（电气工程专业论文）安全稳定控制系统的应用研究.pdf

摘要 摘要 近年来。由于我国经济持续高速发展，人民生活水平大幅度提高。生产、生 活用电需求急速增长，负荷剧增。然而，由于前期电力生产规模相对来说并非真 正足够，而且投资扩建周期长，远远跟不上用电负荷的增长速度，加上环境因素 的制约，例如丰水期水量不足、枯水期水量剧减，煤炭产量及运输能力的限制， 国际燃油价格一路上涨，使得电力供应的形式越来越严峻。负荷的急速增长，输 电网络的薄弱、老化、设计不舍理，改造资金巨大以至于难以一时到位，都为电 力系统的运行稳定、供电可靠带来了一系列的难题。 在大容量、长距离的超高压甚至是特高压输电的电力系统中，稳定性问题是 一个特别敏感的话题。在这种情况下，稍微一个小扰动，就足以引起线路跳闸、 电机失去同步、电网解列甚至是瓦解等严重问题。因此，电力系统的稳定性问题 被越来越多地讨论，也采取了不少措施进行解决。 本文基于广东电网为防止电网失稳造成严重后果而采用的安全稳定控制系 统应用项目而展开，通过在广东电网内部的5 0 0 k v 变电站、大部分2 2 0 k v 枢纽变 电站、重要的末端变电站中分别安装安全稳定控制系统的设备和相应的软件，以 应付日益严峻的电网稳定问题。本文重点介绍了其基本原理和应用方法、技巧， 阐述了该项目的经济效益和社会效益。 本文为将该系统进行比较全面和详尽的说明，采用了比较多篇幅的图表，进 行了插件面板、逻辑工作原理、应用维护中的软件界面、异常情况的处理等的叙 述，使得该套系统的主要应用有了比较全面的认识，从而能够比较明显地看出其 应用价值。取得的主要成果有： ( 1 ) 为安全稳定控制系统的运行、管理提供了一套比较全面、严谨的技术指引， 以及详尽的使用指导。 ( 2 ) 通过对粤东地区电网中的安全稳定控制系统的分析，对整个地区目前的关 系及运行地位进行了比较系统的说明，对运行人员来说可以心中有数。 ( 3 ) 系统地分析了动作逻辑，可以全面了解软件的逻辑关系。 ( 4 ) 安全稳定控制系统的安装和使用，可以有效地针对广东电网粤东等电网结 构比较薄弱的环节的现状，并为日后的电网建设和技术改造提供了理论依 据。 ( 5 ) 严格地按论文中介绍的方法进行管理维护，可为日后的软件改进和升级提 供有力的实践依据。 ( 6 ) 减少了大面积的停电的几率，防止可能出现的严重后果，为以后的技术升 华南理工大学t 程硕士学位论文 级改造提供有效的思路。 关键词：安全稳定控制系统：逻辑；应用；运行与管理：维护；技术改造 i i a b s t r a c t w i t hr a p i de c o n o m i cd e v e l o p i n go fo u rc o u n t r yr e c e n t l y , t h e p e o p l e sl i v i n g s t a n d a r di si m p r o v e dl a r g e l y , a n dt h ee l e c t r i c a ld e m a n di si n c r e a s e df a s t ，s ot h el o a di s r i s i n gf a s t h o w e v e r ，s i n c et h ee l e c t r i c a lp o w e rw a sp r o d u c e dn o te n o u g hb e f o r e ，a n d t h ec y c l eo ft h ei n v e s t m e n ta n dc o n t i n u a t i o ni sl o n g ，s oi ti sl a gt ot h ef a s ti n c r e a s eo f t h ep o w e rl o a d f o rt h ec o n d i t i o n a l i t yo ft h ec i r c u m s t a n c ef a c t o r ，s u c ha st h ew a t e r i s n te n o u g hi nr a i n i n gs e a s o na n dv e r yl i m i t e di nd r ys e a s o n ，t h ep r o d u c eo ft h ec o a l a n dt h ec a p a c i t yo ft h et r a n s p o r t a t i o ni