智能变电站新型断路器转换开关及控制回路设计分析

智能变电站新型断路器转换开关及控制回路设计分析

孙丹丹､ 曹跃东､ 王坤､ 黄昊龙､ 龚子豪､ 王星宇

国网河南省电力公司商丘供电公司

摘要:本文针对典型的设计方案,分析了其不足之处,提出了新型的断路器转换开关,制定了控制回路的方案,通过相关的整合,优化了断路器二次回路的设计,为运维人员提高的安全保障,促进了系统的正常运转｡

关键词:智能变电站;新型断路器;转换开关;控制回路;设计

1断路器转换开关及控制回路现状

传统变电站中,断路器的正常手动控制分为三级,分别是调度中心控制､站内主控室监控主机控制和测控装置柜控制｡测控柜上设有断路器远方/就地转换开关及分合闸控制开关,置远方状态时由站内主控或远程调度操作,置就地状态时由测控柜上分合闸控制开关操作｡断路器就地控制柜上同样设有远方/就地转换开关,正常情况下置远方状态,仅在断路器检修或紧急分闸时切换至就地状态,利用就地控制柜上的分合闸控制开关操作｡

在智能变电站中,保护､测控装置取消了常规的电气二次回路,采用数字通信对断路器进行控制,用于断路器控制的接口设备由传统站的操作箱变为智能终端｡智能终端是安装于断路器就地控制柜,与保护､测控装置采用数字通信,与断路器控制回路采用电气接口｡智能变电站测控柜上一般不设置控制开关,如果要求站控层设备､测控装置或过程层网络故障时仍实现对断路器的手动控制,则应将传统变电站测控柜的转换及控制开关下移至断路器就地控制柜智能终端回路中,客观上将造成就地控制柜安装2套转换及控制开关,不仅造成柜内布置困难,而且对运维带来不利影响｡以下对智能变电站断路器转换开关的设置及相关控制回路的不同设计方案进行分析,基于智能一次设备的发展理念,提出一种新型断路器转换开关及控制回路,实现其一体化设计和优化整合｡

2典型设计方案存在的不足

在智能变电站中,对于断路器的转换开关来说,主要有以下三种典型的方案｡

2.1方案1

在本方案中,仅仅在断路器设置了1套转换､控制开关,详细的控制回路情况,见图1

｡对于这个方案,与传统的控制回路是基本一致,通过对电路图分析,对于SK1来说,如果状态为“远方”,这时断路器收到的命令只能是手动控制､自动命令｡如果其状态为“就地”,这时的断路器与智能终端的电路使断开的,收到的命令只能是控制开关的QF｡如果合闸,就会失去保护,只能在紧急分闸､断路器的检修实施｡可见,此方案只适合应用于就地检修的断路器,对于手动控制的断路器适不适合的｡一旦测控装置发生故障,断路器不能手动合闸｡

2.2方案2

在智能终端,对控制回路布置了1套转换､控制开关,对于控制回路,详情见图2｡

通过电路图分析,不管4QK的状态如何,断路器都可以接受到智能终端所发出的控制命令｡如果4QK为“远方”的状态,断路器只能收到遥控命令､自动命令｡如果4QK的状态是“就地”,此时的断路器,仅可以收到就地手控､自动命令｡对断路器进行检修时,不能执行保护命令,所以,方案2只适合应用在就地手动控制,不能用于就地检修｡图1方案1控制回路图2方案2控制回路

2.3方案3

在智能终端､本体控制的回路中,都设置了转换器(一套)､控制开关｡详细的控制回路情况,见图3｡

通过电路图得知,在方案3中,就地控制柜布置了2套断路器转换､控制开关,在智能终端､断路器本体控制的回路处进行安装｡SK1比4QK的级别高｡

通过方案3,方案1､方案2的问题都能解决,但是,也具有几点不足之处:

