專利名稱：基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)智能變電站技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)。本發(fā)明針對電力系統(tǒng)變電站中兩臺主變?nèi)萘坎灰?，或單臺主變?nèi)萘啃∮谌矩?fù)荷功率時，低壓備自投動作后易造成小容量主變過負(fù)荷運行，或者由于電流閉鎖導(dǎo)致的全站失電的問題而設(shè)計。
背景技術(shù)：
隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷發(fā)展和繼電保護(hù)相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，現(xiàn)場對變電站自動化系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置等設(shè)備的功能要求越來越高，備用電源自投設(shè)備作為變電站提高供電可靠性的一種重要手段，其應(yīng)用也越來越廣。工業(yè)經(jīng)濟(jì)和居民用電的快速增長，使得主變?nèi)萘康纳壐簧县?fù)荷的增長，越來越多的變電站正常工作時負(fù)荷常超出單臺主變的容量。如變電站一路工作電源發(fā)生故障，備自投保護(hù)裝置動作，就可能會出現(xiàn)單線路或單臺主變壓器承擔(dān)全站所有工作負(fù)荷的情況，易導(dǎo)致主變壓器過負(fù)荷運行，當(dāng)監(jiān)控不及時發(fā)現(xiàn)會一直長期運行，甚至可能引起主變嚴(yán)重過熱進(jìn)而引起主變設(shè)備損壞；帶和電流閉鎖(指至少有2臺主變的變電站電流閉鎖)功能的備自投往往因閉鎖而導(dǎo)致更多的負(fù)荷失電，嚴(yán)重影響變電站供電的可靠性和主設(shè)備的安全。隨著國家電網(wǎng)智能堅強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，越來越多的智能變電站投入運行。國家電網(wǎng)公司相繼推出了《智能變電站技術(shù)導(dǎo)則》、《智能變電站繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)范》、《變電站智能化改造技術(shù)規(guī)范》等一系列智能變電站建設(shè)和實施的技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對變電站二次設(shè)備的接口和功能提出更高的要求。智能變電站的數(shù)據(jù)采集、遙信傳輸、控制以及站控層通訊方式相比傳統(tǒng)站均有了很大的改變，實現(xiàn)方式也多種多樣，對于備自投保護(hù)的接口和功能要求也就越來越高。目前，還沒有適用于常規(guī)變電站/智能變電站的可針對變電站兩臺主變(或兩條線路)按總負(fù)荷功率進(jìn)行控制的備自投系統(tǒng)的理想實現(xiàn)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，以解決變電站中單臺主變?nèi)萘窟_(dá)不到負(fù)荷功率時，備自投動作易造成備投主變長期過負(fù)荷運行，或電流閉鎖導(dǎo)致重要負(fù)荷失電的問題，可滿足常規(guī)變電站/智能變電站多種接口、多樣實現(xiàn)形式的工程應(yīng)用需要。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn):
基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，其特征在于:包括 變電站負(fù)荷功率及遙信信息采集模塊；
按功率分布自適應(yīng)減載模塊，按負(fù)荷功率分布自動判斷并自適應(yīng)切除低壓出線負(fù)荷使備用電源自投后主變不過載；
備用電源自投切模塊，自適應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場運行狀態(tài)，實現(xiàn)備用電源自動投切；
