng)絡(luò)進行信息交換,通信遵循IEC 61850 傳輸規(guī)約。如圖2所示,現(xiàn)有的遠動終端架構(gòu)無人值守變電站二次線路設(shè)計中,IOkV饋線重合閘回路中廣泛采用DH3型重合閘繼電器,借助斷路器跳閘后的位置與KK開關(guān)位置的不對應(yīng)狀態(tài)自行合閘,即通過繼電器內(nèi)部電容器元件的充放電來完成線路斷路器的重合功能; 圖中HQ為合閘線圈,TQ為分閘線圈,ZCH為重合閘繼電器,TBJ為防跳繼電器,JSJ為加速繼器,TffJ為跳位繼電器,XJ為信號繼電器。合閘回路由KK開關(guān)、TBJ防跳繼電器、輔助開關(guān)DL、HQ合閘線圈等組成。重合閘起動當KK開關(guān)在“合閘后”位置時,KK控制開關(guān)21-23 接點閉合而2-4接點打開,重合閘繼電器充電,為線路瞬間故障時線路斷路器的重合準備條件。重合閘放電(失效):當KK開關(guān)在“跳閘后”位置時,KK開關(guān)的2-4接點閉合而21-23 接點打開,重合閘繼電器放電,IOkV饋線重合閘功能失效。有人值守變電站的無人值守遠動終端改造方案的遠控系統(tǒng),其遙控部分每路遙控都含有一只遠合間繼電器(YHJ)和一只遠跳閘繼電器(YTJ),遠跳繼電器中有一對用于重合閘繼電器放電的接點,但未配備重合閘閉鎖繼電器?,F(xiàn)有的合閘線路控制回路可靠性存在5個有待解決的問題,現(xiàn)逐一論述如下。問題1 變電站現(xiàn)場KK開關(guān)處于“合閘后”位置時,21-23接點閉合,此時重合閘(啟動回路)導通;當遙控開關(guān)分閘后,重合閘(啟動回路)仍然處于導通狀態(tài),重合閘啟動;存在遙控開關(guān)分閘后重合閘誤動作的可能。問題2 變電站現(xiàn)場KK開關(guān)處于“合閘后”位置時,2-4接點斷開,此時重合閘(放電回路)斷開;當遙控開關(guān)分閘后,重合閘(放電回路)仍然處于斷開狀態(tài),重合閘執(zhí)行元件啟動;存在遙控開關(guān)分閘后重合閘誤動作的可能。問題3 變電站現(xiàn)場 KK開關(guān)處于“分閘后”位置時,21-23接點斷開,此時重合閘(啟動回路)斷開;當遙控開關(guān)合閘后,重合閘(啟動回路)仍然處于斷開狀態(tài),存在重合閘失效的可能。問題4:變電站現(xiàn)場 KK開關(guān)處于“分間后”位置時,2-4接點閉合,此時重合間(放電回路)導通;當遙控開關(guān)合閘后,重合閘(放電回路)仍然處于導通狀態(tài);存在重合閘失效的可能。問題5 變電站現(xiàn)場KK 開關(guān)處于“分間后”位置,1-3接點斷開,17-19接點斷開,遙控開關(guān)合間后,事故音響失效, 存在RTU事故總信號丟失的可能。為解決上述問題,一種提升遠動終端架構(gòu)無人值守變電站合閘可靠性的方法如下
1)改進的IOkV線路控制回路原理圖如圖3所示,改進處圖中用虛線標注。改進處包括在無人值守變電站從站在原跳閘回路中增設(shè)雙位置繼電器JSW,其中,雙位置繼電器JSW 線圈1的一端與遠動終端的遠合閘繼電器YHJ、KK開關(guān)的觸點8、二極管Dl的正極相連,雙位置繼電器JSW線圈2的一端與遠動終端的遠跳閘繼電器YTJ、KK開關(guān)的觸點7、二極管D2 的正極相連,雙位置繼電器JSW線圈1及線圈2的另一端并聯(lián)后與保險絲2RD的一端相連; 在原合跳閘回路中各增設(shè)一只二極管Dl、D2,其中,二極管Dl的負極與連接片QP的一端、 防跳繼電器TBJ的兩個常閉觸點及一個常開觸點的一端相連,二極管D2的負極與防跳繼電器TBJ電流線圈、保護電路的一端相連;在原重合閘繼電器的充電回路的重合閘繼電器ZCH 的觸點6與跳位繼電器TWJ之間串接一副常閉接點2,在原重合閘繼電器的充電回路KK開關(guān)21-23觸點上并接一副常開接點1',在原重合閘繼電器的放電回路的重合閘繼電器ZCH 的觸點15與充電回路KK開關(guān)觸點2之間串接一副常閉接點1,原重合閘繼電器的放電回路 KK開關(guān)2-4觸點上并接一副常開接點2',在原事故音響回路上用一副常開接點1"短接KK 開關(guān)的1-3、19-17觸點。改進后的合閘線路控制回路有效解決了原合閘線路控制回路存在的問題,提升了無人值守變電站合閘操作的可靠性。