1)仅仅是组合的叠加,没有体现出智能设备的理念｡

2)作为工作人员,对就地的断路器进行操作时,很易操作失误｡

3)无法保证监控信号的稳定性｡

4)因为安装了四个断路器,成本较高,柜内的布置较难｡

3新型的断路器转换开关与控制回路

对于3种典型的设计方案,为了解决存在的缺陷,产生了一种新型的断路器,其转换开关是一体的,详细的方案为:在智能终端､本体控制的回路中,整合了2个远方/就地的转换开关｡另外,通过对新型的转换开关的研究,优化其设计之后,实现了“远方控制”,也满足“就地控制”､“检修”的需求,增强了断路器操作的灵活性｡应用这样的转换开关｡对于智能终端､本体控制回路,能够将2个分合闸的控制开关整合成一个整体｡对于新型的转换开关｡

在智能变电站中,应用了新型的转换开关,一般SK1代表着远方控制､检修转换开关､就地控制｡QF代表分合闸控制开关｡对于I母线隔离开关,QSF1作为辅助触点,而II母线隔离开关,QSF2为辅助触点｡对于进出线的隔离开关,其辅助触点为QS3,其他元件的含义与图1相同｡

如果SK1为“远方控制”的状态,此时的断路仅能接收遥控命令､自动命令｡对于SK1的状态来说,如果显示“就地控制”,此时,断路器接受的命令仅仅是就地手控､自动命令｡当SK1的状态为“检修,此时,断路器没有连接电路,接收的命令只是QF｡

作为运检人员,对于就地控制柜,在控制其断路器的过程中,为了避免转换开关SK1处于“检修”状态,可以对断路器提供保护,避免发生危险事件｡对于“检修合闸闭锁”,详细的方案如下:在就地检修中,其合闸回路直接关系着串联的断路器,对于隔离开关来说,一般当作辅助常闭的触点｡如果断路器的状态为检修,合闸回路是接通的｡而且,就地检修分闸的回路不经闭锁,及时遇到特殊的情况,断路器可以紧急分闸｡另外,“检修合闸闭锁”也可以应用在传统的变电站中,为操作提供安全保障｡

4新型断路器转换开关及控制回路应用

4.1应用情况

在系统的应用中,当电压大于220kV时,对于SK1､控制开关QF触点,其设置的数量要充足,应该保证双跳圈的断路器的正常工作,且体现信号触点｡在智能终端,利用双重化配置,可以分相的操作,满足相应的应用需求｡在智能终端,若数字接口收到了保护合分闸的信息后,相应的触点就会闭合｡如果数字接口收到了测控合分闸的信息后,相应的触点就会闭合｡对于遥合遥分的触点､QF的合分闸触点,在并接之后,然后,交给手合､手跳开入,启动分相合分闸的触点｡在就地检修合闸的回路中,串联QSF1､QSF2以及QS3,作为了常闭的触点,仅在断路器检修的时候,触点会关闭,从而为合闸提供了安全保护｡

4.2应用效果

1)在智能终端､本体控制的回路中,时两套转换､控制开关､电路等成为一个整体,使一体化设计成为现实,进一步提高了设备的集成度,节约了设备投入,对于就地控制柜来说,其安装的空间得到了扩大,并且,由“一次设备智能化”,逐渐发展成为“智能一次设备”｡

2)在断路器中,对于就地控制回路来说,利用“检修合闸闭锁”,对智能变电站､传统变电站提供安全保护,即使就地操作时,也能使无保护的合闸免于危险,为运检人员提供了安全保障｡

5结语在智能变电站中,应用新型的断路器转换开关､控制回路,可以体现出明显的优势,利用新型的断路器,其转换开关可以满足断路器的相应的操作需求｡同时,在智能终端､本体控制的回路中,整合了两套转换开关､电路等,且实现了一体化的设计,通过“检修合闸闭锁”,对设备集成度､运行操作提供了安全保障｡

参考文献:

[1]DL/T5149-2001,220kV-500kV变电所计算机监控系统设计技术规程[S].

[2]刘振亚.国家电网公司输变电工程通用设计:110(66)kV-750kV智能变电站部分[M].2011版.北京:中国电力出版,2011.

[3]刘振亚.国家电网公司输变电工程通用设计:110(66)kV~750kV智能变电站部分[M].2011版.北京:中国电力出版社,2011.