通訊接口模塊，實現(xiàn)不同方式下的斷路器分合控制，并與站內(nèi)總控單元或后臺主機(jī)通訊進(jìn)行信息交互。前述的基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，所述變電站負(fù)荷功率及遙信信息采集模塊，包括用于采集變電站主變出線及低壓各線路間隔的二次電量信號的負(fù)荷功率采集模塊；用于采集主變開關(guān)位置、低壓出線開關(guān)位置、手跳手合、遙分遙合信息的遙信信息采集模塊。前述的基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，所述的變電站負(fù)荷功率及遙信信息采集模塊設(shè)有傳統(tǒng)CT/PT接口、IO接口和數(shù)字式光纖接口，適應(yīng)不同現(xiàn)場、不同應(yīng)用模式下的數(shù)據(jù)采集。 前述的基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng),所述按功率分布自適應(yīng)減載模塊，包括主變出線容量和總負(fù)荷計算功能模塊，用于根據(jù)主變及低壓出線一次額定參數(shù)，將前級采集到的主變出線及低壓各出線線路間隔的二次電量折算為主變出線及各低壓線路間隔的一次負(fù)荷功率數(shù)據(jù)；按負(fù)荷容量減載智能判斷功能模塊，用于根據(jù)主變出線一次負(fù)荷、多輪次減載低壓出線線路一次總負(fù)荷(即一輪減載總負(fù)荷、二輪減載總負(fù)荷等)和主變?nèi)萘看笮〉谋容^，智能判斷減載切除相應(yīng)輪次的低壓出線線路負(fù)荷后能否滿足備用電源自投后主變不過載的要求。其中多輪次減載低壓出線線路一次總負(fù)荷是指低壓出線線路經(jīng)過若干輪減載(即切負(fù)荷)后的一次總負(fù)荷。前述的負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，所述按功率分布自適應(yīng)減載模塊，還包括自適應(yīng)減負(fù)荷功能模塊，用于根據(jù)前級判斷結(jié)果，自動邏輯逐級減載或根據(jù)用戶的需求逐級切除相應(yīng)的低壓出線負(fù)荷以使之滿足備用電源自投后主變不過載的要求，或在條件無法滿足備用電源自投后主變不過載的要求時自動閉鎖備用電源自投切模塊。前述的基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，所述自適應(yīng)備用電源自投切模塊，可根據(jù)主變出線開關(guān)及分段開關(guān)位置和系統(tǒng)電量信號，自動判別備自投方式，并在其中一臺主變或一段母線失電，并且主變?nèi)萘坎贿^載條件滿足的情況下，將負(fù)荷自動轉(zhuǎn)移到正常工作主變或正常工作母線上；也用于在相應(yīng)的閉鎖信息即主變后備保護(hù)動作、自適應(yīng)切負(fù)荷功率條件不滿足的信號到來時自動放電，閉鎖備用電源自投切模塊。前述的基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，所述通訊接口模塊，包括用于與總控單元或站內(nèi)后臺主機(jī)進(jìn)行信息交互的站控層通訊接口模塊、用于主變斷路器和線路斷路器的分合閘控制的過程層控制接口模塊。前述的基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，站控層通訊接口模塊具備符合IEC 61850通訊規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)的MMS通訊規(guī)約和傳統(tǒng)103通訊規(guī)約，既可接入傳統(tǒng)變電站的綜自系統(tǒng)，也可接入數(shù)字化/智能變電站的總控單元和綜自系統(tǒng)，進(jìn)行相應(yīng)的信息交互。前述的基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，所述過程層控制接口模塊，可實現(xiàn)符合IEC 61850通訊規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)的GOOSE分合閘控制，也可實現(xiàn)基于傳統(tǒng)開關(guān)量的控制輸出。過程層控制接口模塊通過通訊接口模塊實現(xiàn)時，可大大降低工程實現(xiàn)的難度。本發(fā)明設(shè)計了一種通用的基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，支持常規(guī)變電站/智能變電站中按負(fù)荷控制備自投保護(hù)功能的實現(xiàn)。它可用于常規(guī)變電站/智能變電站等需要備用電源自動投切的現(xiàn)場，有效地解決了變電站中常規(guī)備自投動作易造成單臺主變?nèi)萘窟^負(fù)荷運行，或簡單和電流閉鎖導(dǎo)致全部負(fù)荷失電問題，不僅降低了變電站主變設(shè)備的運行風(fēng)險，提高了變電站主設(shè)備工作可靠性，也保障了重要負(fù)荷的供電。