變電站現(xiàn)場KK開關(guān)處于“合閘后”位置時,改進后的變電站重合閘線路控制回路中引入雙位置繼電器JSW輔助常閉接點2,當開關(guān)遙控分閘后, JSW輔助常閉接點2斷開,重合閘啟動回路斷開,消除了遙控開關(guān)分閘后重合閘誤動作,解決了原合閘線路控制回路存在的問題1。變電站現(xiàn)場KK開關(guān)處于“合閘后”位置時,改進后的變電站重合閘線路控制回路引入雙位置繼電器JSW輔助常閉接點1接點和常開接點2', 當開關(guān)遙控分閘后,JSW輔助常閉接點1接點閉合(復歸),常開接點2'閉合,重合閘繼電器放電,消除了遙控開關(guān)分閘后重合閘誤動作,解決了原合閘線路控制回路存在的問題2。變電站現(xiàn)場KK開關(guān)處于“分閘后”位置時,改進后的變電站重合閘線路控制回路引入雙位置繼電器JSW輔助常開接點1',當開關(guān)遙控合閘時,JSW輔助常開接點1'閉合,重合閘啟動回路接通,消除了遙控開關(guān)合閘后重合閘失效,解決了原合閘線路控制回路存在的問題3。 變電站現(xiàn)場KK開關(guān)處于“分閘后”位置時,改進后的變電站重合閘線路控制回路引入雙位置繼電器JSW輔助常閉接點1,當開關(guān)遙控合閘時,JSW輔助常閉接點1斷開,重合閘放電回路斷開,消除了遙控開關(guān)合閘后重合閘失效,解決了原合閘線路控制回路存在的問題4。變電站現(xiàn)場KK開關(guān)處于“分閘后”位置時,改進后的變電站事故音響報警回路引入雙位置繼電器JSW輔助常開接點1 〃,當開關(guān)遙控合閘時,JSW輔助常開接點1 〃閉合,起用事故音響報警回路,解決了原合閘線路控制回路存在的問題5。雙位置繼電器的原理如圖4所示。合閘時線圈1勵磁,接點1、1'和1"(這里用了二副常開1'和1",一副常閉1)同時動作并自保持。分閘時線圈2勵磁,線圈1同時返回,接點2和2'(這里用了一副常開2',一副常閉2)同時動作并自保持,直到線圈1再次勵磁才返。2)合閘繼電器的接點抖動是不可避免的,繼電器接點接觸不良或抖動會造成RTU輸人信號不準確;由于網(wǎng)絡(luò)通道特性不理想,遠動信號的傳輸易產(chǎn)生失真;因此無人值守變電站從站對合閘遙信信號進行雙“時間窗”處理對于開關(guān)、刀閘的分合位置信號,實測開關(guān)、刀閘的動作時間并留出相應(yīng)裕量,在遠動終端軟件上設(shè)置2S的“時間窗”等待時間,避免在開關(guān)、刀閘行動到中間位置時的中間態(tài)出現(xiàn),又可消除接點抖動干擾;監(jiān)控調(diào)度中心接收合閘遙信信號時,亦采用“時間窗”信號處理技術(shù)發(fā)現(xiàn)遙信變位將它記錄,以它的時限參數(shù)計時;在計時器為0前,再次讀取遙信信息,若遙信又發(fā)生變位,為假遙信,忽略不計; 反之計時器為0時,再次讀取遙信信息,若遙信未發(fā)生變位,則遙信是真變位;雙“時間窗” 的信號處理技術(shù)可有效降低通信信道對合間遙信信號的干擾。 無人值守變電站從站對合閘遙控信號進行“二次校核”處理的流程如圖5所示。監(jiān)控調(diào)度中心主站進行遙控作業(yè)分成兩個步驟實施首先監(jiān)控調(diào)度中心主站下發(fā)遙控預置命令,基于“校核”安全機制,由無人值守變電站從站進行遙控預置命令的校核和遙控命令的預置,并將結(jié)果返回監(jiān)控調(diào)度中心主站,當且僅當監(jiān)控調(diào)度中心主站收到“校核正確”才進入遙控執(zhí)行流程,否則監(jiān)控調(diào)度中心主站重發(fā)遙控預置命令或進入出錯處理流程;一旦監(jiān)控調(diào)度中心主站收到無人值變電站從站合間遙控預置命令“校核正確”,調(diào)度員發(fā)布遙控執(zhí)行命令,向無人值變電站從站發(fā)送合間執(zhí)行命令,執(zhí)行命令用正反碼同時發(fā)送,無人值變電站從站“二次校核”合間命令,命令校核正確時再動作一合間;合間遙控執(zhí)行后,無人值變電站從站上傳開關(guān)變位信息,監(jiān)控調(diào)度中心主站在規(guī)定時間收到(一般為IOs)該遙控對象的變位信號后,顯示遙控成功或顯示失敗并進入出錯處理流程。
權(quán)利要求