s l i m i t e d ，t h ep r i c e o ft h ei n t e r n a t i o n a l p e t r o l e u mi sh i g h ，s ot h es r e v eo ft h ee l e c t r i c a lp o w e ri sm o r ea n dm o r ei n t e n s e i t t a k e ss o m ep r o b l e m st ot h eo p e r a t i o ns t a b i l i t ya n dt h er e l i a b i l i t yo ft h ep o w e r s u p p l yi nt h ee l e c t r i c a lp o w e rs y s t e mt h a tt h el o a di sr a p i d l yi n c r e a s i n ga n dt h e p o w e rt r a n s m i tn e t w o r ki sw e a k ，o l da n du n f i ti nd e s i g na n dt h er e c o n s t r u c tm o n e yi s s om u c ht h a ti tc a n tm e e ti nt i m e i nt h ee l e c t r i c a l p o w e rs y s t e mt h a t i th a sl a r g ec a p a c i t ya n dl o n gd i s t a n c e o v e r - h i g he v e ne x t r a - h i g hv o l t a g et r a n s m i tn e t w o r k ，i ti s as e n s i t i v et o p i ct h a tt h e s t a b i l i t yp r o b l e m i n t h e f a c t ，i t c a nm a k et h e l i n e t r i p ，t h ee n g i n e l o s t s y n c h r o n i z a t i o n ，t h ep o w e rn e t w o r kd i s i n t e g r a t i o na n ds u c hs e v e r e c a s et h a te v e n v e r yl i t t l ed i s t u r b a n c e s o ，t h ee l e c t r i c a lp o w e rs t a b i l i t yp r o b l e m sa r ed i s c u s s e dm o r e a n dm o r e ，a n dh a dt a k em a n ym e a s u r e st or e s o l v e t h ep a p e ri sb a s e do nt h ea p p l i c a t i o np r o j e c to fs a f e t ys t a b i l i t yc o n t r o ls y s t e m t h a ti st a k e nt op r e v e n tt h ep o w e rn e t w o r kl o s t i n gs t a b i l i t yi nt h eg u a n g d o n gg r i do f t h ec h i n as o u t h e r ng r i d i nt h ep r o j e c t ，t h ee q u i p m e n t sa n ds o f to ft h es a f e t ys t a b i l i t y c o n t r o ls y s t e mi st ob ei n s t a l l e di nt h e5 0 0 k vp o w e rs u b s t a t i o n s ，m o s t2 2 0 k vh i n g e p o w e rs u b s t a t i o n sa n di m p o r t a n tt e r m i n a lp o w e rs u b s t a t i o n so ft h