圖1為基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)方案、技術(shù)特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施方式
，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。圖1為本發(fā)明基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)圖，基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，其特征在于，包括:
變電站負(fù)荷功率及遙信信息采集模塊:通過傳統(tǒng)模擬量及IO接口和數(shù)字式光纖接口自適應(yīng)的等多種接口形式，自適應(yīng)采集變電站主變及低壓出線實時負(fù)荷功率，以及主變開關(guān)、低壓出線開關(guān)位置、手跳手合、遙分遙合等遙信信息的功能。變電站負(fù)荷功率及遙信信息采集模塊需采集主變出線及分段間隔的電流及斷路器位置信息，以計算主變出線實時負(fù)荷功率，并確定自適應(yīng)備用電源自投功能的工作狀態(tài)是分段備自投或進(jìn)線備自投方式；需采集低壓出線間隔的有功無功和斷路器位置等信息，以確定備投自系統(tǒng)減載的負(fù)荷大??；需采集主變后備保護(hù)動作、手跳手合、遙分遙合等信息，以確定是否應(yīng)該閉鎖備自投保護(hù)功能。負(fù)荷功率及遙信信息采集模塊將采集到的變電站內(nèi)的遙測及遙信信息進(jìn)行計算處理，得到變電站主變及低壓出線實時負(fù)荷功率和相應(yīng)斷路器的位置信息，并提供給按功率分布自適應(yīng)減載模塊進(jìn)行處理。按功率分布自適應(yīng)減載模塊:按負(fù)荷功率分布，自動判斷并自適應(yīng)切除出線負(fù)荷使之滿足備用電源自投后主變不過載運行的功能。包括:主變出線和低壓線路負(fù)荷計算功能模塊即主變出線容量和總負(fù)荷計算功能模塊，按負(fù)荷容量減載智能判斷功能模塊，自適應(yīng)減負(fù)荷功能模塊。備用電源自投切模塊:具備自適應(yīng)備用電源自動投切的功能。通訊接口模塊:具備與變電站內(nèi)總控單元或管理后臺機(jī)通訊進(jìn)行信息交互，以及通訊采集與控制負(fù)荷支路并進(jìn)行斷路器分合控制的功能，包括:站控層通訊接口模塊和過程層控制通訊接口模塊。變電站負(fù)荷功率采集模塊，具備自適應(yīng)混合式電量信號采集功能，可實現(xiàn)傳統(tǒng)CT/PT接口模擬量和IEC 61850-9或GOOSE數(shù)字量的電壓電流等電氣量采集，實時獲取變電站主變出線及低壓各線路間隔的二次電量信號及數(shù)據(jù)；具備遙信采集功能，可實現(xiàn)傳統(tǒng)IO接口開關(guān)量和光纖通訊接口通訊報文的開關(guān)位置等遙信信號的采集。按功率分布自適應(yīng)減載模塊，包括主變出線容量和總負(fù)荷計算功能模塊，可根據(jù)主變及出線一次額定參數(shù)匯集折算出主變出線及各低壓線路間隔的一次負(fù)荷功率數(shù)據(jù)。按功率分布自適應(yīng)減載模塊，包括按負(fù)荷容量減載智能判斷功能模塊，可根據(jù)主變出線負(fù)荷、多輪減載出線線路負(fù)荷和主變?nèi)萘看笮〉谋容^，智能判斷減載切除相應(yīng)負(fù)荷后能否滿足備用電源自投后主變不過載的要求。按功率分布自適應(yīng)減載模塊，包括自適應(yīng)減負(fù)荷功能模塊，可根據(jù)前級判斷結(jié)果，自動實現(xiàn)逐級減載或根據(jù)用戶的設(shè)定需求逐級切除相應(yīng)的負(fù)荷，使之滿足備用電源自投后主變不過載的要求；如切除全部可減載負(fù)荷仍不滿足主變不過載的要求，則閉鎖備用電源自投切模塊。