调压功能主站技术说明书.doc

北京哈德威四方保护与控制设备有限公司HATHAWAY SI FANG PROTECTION AND CONTROL CO., LTD.调压功能主站技术说明书北京哈德威四方保护与控制设备有限公司1999年8月概述电力系统的运行单位，要保证两个目标：1、保证供电质量，2、降低系统损耗。保证供电质量是为用户提供优质电能。指标包括：电压幅值、谐波分量、频率等。其中电压幅值是重要指标。具体的考核指标为电压合格率。系统的损耗是指在电能传输的过程中，由电流经过导体产生的能量损失。理想状态下，导体不传送无功，损耗最小。具备有载调压机构的变压器通过改变高压侧绕组的导体数量，可以调节中压侧、低压侧的电压来实现调节电压的目的。电容器、电抗器等无功电源，可以实现平衡无功的目的。由于电压与无功是相互影响的问题，如何使用一次设备实现对电压无功的最优控制呢？有两种主要的观点：1、通过调度中心集中控制：这种方式是根据全网的状态进行优化，进行优化计算进而得出最优解。这种方式可以得出全网的电压无功的最优解，并且可以进行安全性分析。较常用的算法有线性规划、遗传算法、人工神经网络等。线性规划的优点是速度快，但不容易收敛。遗传算法的收敛性非常好，但速度慢，目前无法用于实时优化计算。人工神经网络目前任处于探索过程。因此通过调度中心集中控制的方式还没有实现的先例。2、通过就地调压无功补偿分散控制：这种方式基本以变电站为单位，进行本地控制。这种方式的优点是原理简单、实现可靠。由于仅能得到本站的数据，缺点是仅能实现局部最优，无法实现全局最优。本文针对就地调压无功补偿的方式，介绍调压功能主站的原理、定值整定、运行方式的设定。同时本文介绍了小电流接地选线的原理。本说明书适用范围：销售部门、运行单位的调度部门。用于理解概念、原理、整定计算。第一章 原理LxT1.1电力系统模型分析RRR在图中有一个发电机，一段线路，一台有载调压的变压器，一个等效的负荷。将系统等效成一个电压源串接一个等效的LXT和理想变压器上，带一个等效阻抗为R + j X的负荷。首先：研究无功对系统的影响A电压的影响：由于无法确定R的负荷模型，假定R随电压变化R对电压的影响为相对小量。当L与C恰好完全补偿时，对阻抗的虚部为无穷大。这时阻抗大小为R。负荷电压为与系统阻抗分得的压降。如感性负荷增大，阻抗的虚部将由正无穷大减小。考虑极限情况，阻抗的虚部为接近0的一个正无穷小量，这时阻抗大小为0。负荷的电压将降低接近0。如容性负荷增大，阻抗的虚部将由负无穷大增加。考虑极限情况虚部为接近0的一个负无穷小量，负荷电压将降低接近0。因此，投电容器并不是可以无条件地升高电压。由于电压U是X的连续函数，在功率因数上升的过程中，假定系统的等效电抗LXT和R不变，如Q未倒送，电压单调升高。B对发电机的影响：发电机如运行在吸收无功的情况下，励磁电流将减小，使发电机的功角曲线下移，降低系统的稳定，并易引起谐振过电压。尤其对于就地优化的方式，由于无法获得系统的无功情况，如出现同时倒送无功的变电站，且倒送总和超过系统无功负荷总额，将使发电机运行在吸收无功的方式下。对系统稳定不利。因此，对于考虑用电容器作为调压的手段：遵循以下原则：不向系统倒送无功。其次，研究电压对无功的影响：考虑无功的负荷模型：AQ = aU2 + bU +c。在这个模型中，a为感性分量、b为电流分量、c为常量。这种模型适用于民用负荷。Q是U的增函数。电压升高，无功增大；电压降低，无功减小。B异步电机模型。无功与电压的关系，P与电压的关系共同影响功率因数，功率因数在不同负荷情况下，变化不同。从以上两种模型，可以看出不同类型的负荷的无功特性是不同的。对于各个地区，不同时间负荷的组成变化无法定量分析。因此在电压调整时不考虑电压对无功的影响。在遵循不向系统倒送无功的原则下，根据运行单位实际情况，我们有以下三个结论：a.电压无功控制应以电压和功率因数为控制目标，而不以无功为控制目标。b.对电容器投切应遵循循环投切的原则。c.如投切电容器能达到调节的目的，优先考虑电容器投切。