eg u a n g d o n gg r i dt o r e s o l v et h em o r ea n dm o r es e v e r en e t w o r ks t a b i l i t yp r o b l e m s i tm a i n l yi n t r o d u c e st h e b a s i cp r i n c i p l e ，a p p l i c a t i o nm e t h o da n dt e c h n i q u e ，e x p l a i n st h ee c o n o m i cb e n e f i ta n d s o c i a lb e n e f i to ft h ep r o j e c t t h ep a p e re x p l a i n st h es y s t e mg e n e r a l l ya n da tl a r g e ，a n dt a k e sm a n yf i g u r e st o e x p l a i np a n e l s ，l o g i cp r i n c i p l e s ，s o f ti n t e r f a c ei nm a i n t e n a n c ea n dt h em e a s u r e st o r e s o l v ea b n o r m i t y ，s oc a nm a k et h er e a d e r su n d e r s t a n dt h ea p p l i c a t i o no ft h es y s t e m a n dr e a l i z et h ea p p l i c a t i o nb e n e f i to b v i o u s l y f i n a l l y ，t h ea c h i e v e m e n t so b t a i n e da r e l i s t e da sf o l l o w s ： i i i 华南理工大学t 程硕士学位论文 ( 1 ) t op r o v i d eas e to fa l l r o u n d ，p r e c i s et e c h n i q u eg u i d ea n du s e rg u i d ef o rt h e o p e r a t i o na n dm a n a g e m e n to fs a f e t ys t a b i l i t yc o n t r o ls y s t e m ( 2 ) t oi n t r o d u c et h es a f e t ys t a b i l i t yc o n t r o ls y s t e mi ne a s tg u a n g d o n gg r i da n d e x p l a i nt h er e l a t i o no ft h el o c a t i o na n dt h eo p e r a t i o ns t a t u s ，s oc a nm a k et h e o p e r a t i o np e o p l ee l a r e l y ( 3 ) t oa n a l y s et h eo p e r a t i o nl o g i cb ys y s t e m i c ，s oc a nr e a l i z et h es o f tl o g i c g e n e r a l l y ( 4 ) t oc o n t r a p o s ee f f e c t i v e l yt h ea c t u a l i t yt h a te a s tg u a n g d o n gg r i di sw e a k e r ，a n d p r o v i d e t h e t h e o r yg i s t o ft h en e t w o r k c o n s t r u c t i n g a n d t e c h n i q u e i m p r o v e m e n tf o rl a t e rb yi n s t a l l i n ga n du t i l i z i n gt h es a f e t ys t a b i l i t yc o n t r o l s y s t