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1摘要文章针对一起现场备自投失效实例通过测试和原理分析指出了该备自投装置的软件设计缺陷最后阐述了备自投备用电源电压检测的正确方案和注意事项。
关键词备自投失效有压检测AbstractAbstractAbstractAbstract:Thispaperpointedoutabuginthesoftwarewitchwillbringthebackuppowerauto-switch-onfailandgivedtherightdesignofbackuppowervoltagedetection.Keywords:Keywords:Keywords:Keywords:backuppowerauto-switch-oninvalidationvoltagedetection0引言在变电站自动化改造过程中相当一部分变电站配置了微机型备用电源自投装置以下称备自投装置。
备自投装置的运行有效提高了供电的可靠性但通过一起备自投装置失效实例作者发现现场运行的部分备自投装置在备用电源电压检测方面存在一种软件设计缺陷。
这种缺陷在某些进线短路故障情况下会使备自投放电从而导致备自投失效对供电可靠性造成一定影响。
本文对某该缺陷进行了现象描述和原理分析并提出了软件改进方案和注意事项。
1一起备自投装置失效实例某供电局有一35kV变电站A其两条进线L1、L2均来自同一座上级变电站B变电站A的备自投主接线如图1所示。
现A站两种进线备自投功能均投入、备自投进线电压检测投入其运行状态为1DL和3DL运行、2DL断开明备用。
在该运行方式下某日L1发生永久性三相短路故障致使A站全站失电。
A站失电后按照备自投的要求备自投应延时动作跳开1DL、待确认1DL跳开后投入2DL。
但该站运行的备自投装置却没有任何动作行为而且现场值班人员发现备自投已处于放电状态。
调度在确认L1线路B站端断路器故障跳闸后命令A站值班人员手动断开1DL、投入2DL恢复了向A站用户供电。
图1A站备自投主接线Fig.1circuitofbackuppowerauto-switch-oninsubstationA2备自投失效原因落实由于备自投装置未设计充放电历史事项所以难以确认L1故障与备自投放电的时间关系也就难以直接确认是否由于L1故障引起了备自投放电还是在L1故障前发生了备自投放电。
但通过对A站SOE记录的分析认为在L1故障前备自投理论上应一直处于充电状态所以重点应确认L1故障是否会引起备自投放电。
依图2示意进行模拟量接线3个断路器的状态输入、备自投跳合闸一一对应接线。
设定两种进线备自投功能均投入、备自投进线电压检测投入3个断路器其运行状态为1DL和3DL运行、2DL断开明备用。
查看说明书和装置定值有备自投充电时间为15s、动作时间为5s、有压定值为80V。
按表1生成保护测试仪模拟量输出序列对备自投装置进行多次测试备自投动作正常。
考虑到变电站A的L1、L2两进线来自于同一座上级变电站B所以按表2生成保护测试仪模拟量输出序列对备自投装置重新进行测试。
在这次测试过程中发现备自投未进行任何控制动作测备自投备用电源有压检测设计李伟硕袁文广石群山东积成电子股份有限公司济南250100DESIGNDESIGNDESIGNDESIGNOFOFOFOFBACKUPBACKUPBACKUPBACKUPPOWERPOWERPOWERPOWERVOLTAGEVOLTAGEVOLTAGEVOLTAGEDETECTIONDETECTIONDETECTIONDETECTIONININININBACKUPBACKUPBACKUPBACKUPPOWERPOWERPOWERPOWERAUTO-SWITCH-ONAUTO-SWITCH-ONAUTO-SWITCH-ONAUTO-SWITCH-ONDEVICEDEVICEDEVICEDEVICELiWeishuoYuanWenguangShiQunShanDongJichengElectronicLtd.Jinan2501002试完毕后备自投处于放电状态。
由此可以确认因A站工作进线L1故障引起B站母线电压短时降低导致备自投备用进线L2有压检测失败最终致使备自投放电。