尽可能减少分接头动作次数。分别阐述如下：a. 电压无功控制应以电压和功率因数为控制目标，而不以无功为控制目标。P与Q综合反应了电压电流两个物理量的大小与方向。如仅根据Q进行投切电容器，特别是允许倒送Q的情况下，无法根据P的分量判断是否损耗最小。同时在一侧为负荷侧的情况下，Q的方向与P相反时，可以得出与调节目标相反的控制。（在本装置中，已将P作为判据加入到预测中）。以功率因数作为控制目标，是由于功率因数综合反应了P与Q两个分量。同时仅在根据流入变压器的P对电容器进行的投切。本装置同时具备根据Q与根据功率因数进行控制的功能，并用户可整定倒送无功的程度。如倒送Q允许为C系数*P。（推荐选择以功率因数作为目标，不允许倒送无功）。b. 对电容器投切应遵循循环投切的原则。采用循环投切可以使开关的使用几率平均，对设备的长期运行有利。c. 如投切电容器能达到调节的目的，优先考虑电容器投切。尽可能减少分接头动作次数。分接头有载调压的动作次数达到限值时，应停电检修，对供电运行影响较大。电容器的检修仅影响本间隔。因此优先考虑电容器动作。本装置还具有以下特点：1、异常容错：A PT断线：在PT断线时若线电压的任意一相断线，电压降至正常值的57%。通过限定调节范围在80%UN120%UN 可以躲开PT断线。B 并列调压：如FJT同步调整时，变压器分接头拒动，在动作时间到时，对拒动的分接头补发命令。如仍未动，将已调整的分接头位置还原。并对并列分接头调整进行整组闭锁。C 空载、轻载的情况：对P、Q进行综合判定，反应了主变的电流。通过预测保证了空载、轻载的情况下不对电容器进行投切。D 母线失压、故障情况：对电压的判定，躲开了故障与母线失压情况下，对分接头进行调整 。通过过流闭锁调压的遥信，躲开了在过负荷情况下，对分接头进行调整。不添加其它闭锁条件的情况下，仍可以保证安全运行。2、维持大系统的潮流：在环网中，有的线路负荷比较重，较常见的做法是在枢纽变将高压侧分列，通过在中压侧并列的变压器的中压侧交换功率，使并列的主变分接头档位错开，使环网叠加环流电势，支援负荷重的线路。如调压使分接头的档位调平，将影响潮流的流向。并列时退出高压侧并列，同时投入保持档位差，对分接头的调整将保持原档位差。3、闭锁条件自行定义：用户在已有的容错基础上，可以任意添加闭锁条件，甚至可以引入硬接点作为闭锁条件。4、基于预测进行动作：根据系统的参数预测最优的结果，根据结果进行控制。1.2电压无功控制原理调节电压与无功方法，最常见的有两种：1.调整分接头、2.投切电容器。由于电压与无功是相互影响的两个因素，如何最优地利用这些资源？通过前面分析：调整分接头，由于不计电压变化对功率因数的影响，仅考虑电压的变化。中低压侧电压在高压侧绕组数增大大时，电压降低。高压侧绕组减小时电压变高。投切电容器的作用分别分析投和切对电压和无功的影响。投入电容器后，如流入主变的P、Q方向相同，功率因数升高，电压升高。流入主变的P、Q方向相同，切电容器后，功率因数降低，电压降低。引入九区图的概念：4区1区8区COSLCOSHUHULUQUQ9区区区7区6区5区3区去区2区强切区域强投区域作以下约定：计算功率因数的P与Q，是以流入变压器的P为正的P和Q的和。当P与Q方向不同时，功率因数计为1，以避免负反馈。图中，横轴为功率因数，纵轴为控制侧电压。阴影部分为强投强切的动作区域。UQ为电容器电压调整率。这样主变的运行状态可以映射到图中。电压的限值与功率因数的限值将图分成9个区域。第九区电压合格，功率因数也合格是调节的目标区域。在这个基础上，加上强投强切的区域，将区域划成11个区域。每个区域分别阐述如下。区域1：系统状态为电压低、功率因数低。在这种状态下，投电容器将提高功率因数、并将升高电压。调分接头可升高电压。通过调节分接头和投电容器都可升高电压，但投电容器还可补偿无功。根据结论c，如有可投的电容器，并投电容器后功率因数向合格的方向调节，投电容器。否则调整分接头升压。区域2：系统状态为电压合格、功率因数低。在这种状态下，仅可考虑投电容器。