e m ( 5 ) t op r o v i d ep r a c t i c eg i s tf o rt h es o f tt e c h n i q u eu p d a t ea n di m p r o v e m e n tl a t e r b ym a n a g i n ga n dm a i n t a i n i n ga c c o r d i n gt h ep a p e r ( 6 ) t or e d u c et h ep r o b a b i l i t yo fp o w e rc u t t i n gi nl a r g ea r e a ，a n dt op r e v e n tt h e s e v e r ea f t e r m a t hp r o b a b l y ，p r o v i d et h ee f f e c t i v et h o u g h tf o rt h et e c h n i q u e i m p r o v e m e n tl a t e r k e y w o r d s ：s a f e t ya n ds t a b i l i t yc o n t r o ls y s t e m ；l o g i c ；a p p l i c a t i o n ；o p e r a t i o na n d m a n a g e m e n t ；m a i n t a i n e n c e ；t e c h n o l o g yi m p r o v e m e n t 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 拙畸嵩 日期：沙舜f 月磁日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密囱。 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 作者签名：拇时袁 导师签名：纠嘲箍 日期：护了年f 月巧日 日期：知巧年舌月矽日 第一章绪论 1 1 电力发展现状 第一章绪论 2 0 0 4 年广东全省全社会用电量达到2 3 8 7 亿千瓦时，比上年增长1 7 5 。预 计2 0 0 5 年广东全省全社会用电量将达2 7 0 9 亿千瓦时，比2 0 0 4 年增长1 3 5 ；全 社会用电最高负荷将达到4 5 0 0 万千瓦，其中统调最高负荷3 2 5 0 万千瓦，分别比 2 0 0 4 年增长1 3 4 和1 1 1 。全省电力缺口将达4 5 0 万千瓦左右，约占电力需求 的1 0 ；全年电量缺口2 3 7 亿千瓦时，约占全社会用电量的9 。广东将成为全 国最缺电的地区之一，煤电供需形势将比2 0 0 4 年更为严竣。同时，今年全国发电、 冶金用煤仍将保持快速增长势头，国际原油价格持续上涨将使部分重点耗能企业 能耗由油、气向煤炭转型，增加了煤炭的潜在需求。根据目前广东经济发展态势， 广东能源供应紧张的局面仍将持续。预计2 0 0 5 年全省能源消费将达1 8 7 1 3 万吨标 准煤，同比增长1 0 。 广东电网是远距离、大功率、交直流混合运行的受端电网，安全技术问题十 分复杂，需要采取切实可行的应对措施来防范交流系统严重故障和多条直流同时 闭锁对电网的冲击。随着西电东送1 0 0 0 万千瓦从试验转为常态运行，广东主网内 部潮流日益加重，也存在着“卡脖子“和n 1 暂态稳定问题。主网和局部地区电 压稳定问题突出。系统出力不足的矛盾加大，电网调频、调峰越来越困难。由于 供电紧张，电力发输供配各环节压力加大，设备长时间满负荷运行，设备故障和 事故几率升高，电网承受冲击的能力下降。 因此，广东电网面临严峻形势，必须切实做好保障广东供电这篇大文章。 1 2 电力系统稳定问题 现代工农业生产和人民生活的各个方面都广泛地应用电能。发电厂把其它形 式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压的输电线路输送并分配给用户， 再通过各种用电设备转换成适合用户需要的别中能量l l 。 同其它形式的能量相比较，电能具有许多优点。电能可以方便地转化为其它 形式的能，电能的输送和分配易于实现，它可以输送到需要它的任何工作场所和 生活场所，电能的应用规模也很灵活，既可以小规模应用，也可以大规模地应用。 此外，提高电气化程度，以电能代替其他形式的能量，是节约总能量消耗的一个 重要途径【2 1 。 