按功率分布自適應(yīng)減載模塊可根據(jù)前級計算的負(fù)荷功率分布信息，在備投后工作主變過負(fù)荷的條件下，按照用戶的需求、自適應(yīng)調(diào)整切除負(fù)荷策略、逐級切除相應(yīng)負(fù)荷后，使之滿足備投后主變不過載的要求；如仍不滿足前述要求，則閉鎖減載出口和閉鎖自適應(yīng)備用電源自投模塊。自適應(yīng)備用電源自投切模塊，可根據(jù)主變出線開關(guān)及分段開關(guān)位置和系統(tǒng)電量信號，自動判別備自投方式，并能在其中一臺主變或一段母線失電，并且主變?nèi)萘坎贿^載條件滿足的情況下，將負(fù)荷自動轉(zhuǎn)移到備投后工作主變或工作母線上；另外，在相應(yīng)的閉鎖信息如主變后備保護(hù)動作、自適應(yīng)切負(fù)荷功率條件不滿足等信號到來時自動放電，并閉鎖備用電源自投切模塊。通訊接口模塊，包括站控層通訊接口模塊，具備符合IEC 61850通訊規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)的MMS通訊規(guī)約和傳統(tǒng)103通訊規(guī)約，既可接入傳統(tǒng)變電站的綜自系統(tǒng),也可接入數(shù)字化/智能變電站的總控單元和綜自系統(tǒng)，進(jìn)行相應(yīng)的信息交互。通訊接口模塊，包括過程層控制接口模塊，以符合IEC 61850通訊規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)的GOOSE通訊或者傳統(tǒng)開關(guān)量輸出的形式，進(jìn)行減載線路跳閘和主變出線及分段的備自投跳合斷路器開關(guān)控制。當(dāng)本實現(xiàn)方案中的過程層控制接口模塊通過通訊接口模塊實現(xiàn)時，可大大降低工程實現(xiàn)的難度。通訊接口模塊具備與變電站內(nèi)總控單元或管理后臺機(jī)通訊進(jìn)行信息交互及直接進(jìn)行斷路器分合控制的功能，可實現(xiàn)減載及備自投動作的出口控制，并將遙信變位信息、保護(hù)功能閉鎖、保護(hù)動作出口等信號通過通訊方式上傳監(jiān)控。上述實施例不以任何形式限定本發(fā)明，凡采取等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，其特征在于:包括 變電站負(fù)荷功率及遙信信息采集模塊； 按功率分布自適應(yīng)減載模塊，按負(fù)荷功率分布自動判斷并自適應(yīng)切除低壓出線負(fù)荷使備用電源自投后主變不過載； 備用電源自投切模塊，自適應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場運行狀態(tài)，實現(xiàn)備用電源自動投切； 通訊接口模塊，實現(xiàn)不同方式下的斷路器分合控制，并與站內(nèi)總控單元或后臺主機(jī)通訊進(jìn)行信息交互。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，其特征在于:所述變電站負(fù)荷功率及遙信信息采集模塊，包括用于采集變電站主變出線及低壓各線路間隔的二次電量信號的負(fù)荷功率采集模塊；用于采集主變開關(guān)位置、低壓出線開關(guān)位置、手跳手合、遙分遙合信息的遙信信息采集模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，其特征在于:所述的變電站負(fù)荷功率及遙信信息采集模塊設(shè)有傳統(tǒng)CT/PT接口、IO接口和數(shù)字式光纖接口，適應(yīng)不同現(xiàn)場、不同應(yīng)用模式下的數(shù)據(jù)采集。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，其特征在于:所述按功率分布自適應(yīng)減載模塊，包括主變出線容量和總負(fù)荷計算功能模塊，用于根據(jù)主變及低壓出線一次額定參數(shù)，將前級采集到的主變出線及低壓各出線線路間隔的二次電量折算為主變出線及各低壓線路 間隔的一次負(fù)荷功率數(shù)據(jù)；按負(fù)荷容量減載智能判斷功能模塊，用于根據(jù)主變出線一次負(fù)荷、多輪次減載低壓出線線路一次總負(fù)荷和主變?nèi)萘看笮〉谋容^，智能判斷減載切除相應(yīng)輪次的低壓出線線路負(fù)荷后能否滿足備用電源自投后主變不過載的要求。