如有可投的电容器，并投电容器后功率因数向合格的方向调节，投电容器。区域3：系统状态为电压高、功率因数低。在这种状态下，如投电容器，电压将升高，进一步破坏电压不合格的程度。应调分接头降电压。区域4：系统状态为电压高、功率因数合格。在这种状态下，考虑调整分接头进行降压。区域5：系统状态为电压高、功率因数高。在这种状态下，切电容器可降低功率因数、并可降低电压。调节分接头可降压。通过调节分接头和切电容器都可降低电压，但切电容器还可平衡无功。根据结论c，如有可切的电容器，并切电容器后功率因数向合格的方向调节，切电容器。否则调分接头升压。区域6：系统状态为电压合格、功率因数高。在这种状态下，仅可考虑切电容器。如有可切的电容器，并切电容器后功率因数向合格的方向调节，切电容器。区域7：系统状态为电压低、功率因数高。在这种状态下，如切电容器，电压将降低,进一步破坏电压不合格的程度。应调分接头升电压。区域8：系统状态为电压低、功率因数合格。在这种状态下，考虑调整分接头进行升压。区域9：系统状态为电压合格、功率因数合格。在这种状态下，是运行目标状态。强投区域：这个区域的特点是电压低于电压下限减UQ，并且分接头无法调节。如预测投入电容器后，不会向变压器的电源侧倒送无功，进行强投。强切区域：这个区域的特点是电压高于电压上限加UQ，并且分接头无法调节。进行强切。并列方式：可选择自动判运行方式或手动判并列（选择自动判并列的方式，并列条件需用户确认）。同时可以适应单台主变带并列的其它并列的母线。1.3接地选线原理中性点不接地系统中单相接地故障的特点归纳起来有以下几点：在发生单相接地（如A相）接地时，接地相的对地电容C0被短路。在非故障线路3I0的大小等于本线路的接地电容电流；故障线路的3I0的大小等于所有非故障线路的3I0之和，也就是所有非故障线路的接地电容电流之和。接地故障处的电流大小等于所有线路的电容电流的总和，并超前零序电压900。非故障线路的零序电流超前零序电压900；故障线路的零序电流滞后零序电压900；故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流相差1800。功能主站的判据是：1、从母线向线路出口为正方向2、接地线路的3I0幅值最大。3、如无正向接地线路，判母线接地。CSL系列保护装置可以计算出稳态的3U0、3I0向量。在母线PT的开口三角电压越限时，由CSD12A检出并向所有主站节点广播。功能主站收到此信号后向该段母线段上各出线保护装置召唤零序电压和零序电流的向量。根据向量计算短路功率方向，同时比较电流大小，可判出接地的故障线路。1.4配置方式1.4.1电压无功控制配置。每台主变测量装置CSD12A、调压装置CSI301每台电容器电容器保护CSP系列公用公用的CSD12转发MMI1.4.2接地选线配置每条线路CSL216每段母线CSD12接地测量装置公用公用的CSD12转发MMI1.4.3适用范围最多可并列调节的3台主变、16台电容器。（对分列方式没有限制，但动作信号仅定义了4台主变、16台电容器。如有特殊要求，可以增加远动报文）适应高压侧并列，中压侧并列，单台带两段母线或两台带三段的方式。第二章 定值整定与设置1.1定值说明警告：该项为工程技术人员设置系统的工具，严禁运行人员操作！选中菜单出现如下对话框变压器容量：主变的功率测点满量程值（不允许用户自行整定）。自动判并列：是否根据硬压板位置判并列。如选中此项根据设定的并列逻辑进行自动判并列。否则根据主变并列的遥信判并列。保持档位差：对并列的主变调压时，如并列的主变有档位差，是否保持档位差。选中此项当一台主变的分接头调整到极限时，如保持档位差，将不对另外一台进行调整。否则在这种情况下进行调整。这将改变并列的变压器的档位差，影响网络的潮流。允许强投强切：在分接头调整次数达到限制时是否允许通过电容器投切调整电压。选中此项将投入功能。生分接头升压：升分接头使中低压侧电压升高。选中此项在升压时将升分接头，降压时将降分接头。不选中此项，在升压时将降分接头，降压时将升分接头。