华南理t 大学_ 程硕士学位论文 保证安全可靠的发、供电是对电力系统运行的首要要求。在运行过程中，供 电的突然中断大多由事故引起，必须从各个方面采取措施以防止和减少事故的发 生，例如，要严密监视运行设备的运行状态和认真维修设备以减少其事故，要不 断提高运行人员的技术水平以防止人为事故。根据我国电力系统的目前发展水平， 为了提高系统运行的安全可靠性，还必须配备足够的有功功率电源和无功功率电 源；完善电力系统的结构，提高电力系统抵抗干扰的能力，增强系统运行的稳定 性；利用电子计算机对系统的运行进行安全监视和控制等p i 。整个地提高电力系 统的安全运行水平，就为保证对用户的不间断供电创造了最基本的条件。 对于输电网络来说，其主要任务是，将大容量发电厂的电量可靠而经济地输 送到负荷集中地区”】。输电网络通常由电力系统中电压等级最高的一级或两级电 力线路组成。系统中的区域发电厂( 经升压站) 和枢纽变电站通过输电网络相互 联接。对输电网络的要求主要是，应有足够的可靠性，要满足电力系统运行稳定 性的要求，要有助于实现系统的经济调度。要具有对运行方式变更和系统发展的 适应性等。用于联结远离负荷中心地区的大型发电厂的输电干线和向缺乏电源的 负荷集中地区供电的输电干线常采用双回路或多回路1 5 i 。位于负荷中心地区的大 型发电厂和枢纽变电站一般是通过环行网络互相联结。 电力系统运行状态一般可分为暂态和稳态。实际上，由于电力系统存在各种 随机扰动( 如负荷变动) 因素，绝对的稳态是不存在的。在电力系统运行的某一 段时间内，如果运行参数只在某一恒定的平均值附近发生微小的变化，我们就称 这种状态为稳态。稳态还可以分为正常稳态、故障稳态和故障后稳态。芷常稳态 是指正常三相对称运行状态，电力系统在绝大多数的时间里处于这种状态。 电力系统暂态一般是指从一种运行状态到另一种运行状态的过渡过程mj 。在 暂态中，所有运行参数都发生变化，有些则发生激烈的变化。此外，运行参数发 生振荡的运行状态，也是一种暂态。 电力系统正常运行的一个重要标志，乃是系统中的同步电机( 主要是发电机) 都处于同步运行状态。所谓同步运行状态是指所有并联运行的同步电机都有相同 的电角速度。在这种情况下，表征运行状态的参数具有接近于不变的数值，通常 称此情况为稳定运行状态。 随着电力系统的发展和扩大，往往会有这样一些情况，例如，水电厂或坑口 发电厂通过长距离交流输电线路将大量的电力输送到中心系统，在输送功率大到 一定的数值后，电力系统稍微有一点小的扰动都有可能出现电流、电压、功率等 运行参数剧烈变化和振荡的现象，这表明系统中的发电机之间失去了同步，电力 系统不能保持稳定运行状态；又如，当电力系统中个别元件发生故障时，虽然自 动保护装置已将故障元件切除，但是，电力系统受到这种大的扰动后，也有可能 出现上述运行参数剧烈变化和振荡的现象；此外。甚至运行人员的正常操作，如 2 第一章绪论 切除输电线路、发电机等，办有可能导致电力系统稳定运行状态的破坏| _ 7 ：l 。 我们把电力系统运行中受到微小的或大的扰动之后能否继续发电机问同步运 行的问题，称为电力系统稳定性问题。电力系统稳定性的破坏，将使整个电力系 统受到严重的影响，造成大量用户供电中断，甚至造成整个电力系统瓦解。因此 保持电力系统运行的稳定性，对于电力系统安全可靠运行，具有极其重要的意义。 电力系统发展和输电距离、输送容量的大大增加，输电系统的稳定问题更显 得突出。可以说，电力系统稳定性也是限制交流远距离输电的输送距离和输送能 力的决定性因素。所以，必须采取各种措施来提高电力系统运行的稳定性，从而 提高输送能力。 1 3 广东电网安全稳定控制系统及其应用价值 必须采取积极措施，确保电网安全运行。电力安全涉及千家万户，电网跳一 下就是影响一大片，造成的危害和损失不可估量。尤其在当前用电负荷高峰期提 前到来，供电形势日益紧张的时期，做好电网安全运行工作尤其应该作为各项工 作的重中之重。 开展广东电网安全防御体系的研究，建立基于广域测量的电网安全防御系统， 着眼于解决电网运行中状态实时监视、稳定控制的在线化、无功电压实时控制、 计算分析自动化等核心问题。加强电网安全稳定控制的研究，在系统中加装安全 稳定控制装置。通过对以上问题的研究，提出影响电网安全稳定的解决方案，保 证广东电网设备安全运行。 广东电网安全稳定控制系统由5 0 0 k v 控制主站、5 0 0 k v 控制予站( 其中有带 主、从机的抽水蓄能电站控制子站) 、2 2 0 k v 切负荷执行站的安稳装置及它们之间 的通信网络组成。