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，其特征在于:所述按功率分布自適應(yīng)減載模塊，還包括自適應(yīng)減負(fù)荷功能模塊，用于根據(jù)前級判斷結(jié)果，自動邏輯逐級減載或根據(jù)用戶的需求逐級切除相應(yīng)的低壓出線負(fù)荷以使之滿足備用電源自投后主變不過載的要求，或在條件無法滿足備用電源自投后主變不過載的要求時自動閉鎖備用電源自投切模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，其特征在于:所述自適應(yīng)備用電源自投切模塊，可根據(jù)主變出線開關(guān)及分段開關(guān)位置和系統(tǒng)電量信號，自動判別備自投方式，并在其中一臺主變或一段母線失電，并且主變?nèi)萘坎贿^載條件滿足的情況下，將負(fù)荷自動轉(zhuǎn)移到正常工作主變或正常工作母線上；也用于在相應(yīng)的閉鎖信息即主變后備保護(hù)動作、自適應(yīng)切負(fù)荷功率條件不滿足的信號到來時自動放電，閉鎖備用電源自投切模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，其特征在于:所述通訊接口模塊，包括用于與總控單元或站內(nèi)后臺主機(jī)進(jìn)行信息交互的站控層通訊接口模塊、用于主變斷路器和線路斷路器的分合閘控制的過程層控制接口模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，其特征在于:站控層通訊接口模塊具備符合IEC 61850通訊規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)的MMS通訊規(guī)約和傳統(tǒng)103通訊規(guī)約，既可接入傳統(tǒng)變電站的綜自系統(tǒng)，也可接入數(shù)字化/智能變電站的總控單元和綜自系統(tǒng)，進(jìn)行相應(yīng)的信息交互。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，其特征在于:所述過程層控制接口模塊，可實現(xiàn)符合IEC 61850通訊規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)的GOOSE分合閘控制，也可實現(xiàn)基于傳統(tǒng)開關(guān)量的控制輸 出。
全文摘要
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)智能變電站技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于負(fù)荷功率自適應(yīng)的變電站備自投系統(tǒng)，包括變電站負(fù)荷功率及遙信信息采集模塊，用于采集變電站主變及低壓出線實時負(fù)荷功率、具有站內(nèi)遙信的功能；按功率分布自適應(yīng)減載模塊，具備按負(fù)荷功率分布自動判斷并自適應(yīng)切除出線負(fù)荷使之滿足備用電源自投后主變不過載的功能；備用電源自投模塊；通訊接口模塊，用于與變電站內(nèi)總控單元或管理后臺機(jī)通訊進(jìn)行信息交互以及直接進(jìn)行斷路器分合控制。本發(fā)明可應(yīng)用于傳統(tǒng)或智能變電站的備用電源自投中，為目前傳統(tǒng)變電站或智能變電站數(shù)據(jù)采集方式多樣，簡單備自投后主變易長期過負(fù)荷運行或簡單和電流閉鎖易導(dǎo)致重要負(fù)荷失電的問題提供了一種方便的解決方案。
文檔編號H02J9/06GK103178608SQ20131005452
公開日2013年6月26日 申請日期2013年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月21日
發(fā)明者伏祥運, 趙家慶, 李澄, 黃晉榮, 陸玉軍, 陳顥, 邱濤, 錢科軍, 謝夏寅, 潘曉明, 丁宏恩, 楊洪 申請人:江蘇方天電力技術(shù)有限公司, 江蘇省電力公司連云港供電公司, 江蘇省電力公司蘇州供電公司, 江蘇省電力公司, 國家電網(wǎng)公司