本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種兩層級區(qū)域備自投系統(tǒng)及備自投控制方法。

背景技術(shù)：

備用電源自動投入裝置(以下簡稱備自投裝置)作為電力系統(tǒng)二次設(shè)備，可以在電網(wǎng)發(fā)生局部故障導致部分區(qū)域出現(xiàn)失電情況時，通過隔絕故障區(qū)域并快速將備供點開關(guān)投入電網(wǎng)以實現(xiàn)非故障失電區(qū)域快速恢復供電的效果。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日趨復雜，備自投裝置的重要性愈發(fā)顯現(xiàn)。電網(wǎng)對于備自投裝置的可靠性、功能適用性也存有越來越高的要求。常規(guī)備自投裝置大部分屬于站域自動化設(shè)備，僅具備本站主變備自投、母聯(lián)備自投、進線備自投功能。

具備站間通道互聯(lián)功能的備自投系統(tǒng)也大多為適用于“手拉手”連接的兩站式備自投系統(tǒng)。其僅在就地備自投功能的基礎(chǔ)上增加具備向遠方發(fā)令備投兩站間聯(lián)絡(luò)線開關(guān)的功能；包含多電源點分區(qū)域供電的電網(wǎng)，存在多處開環(huán)點，分區(qū)域內(nèi)往往僅存在單一電源，區(qū)域供電能力較為薄弱。針對此類電網(wǎng)，若發(fā)生故障導致分區(qū)域失電，需要備自投裝置及時響應，采取措施隔絕故障區(qū)域并投入備供點開關(guān)以快速恢復非故障失電區(qū)域的供電能力。對于此類電網(wǎng)，由于故障點和備供點很可能出現(xiàn)在不相鄰的變電站，采用常規(guī)站域備自投裝置或者常規(guī)兩站式備自投系統(tǒng)無法解決電網(wǎng)區(qū)域失電問題；導致電網(wǎng)供電的可靠性、穩(wěn)定性差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種兩層級區(qū)域備自投系統(tǒng)及備自投控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)站域備自投裝置或者常規(guī)兩站式備自投系統(tǒng)無法解決電網(wǎng)區(qū)域失電問題；導致電網(wǎng)供電的可靠性、穩(wěn)定性差等技術(shù)問題。

本發(fā)明技術(shù)方案：

一種兩層級區(qū)域備自投系統(tǒng)，它包括控制子站，控制子站數(shù)量大于一個，各個控制子站通過光纖通道與單控制主站裝置連接；控制子站執(zhí)行采樣、元件狀態(tài)判斷和執(zhí)行控制命令并反饋控制結(jié)果給單控制主站裝置，單控制主站裝置執(zhí)行備自投方式充電判斷、系統(tǒng)故障及失電區(qū)域判斷和控制措施選擇功能。

一種兩層級區(qū)域備自投系統(tǒng)的備自投控制方法，它包括：

步驟1、單控制主站裝置接收各控制子站發(fā)送的電網(wǎng)開關(guān)、刀閘、保護動作信號狀態(tài)以及母線、線路、主變電氣信息，進行備自投方式充電判斷；

步驟2、進行系統(tǒng)故障和失電區(qū)域判斷；

步驟3、智能選取備自投點；

步驟4、隔絕故障區(qū)域，單控制主站裝置發(fā)出跳開故障區(qū)域邊界開關(guān)命令后，在500ms內(nèi)控制子站裝置傳送開關(guān)已經(jīng)處于分位狀態(tài)，則進入步驟5，否則備自投動作終止；

步驟5、判斷非故障區(qū)域是否存在小電源，存在則斷開小電源，在單控制主站裝置向控制子站裝置發(fā)命令跳開小電源后，500ms內(nèi)控制子站裝置傳送小電源開關(guān)已經(jīng)處于分位狀態(tài)，則進入步驟6，否則備自投動作終止；若不存在小電源，則直接進入步驟6；

步驟6、判斷備投是否會造成網(wǎng)內(nèi)存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變過載，根據(jù)判斷結(jié)果選切待恢復供電區(qū)域和未失電區(qū)域負荷，向相關(guān)控制子站發(fā)送切負荷命令；