广东省电力调度中心( 省调) 配置有管理主站，与各子站相互 通信，对安稳系统进行在线监测管理。广东电网安稳系统是广东电网乃至南方电 网稳定运行的重要技术支撑系统。 1 4 本文的主要工作 第二章分析了安稳系统的构成和功能，包括分析了硬件的基本构成、软件的 基本构成、控制策略表的制订与查找，针对分布式同步相量测量装置，阐述了系 统交流电压、电流回路的主要接线情况，站间主要通信内容、安稳系统控制策略 原则及功能都有比较完整的述及。 第三章主要分析了安稳系统的逻辑，逻辑是安全稳定控制系统一个核心内容， 用了比较详尽的篇幅阐述了故障逻辑( 主要是判别依据) 、故障判别逻辑框图( 包 括单瞬、单永、相间、无故障跳闸、过载等情况) 。 华南理上火学上程硕士学位论文 第四章是安稳系统的应用，分析了软件主要情况、软件使用方法，主要是针 对运行应用中最基本的技能掌握。采用了大量的图表进行分析阐述，比较形象化。 第五章主要内容是安稳系统的运行维护，针对设备系统的安全运行注意事项、 系统装置的运行维护、稳定控制装置异常及处理进行了分析。 4 第二章安稳系统的构成和功能 2 1 引言 第二章安稳系统的构成和功能 5 0 0 k v 汕头变电站属于广东电网安稳控制系统的控制子站，具有如下功能： 首先，监测本站5 0 0 k v 惠汕甲线、惠汕乙线和2 2 0 k v 汕红甲线、汕红乙线、汕云 甲线、汕云乙线、汕金甲线、汕金乙线、汕阳线的运行工况及故障情况，收集所 属十个执行站( 2 2 0 k v 潮阳站、红莲池站、普宁站、揭阳站、潮州站、官埭站、 金砂站、云路站、上华站、棉湖站) 的可切负荷情况和运行状态，并将有关信息 上传到控制主站；其次，向所属执行站转发控制主站发出的切负荷控制命令；再 次，具有就地控制功能，检测粤东电网的运行状况和故障信息，按本地策略表实 施就地稳控措施。 f 一一一一“一一一1 5 0 0 k v 油头站一次毕黼接筑简潮i l 一一一一一一，一一一一一! 图2 15 0 0 k v 汕头变电站一次接线图 f i g 2 - 1t h ef i r s tc o n n e c t i o no f5 0 0 k vs h a n t o us u b s t a t i o n 5 0 0 k v 汕头站所装设的c s s 一2 0 0 1 分布式同步相量测量装置是相量测量单元 华南理工大学上程硕士学位论文 p 4 u 、高速数字通信设备、电网动态过程分析设备的有机组合体，不仅可以记录就 地扰动数据，而且可以根据就地判据同时启动分散集中记录，更重要的是它提供 一台实时同步数据集中平台。它采集了5 0 0 k v 汕头站5 0 0 k v 惠汕甲乙线、# 2 、# 3 主变、2 2 0 k v 汕红甲乙线、汕金甲乙线、汕云甲乙线、汕阳线的电压和电流，并 将以上数据送中调的p m u 中心站。 本站安稳装置配置情况简述如下： 1 、f w k 一3 0 0 分布式稳定控制装置配置方案：汕头子站为双重配置，两套装置 并列运行，实现的功能完全一样，只是在通信上分别属于系统a 和b 系统。两套 装置的模入开入量、方式判别及故障判断等完全独立。 2 、c s s 一2 0 0 1 分布式同步相量测量装置：采用北京四方公司的产品，其中 g c s s 2 0 0 1 h ( p ) j s 、g c s s 2 0 0 1 a j s 型同步相量采集及处理屏各l 面。 2 2 系统装置概述 2 2 1f w k - 3 0 0 分布式稳定控制装置概述 1 f w k 一3 0 0 分布式稳定控制装置的主要功能 ( 1 ) 检测汕头站5 0 0 k v 惠汕甲乙线、三台主变、一条预留线、2 2 0 k v 汕红甲 乙线、汕金甲乙线、汕云甲乙线、汕阳线、旁路的投停状态、有功潮流、无功潮 流，自动判断电网运行方式；在通道故障时可根据本地的方式压板来设置某些特 殊的运行方式( 如汕头华能电厂的运行方式) ； ( 2 ) 判断汕头站5 0 0 k v 惠汕甲乙线、三台主变、一条预留线，2 2 0 k v 汕红甲 乙线、汕金甲乙线、汕云甲乙线、汕阳线、旁路的故障类型( 单瞬、单永、相间 短路、无故障跳闸、过载等) 以及多回线同时跳闸等事故； ( 3 ) 接收并执行远方( 罗洞) 发来的切负荷命令； ( 4 ) 向远方( 执行站) 发切负荷命令； ( 5 ) 进行装置动作的事件记录、事故过程的数据记录，并自动将记录结果 打印，将记录结果远传至调度中心的s c m s ，在调度中心远方监视本站装置运行情 况等。 