允许打印：将历史及动作报告及动作时状态打印到打印机。选中此项，打印到打印机。不选中此项，打印到文件中，文件名称为YYYYMMDD.LOG。闭锁自动复归：闭锁信号自动复归。分接头动作时间：调压功能主站从调节分接头命令发出到判分接头是否拒绝动作的时间。这项定值必须与分接头躲扰动时间配合（整定时间参见装置如CSI301的整定值）。电容器动作时间：调压功能主站从投切电容器命令发出到判电容器遥控是否成功的时间。变压器分接头躲扰动时间：调压功能主站从发现电压越限到越限状况保持到分接头动作出口的时间。此项定值必须大于分接头动作时间2倍。调压功能主站在躲扰动时间到时，将发出调压命令，并开始计时。当动作时间到，判档位是否调节到位。如拒动补发命令。到动作时间的二倍时，如主变单独运行，将闭锁这台主变的调压。如并列调压，将已经动作的主变调回到原位置，闭锁未动作的主变。如此项定值整定小于分接头动作时间2倍，将无法保证对分接头联调的可靠性。电容器躲扰动时间：从预测电容器应动作到出口的时间。应保证电容器躲扰动时间小于变压器分接头躲扰动时间，确保电容器优先动作。上电闭锁时间：装置上电闭锁的时间。转发装置的网段：转发装置所在的网段（不允许用户自行整定）。转发装置地址：转发装置的网络地址（不允许用户自行整定）。允许的档位差：变压器并列时允许的档位差。分接头动作次数：分接头每天允许动作次数。变压器分接头档数：主变分接头的档位数量。分接头电压调整率：调整一档分接头，主变中低压侧电压变化率。电容器电压调整率：投一组电容器，电压的最大调整率。电抗器电压调整率：投一组电抗器，电压的最大调整率。注意：电容器电压调整率与电抗器电压调整率的最小值是UQ，如没有电抗器，将电抗器的电压调整率整定成电容器电压调整率相同的值。按下附加参数按钮，将出现如下的对话框。设置时间段的时间，按此按钮出现如下窗口限值时间的区间在右侧下拉框中选择设置的定值，下面的编辑框时满量程值参考侧电压允许参与调压：参考侧电压作为电压合格的考核标准之一。以无功作为优化目标：对无功平衡以无功作为优化目标。选中将不再以功率因数为优化目标。（不推荐）允许倒送的程度：允许倒送的无功。如以功率因数为控制目标目标，该项为允许倒送无功是有功的倍数。1.2整定计算需整定计算的项目有：变压器容量、分接头电压调整率、电容器电压调整率、电抗器电压调整率。1 变压器容量Capacity:Capacity = U主变PT一次值I主变CT一次值32 分接头电压调整率U分接头:U分接头 = （U高压侧分接头档位对应的电压最大值 - U高压侧分接头档位对应的电压最小值）/（C分接头档数 1）3 电容器电压调整率U电容器：R + j X电压源由图中分析可得到出线首端的电压为U U电源 (PR + QX)/U电源对Q求导得到dU/dQ -X/U电源U电容器 = dU/dQ * Capacity电容器/UN此项定值整定值比实际值大，可以避免强投强切时电容器投切反复动作。因此可选单条到电源最长的线路进行整定。也可实测后乘安全系数进行整定。4电抗器电压调整率：计算方法同电容器电压调整率。如没有电抗器时，整定值整定成电容器电压调整率即可。这两项定值必须为正。第三章 运行方式的设定1.1并列方式1.1.1高压侧：如高压侧并列，将高压侧并列压板投入。在中低压侧并列时对分接头将自动调平。如该压板退出将根据是否保持档位差进行调节。1.1.2中低压侧:如定义自动判并列。在验收阶段应由运行单位提出并列的条件。由工程人员编制逻辑。进行试验，验证逻辑是否正确 。如手动判并列，工程人员将并列条件的点与运行方式的压板关系对应好。用硬压板的投退检验是否正确。1.2单台主变带两段以上的母线或两台主变带三段母线将退出的主变的允许自动调压压板退出即可。注：如自动判并列必须将低压侧母线的并列做到并列的逻辑中。如手动判并列，在上述运行方式时将检修主变的并列把手投入。附录、常见信号的含义及解决在当地监控中的信号，1、 包括VQC总闭锁信号。2、 VQC并列电压差过大信号。3、 VQC并列档位差过大信号。4、 1#、2#主变并列。