步驟7、合備供開關(guān)并根據(jù)控制子站反饋信息判斷備投是否成功；如成功則進入步驟8，否則備自投動作終止；

步驟8、備自投5秒內(nèi)聯(lián)絡(luò)元件仍然過載，控制子站計算過載量并發(fā)送給單控制主站裝置，由單控制主站裝置選切帶電區(qū)域負荷，向相關(guān)控制子站發(fā)送切負荷命令。

它還包括：

步驟9、在出現(xiàn)嚴重影響備自投的異常情況時，單控制主站裝置立即閉鎖備自投功能，備自投方式放電，所述異常情況包括控制裝置嚴重異常閉鎖、通道連接中斷或信息無效或備自投啟動前出現(xiàn)手跳信號。

步驟1所述的單控制主站裝置接收各控制子站發(fā)送的電網(wǎng)開關(guān)、刀閘、保護動作信號狀態(tài)以及母線、線路、主變電氣信息，進行備自投方式充電的判斷方法為：單控制主站根據(jù)各控制子站發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，判斷滿足(1)網(wǎng)內(nèi)各母線電壓狀態(tài)滿足運行方式要求；(2)存在可備供點；(3)元件運行狀態(tài)滿足方式要求；(4)各控制子站裝置信息均有效；(5)各站裝置無閉鎖類異常；(6)非檢修元件無手跳信號時，經(jīng)過充電延時Tc(15s)后，單控制主站裝置判斷備自投方式充電完成。

步驟2所述進行系統(tǒng)故障和失電區(qū)域判斷方法為：單控制主站裝置根據(jù)接收控制子站裝置傳送的聯(lián)絡(luò)元件電流狀態(tài)、母線電壓狀態(tài)和保護動作信號狀態(tài)識別系統(tǒng)故障區(qū)域和失電區(qū)域。

步驟3所述智能選取備自投點的方法為：

首先選取不會造成存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變過載的備投點；若滿足條件的備投點唯一，則選擇該備投點，選擇結(jié)束；若滿足條件備投點不唯一，選擇供電可靠性高的備投點，選擇結(jié)束；若各備投點投入均會造成存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變過載，則選取存在足夠可切負荷以解決存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變過載問題的備投點；若滿足條件備投點唯一，選擇該備投點，選擇結(jié)束；若滿足條件備投點不唯一，選擇過載量小的備投點，選擇結(jié)束；若無滿足條件備投點，無有效可備投點，結(jié)束備投判斷。

步驟4所述隔絕故障區(qū)域，單控制主站裝置在隔絕故障區(qū)域時，要實時監(jiān)測控制各子站裝置傳送的保護動作信號信息，以明確非故障失壓區(qū)域，避免備投于故障區(qū)域。

步驟6所述選切待恢復供電區(qū)域和未失電區(qū)域負荷的方法為：

1)根據(jù)備投后負荷轉(zhuǎn)移情況判斷存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變過載程度，計算需切負荷量，需切負荷量＝(Pa+Pe‐Pes)*M，式中：Pa為備投后有功轉(zhuǎn)移量，Pe為故障前存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變有功功率，Pes為存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變熱穩(wěn)功率值，M為切負荷系數(shù)；

2)根據(jù)需切負荷量，按照重要性由低及高的順序選擇切負荷對象，避免備投后存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變過載。

步驟8所述的由單控制主站裝置選切帶電區(qū)域負荷，其選切帶電區(qū)域負荷的方法為：

1)各控制子站裝置監(jiān)測并判斷存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變是否過載，若過載，計算過載容量＝Per‐Pes，將過載容量發(fā)送至控制主站裝置，式中：Per為存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變實時有功功率，Pes為存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變熱穩(wěn)功率；