2 装置的测量、判断原理 ( 1 ) 线路、主变、的投停运行状态判别： 采用有功功率值与断路器位置相结合的方法，判别线路、主变的投停运行状 态： ( a ) 投运状态： p p t ， 或h w j 为合状态 ( p t 为投运的功率门坎值，h w j 为断路器合闸位置信号) 。 ( b ) 停运状态：p 纤配线架 柜卜的1 2 ( 长3 0 0 米) ：甚光纤配 线架 1 8 根尾 继电1 采驴至 2 根尾 v 至其它站 纤 纤 通信接口柜 上的 ： ： ： m t c 2 2 0 设 ： 备 ： 图28 站间通信 华南理工大学工程硕士学位论文 上述情况下，在保护室侧，站间通信及至中调通信都共用控制接口柜上的1 2 芯光纤配线架；而在通信机房侧，站间通信用1 2 芯光纤配线架，至中调通信用 1 2 芯光纤配线架。 2 4 3 至站内监控系统和调度中心 与站内监控系统和调度中心通信的设备都安装在控制接口柜上和通信机房。 酬些坚剖激舳罔1 ：黧嚣i 转换器l ( 通信接口柜上) 图2 - 9 与调度之间的通信 f i g 2 9c o m m u n i c a t i o nb e t w e e nt h es u b s t a t i o na n dt h ed i s p a t c h e r 2 5 信号流程 第二章安稳系统的构成和功能 2 6 屏柜布置 图2 1 0 信号流程 f i g 2 1 0f l o wo ft h es i g n a l 汕头了站共三面屏，分别为l # 柜、2 撑柜和通讯接口柜。1 舟、2 撑柜布置在保护 室，凶本安控系统为双套稳控系统并列运行，所以1 # 柜、2 样柜实现的功能完伞一 样，只是在通信上分别属于系统a 和系统b 。为了保证弧套装置的独立性，两套 f w k 一3 0 0 装置的交流输入回路分别引白不同的p t 、c t 回路，开关黾输入接点引 自不同的信号接点回路。两套f w k 3 0 0 装置的出口回路在压板后并联，任一1 套 装簧断开压板后即可单独退出本地山口，但经过光纤通道传输的远方命令仍然有 兰童堡三奎堂三堡堡主兰竺笙苎 效，可以通过通道投退压板来退出所有与本柜的联系通道。 中央信号 中央信号 出口) 图2 - 1 1 屏柜联系 f i g 2 11c o n n e c t i o nb e t w e e nc a b i n e t 在每台控制主柜上还安装有一个1 2 芯o d f 配线架负责与各执行站及与中调 通信到通信机房尾纤的安放。此乡 ，至中调的集线器( h u b ) 、以太网光电转换 器等也安装在控制柜上。 本安控系统两套装置单独配置打印机，使打印功能完全独立。 安装在通信机房的通信接口柜中主要安装有八个m t c 2 2 0 光电转换设备、以 太网光电转换器、c n v - 4 0 以太网一一2 m 转换器以及两个1 2 芯o d f 配线架。其 中每4 个m t c 一2 2 0 设备对应一套控制主柜，分别与罗洞主站和各切负荷站通信， 两台主柜的尾纤共享1 个1 2 芯的o d f 配线架：以太网光电转换器、c n v - 4 0 以 太网一一2 m 转换器用于提供至中调的接口，。保护室与通信机房之间共有2 根1 6 芯光缆，长约3 0 0 米，其中样1 、样2 主柜( 用尾纤和控制柜中的t c j 板连接) 及用 于与中调的通讯( 用尾纤以太网光电转换器连接) 共用光纤1 0 根。其余备用。 第二章安稳系统的构成和功能 2 7 输入量及输出量 2 7 1 输入量 1 相关模拟量包括以下数据： 5 0 0 k v 惠汕两回、三台主变、一条预留线的电压u a 、u b 、u c 和电流量i a 、 i b 、i c ；2 2 0 k v 汕红甲乙线、汕金甲乙线、汕云甲乙线、汕阳线、旁路的电压u a 、 u b 、u c 和电流量i a 、i b 、i c 。 2 相关开关量包括以下数据： 5 0 0 k v 惠汕两回、三台主变、一条预留线、2 2 0 k v 汕红甲乙线、汕金甲乙的 保护跳闸及位置信号； 三段母线的母差信号； 5 0 0 k v 及2 2 0 k v 失灵保护信号； 七条2 2 0 k v 线路的旁代信号； 三个特殊方式压板： 复归信号，允许试验等开入信号； 除人为设置的开关量信号外，其余开关量信号均采用强电继电器隔离加光电 隔离的双重隔离方式，保证有高度的抗干扰性能。 