至此备自投失效原因初步查明。
图2备自投测试的电压电流接线Fig.2voltageandcurrentconnectionsofpowerauto-switch-ontest状态1状态2状态3Ua100V0V100VUb100V0V100VUc100V100V100VIa2A0A2AIb0A0A0A持续时间30s600ms10s表1备自投测试1模拟量序列Table1sequenceofpowerauto-switch-ontest1状态1状态2状态3Ua100V0V0VUb100V0V0VUc100V60V100VIa2A0A0AIb0A0A0A持续时间30s600ms10s表2备自投测试2模拟量序列Table2sequenceofpowerauto-switch-ontest23备自投失效原理分析实际上各厂家的备自投产品在充电方面差异不大基本都能满足运行需要这里不再赘述。
在备自投充电状态备用进线电压检测方式一般有以下几种情况a在满足备自投启动条件工作母线失压、工作进线无流、无闭锁情况并达到动作延时后仅检测一次备用进线有压。
b当满足备自投启动条件工作母线失压、工作进线无流后在备自投的延时动作过程中不断检测备用进线有压。
c在备自投充电状态始终检测备用进线有压。
以上三种进线电压检测方式由于a方式仅检测一次在安全性和可靠性上考虑有所不足所以大多厂家均不采用。
而b、c方式在设计上出于不同的考虑没有本质的优劣之分大多厂家选择其中的一种检测方式。
但是当备用进线电压低于有压压检测定值时在对备自投放电的处理上部分厂家采取了一旦检测到备用电源电压低于有压定值则立即放电的简单方案这也正是带来前述备自投失效隐患的根本原因。
下面按照备自投软件处理流程来分析一下该方案引起备自投失效的原因。
还是以前述A站进线备自投为例当A站进线L1三相短路故障时必然造成B站母线电压降低从而使A站进线L2的电压很可能会低于有压定值。
由于故障切除时间一般在60600ms而微机型备自投装置的数据和逻辑处理间隔均在10ms或20ms左右所以在故障切除之前备自投装置已经检测到A站失压并满足备自投启动条件同时也检测到备用进线L2的电压已低于有压定值。
当采用了备用进线电压低于有压定值则立即放电的方案后就必然引起备自投在故障切除前已经放电从而导致备自投功能失效。
由于在分段或桥备自投方式也要进行备用母线有压检测同理存在进线备自投存在隐患的装置对分段或桥备自投也存在同样的隐患。
通过增加对A站备自投装置的分段备自投功能测试也验证这一点。
为了描述方便后面将进线备自投的备用进线电压检测、和分段或桥备自投的备用母线电压检测统称为备用电源电压检测。
另外因有部分备自投装置接入的母线电压并非两个线电压或三个相电压而只是一个线电压。
若该装置也采用一旦检测到备用电源电压低于有压定值则立即放电的简单方案并且该装置在现场接线中母线电压和线路电压均按Uab接入则对3该装置而言即使A、B两相发生了相间短路同样也会引起备自投失效。
4解决方案和注意事项应该说彻底解决前述备自投隐患的方案很简单就是在检测到备用电源电压低于有压定值后增加一个确认延时再将备自投放电即可。
这样在工作进线三相永久性短路故障时备自投的动作时序图如图2a所示。
备用电源低压的确认延时应躲过工作电源侧最大故障切除时间即应躲过图3中T1和T3的较大值。
工作进线故障初始备自投动作备用电源有压工作进线故障切除工作进线加速跳闸备用电源有压工作进线重合完成备用电源低压备用电源低压图3a两进线来自同一上级变电站工作进线重合完成备用电源有压备用电源有压工作进线加速跳闸工作进线故障切除备用电源有压备用电源有压工作进线故障初始备自投动作并放电图3b两进线来自两个不同变电站图3工作电源三相故障时的备自投动作时序Fig.3sequenceofpowerauto-switch-onoperatewhen3-phasefaultoccurredintheworkingpowerT1故障切除时间T2重合闸时间T3加速跳闸时间T4备自投动作时间但软件设计还应注意在备用电源低压确认延时过程中备自投动作延时应正常累加而
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