2)單控制主站裝置接收控制子站發(fā)送的存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變過載容量信息，計算需切負荷量＝過載容量，按照重要性由低及高的順序選擇切負荷對象，避免存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變持續(xù)過載。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明針對多電源點分區(qū)域供電電網(wǎng)區(qū)域供電能力薄弱、故障點與備供點所屬站點不相鄰、存在多處可備供點的特點，提出一種單主站輻射連接多子站的兩層級區(qū)域備自投系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠適應電網(wǎng)各種運行方式，有效識別故障及失電區(qū)域，通過智能選擇備投點，在迅速恢復非故障失電區(qū)域供電的同時減小非故障區(qū)域負荷脫網(wǎng)的概率，提高了電網(wǎng)的供電可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明區(qū)域備自投系統(tǒng)信息交互示意圖；

圖3為本發(fā)明區(qū)域備自投系統(tǒng)方式充電判斷流程圖；

圖4為本發(fā)明區(qū)域備自投系統(tǒng)備自投控制方法流程圖。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明方法進行詳細描述。

本發(fā)明的二層級區(qū)域備自投系統(tǒng)由單控制主站裝置(也稱為控制主站或控制主站裝置)、多控制子站裝置(也稱為控制子站)組成，單控制主站裝置通過專用光纖通道連接每個控制子站裝置。

如附圖2所示，控制主站接收控制子站的數(shù)據(jù)包括：(1)可切負荷量；(2)聯(lián)絡(luò)元件功率；(3)開關(guān)狀態(tài)；(4)開關(guān)電流狀態(tài)；(5)母線電壓狀態(tài)；(6)線路電壓狀態(tài)；(7)保護動作信號、手跳信號；(8)裝置異常狀態(tài)；(9)開關(guān)合于故障狀態(tài)?？刂浦髡狙b置向控制子站裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)包括：(1)選切負荷命令；(2)合開關(guān)命令；(3)跳開關(guān)命令；(4)跳小電源命令。

附圖4描述的是備自投控制方法的流程圖，具體包括以下步驟：

步驟1：控制主站通過接收控制子站裝置傳送的開關(guān)、刀閘、保護動作信號狀態(tài)以及母線、線路、主變電氣信息，進行備自投方式充電判斷。附圖3描述的是備自投方式充電邏輯框圖，當滿足下述所有條件：(1)網(wǎng)內(nèi)各母線電壓狀態(tài)滿足運行方式要求；(2)存在可備供點；(3)元件運行狀態(tài)滿足方式要求；(4)各控制子站裝置信息均有效；(5)各站裝置無閉鎖類異常；(6)非檢修元件無手跳信號。經(jīng)過充電延時Tc(15s)后，控制主站裝置判斷備自投方式充電完成，并確認此時電網(wǎng)運行方式。

步驟2：控制主站裝置根據(jù)接收控制子站裝置傳送的聯(lián)絡(luò)元件電流狀態(tài)、母線電壓狀態(tài)、保護動作信號狀態(tài)識別系統(tǒng)故障區(qū)域、失電區(qū)域，經(jīng)過延時T_qd(5～10s)確認后，判斷備自投啟動，進入步驟3。

步驟3：控制主站裝置根據(jù)鎖定的電網(wǎng)運行方式以及識別的故障區(qū)域、失電區(qū)域，智能選取備投點。若存在滿足條件的備投點，則進入步驟4，否則備自投動作終止。智能選取備投點的原則如下：

優(yōu)先選取不會造成存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變過載的備投點。若滿足條件的備投點唯一，選擇該備投點，選擇結(jié)束；若滿足條件備投點不唯一，選擇供電可靠性更高的備投點，選擇結(jié)束。

若各備投點投入均會造成存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變過載，則選取存在足夠可切負荷以解決存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變過載問題的備投點。若滿足條件備投點唯一，選擇該備投點，選擇結(jié)束；若滿足條件備投點不唯一，選擇過載量較小的備投點，選擇結(jié)束；若無滿足條件備投點，無有效可備投點，結(jié)束備投判斷；

步驟4：控制主站根據(jù)故障區(qū)域識別結(jié)果，向控制子站裝置發(fā)命令跳開故障區(qū)域邊界開關(guān)。若500ms內(nèi)控制子站裝置傳送開關(guān)已經(jīng)處于分位狀態(tài)，則進入步驟5，否則備自投動作終止；