5、 主变发生闭锁。6、 电容器闭锁投切。VQC总闭锁信号：该信号是一个合并信号，并自保持。在并列档位差电压差闭锁调压压板投入，当发生并列档位差越限或并列电压差越限时，闭锁调节。还包括主变自动调压定义的闭锁信号，1#主变CSD12通讯中断、1#主变CSI301通讯中断、2#主变CSD12通讯中断、2#主变CSI301通讯中断、110KV母联CSI200B通讯中断、110KV旁路CSI200B通讯中断、10KV分段CSL216通讯中断。应首先查明原因，进行处理，再复归VQC。检查原因的方法参见、。. VQC并列电压差过大信号：并列时母线的电压相同。但装置采集的值受接线、干扰、采集装置的影响，测量值存在误差。当误差超过电压的上限与下限的差值时，采样值不可以作为动作的判据。将上报VQC并列电压差过大信号。当并列电压差过大发生时，可以从当地监控看到该项报文。同时可以操作VQC无功调压功能主站，打开变压器信息窗。可以看到该项。此信号可以自动复归。如发生该情况，请检查主变保护屏CSD12装置。如并列档位差电压差闭锁调压压板投入，该信号将引起调压功能的总闭锁。VQC并列电压差过大信号：并列时主变一般不允许存在档位差。当允许保持档位差时，档位差超过定值时上报该信号。当地监控可以看到该信号。可以操作VQC无功调压功能主站，打开变压器信息窗。可以看到该项。此信号可以自动复归。如发生该情况，请将档位手动调平或定值允许的范围内。此信号可以自动复归。如并列档位差电压差闭锁调压压板投入，该信号将引起调压功能的总闭锁。1#、2#主变并列：当投入自动判并列控制字时，自动根据变电站的一次设备判并列运行。当未投入自动判并列控制字时，根据主变并列的压板进行判并列。当地监控可以看到该信号。可以操作VQC无功调压功能主站，打开变压器信息窗。可以看到该项。该信号是运行方式的反应。当一台主变退出运行由另一台主变带两段低压母线的负荷出现该信号为正常。主变发生闭锁。这种情况在当地监控可以看到该信号。可以操作VQC无功调压功能主站，打开变压器信息窗。可以看到该项。1.主变自动调节压板未投入。2.主变远方压板即主变分接头调节装置过流闭锁调节分接头。3.主变定义的闭锁信号发生。4主变调节分接头拒动。1 主变自动调节压板未投入。可以观察允许压板的窗口确定是否是由于主变自动调节压板未投入闭锁。此信号由压板设置。确定该主变是否投入运行。由这项引起的主变闭锁不保持。但总闭锁信号保持。2 主变远方压板即主变分接头调节装置过流闭锁调节分接头。可以观察允许压板的窗口确定是否是由于过流闭锁调节分接头闭锁。确定该主变是否发生过流闭锁调节分接头。由这项引起的主变闭锁不保持。对电容器投切不产生影响。但总闭锁信号保持。3 主变定义的闭锁信号发生。可以观察允许压板的窗口确定此类闭锁的原因。包括1#主变CSD12通讯中断、1#主变CSI301通讯中断、2#主变CSD12通讯中断、2#主变CSI301通讯中断、110KV母联CSI200B通讯中断、110KV旁路CSI200B通讯中断、10KV分段CSL216通讯中断。对这种类型的闭锁，主变的闭锁自动复归。但总闭锁信号保持。4 主变调节拒动。可以操作VQC无功调压功能主站，打开变压器信息窗。可以看到该项。当主变拒动时，无法继续进行调节。特别是并列调压时，如继续调节将造成档位差或使档位差发生变化。因此必须闭锁调节分接头。对电容器投切不产生影响。解决的方法：1、观察拒动的主变CSI301装置MMI时钟是否异常，如异常向厂家通知。2、检查主变分接头调节电机电源是否跳开。3、排除以上的可能情况后，在当地监控或远动进行试调，成功后如主变并列，调节到合适位置，将复归按钮按下，进行复归。.电容器闭锁投切。仅闭锁单台电容器。这种情况在当地监控可以看到该信号。可以操作VQC无功调压功能主站，打开变压器信息窗。可以看到该项。电容器自动投切的条件是1、未发生保护动作。2、未发生通讯中断。3、手车在工作位置。4、允许自动投切压板投入。5、当地远方把手在远方。具体的闭锁原因可以观察允许压板的窗口进行确定。电容器保护动