1. 一種基于遠動終端架構(gòu)無人值守變電站從站合閘方法,其特征在于它的步驟如下1)無人值守變電站從站在原跳閘回路中增設(shè)雙位置繼電器JSW,其中,雙位置繼電器 JSW線圈1的一端與遠動終端的遠合閘繼電器YHJ、KK開關(guān)的觸點8、二極管Dl的正極相連, 雙位置繼電器JSW線圈2的一端與遠動終端的遠跳閘繼電器YTJ、KK開關(guān)的觸點7、二極管 D2的正極相連,雙位置繼電器JSW線圈1及線圈2的另一端并聯(lián)后與保險絲2RD的一端相連;在原合跳閘回路中各增設(shè)一只二極管Dl、D2,其中,二極管Dl的負極與連接片QP的一端、防跳繼電器TBJ的兩個常閉觸點及一個常開觸點的一端相連,二極管D2的負極與防跳繼電器TBJ電流線圈、保護電路的一端相連;在原重合閘繼電器的充電回路的重合閘繼電器ZCH的觸點6與跳位繼電器TWJ之間串接一副常閉接點2,在原重合閘繼電器的充電回路KK開關(guān)21-23觸點上并接一副常開接點1',在原重合閘繼電器的放電回路的重合閘繼電器ZCH的觸點15與充電回路KK開關(guān)觸點2之間串接一副常閉接點1,原重合閘繼電器的放電回路KK開關(guān)2-4觸點上并接一副常開接點2',在原事故音響回路上用一副常開接點 1"短接KK開關(guān)的1-3、19-17觸點;2)無人值守變電站從站對合閘遙信信號進行雙“時間窗”處理對于開關(guān)、刀閘的分合位置信號,實測開關(guān)、刀閘的動作時間并留出相應(yīng)裕量,在遠動終端軟件上設(shè)置2S的“時間窗”等待時間,避免在開關(guān)、刀閘行動到中間位置時的中間態(tài)出現(xiàn),又可消除接點抖動干擾; 監(jiān)控調(diào)度中心接收合閘遙信信號時,亦采用“時間窗”信號處理技術(shù)發(fā)現(xiàn)遙信變位將它記錄,以它的時限參數(shù)計時;在計時器為0時,再次讀取遙信信息,若遙信又發(fā)生變位,為假遙信,忽略不計;反之計時器為0時,再次讀取遙信信息,若遙信未發(fā)生變位,則遙信是真變位;雙“時間窗”的信號處理技術(shù)可有效降低通信信道對合間遙信信號的干擾;3)無人值守變電站從站對合間遙控信號進行“二次校核”處理首先監(jiān)控調(diào)度中心主站下發(fā)遙控預置命令,基于“校核”安全機制,由無人值守變電站從站進行遙控預置命令的校核和遙控命令的預置,并將結(jié)果返回監(jiān)控調(diào)度中心主站,當且僅當監(jiān)控調(diào)度中心主站收到 “校核正確”才進入遙控執(zhí)行流程,否則監(jiān)控調(diào)度中心主站重發(fā)遙控預置命令或進入出錯處理流程;一旦監(jiān)控調(diào)度中心主站收到無人值變電站從站合間遙控預置命令“校核正確”,調(diào)度員發(fā)布遙控執(zhí)行命令,向無人值變電站從站發(fā)送合間執(zhí)行命令,執(zhí)行命令用正反碼同時發(fā)送,無人值變電站從站“二次校核”合閘命令,命令校核正確時再動作一合閘;合閘遙控執(zhí)行后,無人值變電站從站上傳開關(guān)變位信息,監(jiān)控調(diào)度中心主站在規(guī)定時間收到(一般為 IOs)該遙控對象的變位信號后,顯示遙控成功或顯示失敗并進入出錯處理流程。
全文摘要
本發(fā)明公開一種提升遠動終端架構(gòu)無人值守變電站合閘可靠性的方法,電力調(diào)度綜合自動化系統(tǒng)由監(jiān)控調(diào)度中心主站和采用遠動終端架構(gòu)的無人值變電站從站組成,兩者通過網(wǎng)絡(luò)進行信息交換?,F(xiàn)有的遠動終端架構(gòu)無人值守變電站存在重合閘失效、重合閘誤啟動、事故信號丟失和合閘遙信遙控信息失真的缺陷,本發(fā)明通過變電站線路控制回路二次保護回路和遠動回路的改進設(shè)計,并結(jié)合針對合閘繼電器機械電氣特性、以及合閘遙信遙控信號的雙“時間窗”和“二次校核”處理技術(shù),提升遠動終端架構(gòu)無人值守變電站合閘操作的可靠性。
文檔編號H02J13/00GK102355056SQ20111026908
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者吳敏華, 吳明光, 徐曉忻, 梁一晨, 溫新葉, 章云聳, 謝樹聰, 金建新 申請人:浙江大學