控制主站裝置在進行隔絕故障區(qū)域時，應實時監(jiān)測控制子站裝置傳送的保護動作信號信息，明確非故障失壓區(qū)域，避免備投于故障區(qū)域；

步驟5：判斷非故障失電區(qū)域是否存在小電源。若存在小電源，控制主站裝置向控制子站裝置發(fā)命令跳開小電源，500ms內(nèi)控制子站裝置傳送小電源開關(guān)已經(jīng)處于分位狀態(tài)，則進入步驟6，否則備自投動作終止。若不存在小電源，則直接進入步驟6；

步驟6：判斷備投是否會造成網(wǎng)內(nèi)存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變過載并根據(jù)判斷結(jié)果選切待恢復供電區(qū)域、未失電區(qū)域負荷，向相關(guān)控制子站裝置發(fā)送切負荷命令。進入步驟7；

步驟7：合備供開關(guān)并在500ms內(nèi)根據(jù)控制子站裝置反饋信息判斷備投是否成功。若備投成功則進入步驟7，否則備自投動作終止；

步驟8：5s內(nèi)存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變?nèi)匀贿^載，控制子站裝置計算過載量并發(fā)送至控制主站裝置，由控制主站裝置選切帶電區(qū)域負荷，向相關(guān)控制子站裝置發(fā)送切負荷命令。

在出現(xiàn)嚴重影響備自投策略的異常情況時(如控制裝置嚴重異常閉鎖、通道連接中斷或信息無效、備自投策略啟動前出現(xiàn)手跳信號)，控制主站裝置應立即閉鎖備自投功能，備自投方式放電。

控制主站裝置進行選切負荷判斷時，按照重要性由低及高的順序?qū)汕胸摵蛇M行排序，在保證網(wǎng)內(nèi)存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變不過載的同時盡量保證重要負荷的供電可靠性。

步驟6所述選切待恢復供電區(qū)域和未失電區(qū)域負荷的方法為：

1)根據(jù)備投后負荷轉(zhuǎn)移情況判斷存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變過載程度，計算需切負荷量，需切負荷量＝(Pa+Pe‐Pes)*M，式中：Pa為備投后有功轉(zhuǎn)移量，Pe為故障前存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變有功功率，Pes為存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變熱穩(wěn)功率值，M為切負荷系數(shù)；

2)根據(jù)需切負荷量，按照重要性由低及高的順序選擇切負荷對象，避免備投后存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變過載。

步驟8所述的由單控制主站裝置選切帶電區(qū)域負荷，其選切帶電區(qū)域負荷的方法為：

1)各控制子站裝置監(jiān)測并判斷存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變是否過載，若過載，計算過載容量＝Per‐Pes，將過載容量發(fā)送至控制主站裝置，式中：Per為存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變實時有功功率，Pes為存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變熱穩(wěn)功率；

2)單控制主站裝置接收控制子站發(fā)送的存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變過載容量信息，計算需切負荷量＝過載容量，按照重要性由低及高的順序選擇切負荷對象，避免存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線、聯(lián)絡(luò)變持續(xù)過載。

控制子站裝置根據(jù)電氣量狀態(tài)判斷開關(guān)是否自投于故障的條件是：

①任一備投元件任一相電流≥任一相電流加速切門檻值(定值)；

②滿足以下任一母線復合電壓開放條件：

a.非發(fā)生TV斷線異常的任一非檢修母線任一相電壓低于Uyy(元件判有壓定值)；

b.非發(fā)生TV斷線異常的任一非檢修母線零序電壓大于固化定值3U0hjs；

c.非發(fā)生TV斷線異常的任一非檢修母線負序電壓大于固化定值U2hjs。

滿足條件①②并達到“自投于故障后加速切延時”(定值)時間后，判斷自投于故障。

本發(fā)明中各時間、電壓、電流參數(shù)均為可修改整定值，可根據(jù)電網(wǎng)的實際情況以及保護裝置的定值配置進行靈活整定。

本發(fā)明所述電網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點具體指開關(guān)、刀閘、保護動作信號狀態(tài)以及母線、線路、主變電氣信息。

本發(fā)明所述關(guān)鍵聯(lián)絡(luò)元件具體指存在過載風險的聯(lián)絡(luò)線和聯(lián)絡(luò)變。