2 7 2 输出量 1 命令输出 本站输出：仅做动作信号用； 远方输出：至各执行站的命令； 2 中央信号输出 每套装置提供2 对直流消失信号及3 对动作、p t 断线、异常、过载告警、通 信异常。 2 8f w k 一3 0 0 电磁兼容性 f w k 3 0 0 分布式稳定控制装置采取了一系列的抗干扰措施，以提高起电磁 兼容性。 结构上采用模块化分层分布式结构，输入、输出、中央处理三个单元完全隔 离。电源采用了专用电磁抗干扰模块和电路，使得其具有很强的抗干扰能力，抗 浪涌水平达四级。输入部分采用了两级隔离措施( 机械隔离和光电隔离) ，同时外 加滤波电路，使得强电和弱电完全分开。输出接点串接了抗干扰电路，增强了起 高频抗干扰能力。在中央处理单元里采用了许多滤波、抗干扰的单元电路，使得 最终整机达到很高的电磁兼容水平。 华南理t 大学工程硕士学位论文 2 9 安稳系统控制策略原则及功能 2 9 1 广东电网安稳控制系统控制策略原则 1 第一层级：当输入广东电网的直流或交流电源线路故障，按南方电网稳控 策略表，接受南网稳控系统的指令，结合广东电网可切负荷的灵敏度和分布情况， 由控制主站( 目前是罗洞站) 向各控制子站和执行站转发切泵、切负荷的指令， 实施切负荷。 2 第二层级：当广东主网内部发生较严重事故时，进行相关的控制处理，分 下列两种情况： ( 1 ) 5 0 0 k v 主网发生严重故障，由控制( 主) 子站检测并上传到控制主站， 由5 0 0 k v 控制主站和控制子站协调工作，按预定控制策略实施稳定控制； ( 2 ) 区域性电网发生严重故障，由所属的5 0 0 k v 控制子站检测，并按控制 策略向所属2 2 0 k v 执行站发出指令，实施稳定控制。 3 第三层级：就地稳控措施。各2 2 0 k v 执行站均设有检测本站出线线路过 流切负荷功能，部分站根据需要还配有检测2 2 0 k v 线路三跳联切负荷( 机) 功能。 当各地2 2 0 k v 线路出现过流或三跳有暂稳破坏趋势时，这些就地稳控功能将按预 定策略执行稳控措施。 4 后备稳控措施：安稳系统配备的的低电压低频率自动切负荷功能是安稳 系统的后备稳控措施。 2 _ 9 2 广东电网安稳控制系统总体功能 1 广东省调安稳控制系统管理主站 ( 1 ) 与南网调度中心的安稳集中管理系统交换有关信息；接收罗洞控制主站 上传的有关信息； ( 2 ) 收集控制主站、各控制子站装置及通信通道的运行状况，实时监视各厂 站安稳装置的运行状态。及时掌握安稳装置的动作行为； ( 3 ) 收集控制主站、控制子站所带的切负荷执行站的可切负荷情况和切负荷 执行情况，实时掌握安稳系统的可切负荷情况； ( 4 ) 直接调阅控制主站和控制子站的有关信息，并远方修改策略表和装置有 关定值。 2 控制主站( 目前是5 0 0 k v 罗洞站) ( 1 ) 收集各控制子站的各5 0 0 k v 出线、主变和部分2 2 0 k v 出线的运行工况 和故障情况，收集各控制子站的可切负荷情况和切负荷执行情况，收集各控制子 站及其执行站的装置及通信通道的运行状况；并将有关信息上传管理主站； ( 2 ) 收集蓄能电厂的机组运行工况和出力情况，按蓄能电厂的机组运行情况 2 0 第二章安稳系统的构成和功能 和策略表形成相关的切泉、切机、启动机组发电或加功率命令并发送至蓄能电厂 稳控子站； ( 3 ) 收集有关厂站( 目前是北郊站、横沥站) 发m 的有关要求直流功率提升 的信号，并转发给南网罗洞站稳控主站；将南网稳控丰站传送的有关直流功率提 升信号发送给相应厂站( 目前是北郊站、横沥站) ，以进行直流联合调制； ( 4 ) 接收南网罗洞站稳控主站发过来的切负荷命令，按策略表形成相关的切 负荷命令并发至各控制子站； ( 5 ) 具有主网控制功能，根据电网的运行方式和故障情况按主网控制策略表 形成相关的切负荷命令和切负荷数量，并f 发至相关的稳控子站； ( 6 ) 具有区域控制功能，根据电网的运行方式和故障情况按区域控制策略表 形成相关的切负荷命令和切负荷数量，并卜发至所带的各执行站。 3 5 0 0 k v 控制予站 ( 1 ) 监测本站各5 0 0 k v 出线、主变和部分2 2 0 k v 出线的运行工况和故障情 况；收集所属各执行站的可切负荷情况和切负荷执行情况，收集所属各执行站装 置及通信通道的运行状况，并将有关信息上传到控制主站和管理主站； ( 2 ) 接收控制主站发出的切负荷命令，按控制策略表形成相应的切负荷命令 并转发给所属的各执行站； ( 3 ) 具有区域控制功能，根据电网的运行方式和故障情况按区域控制策略表 形成相关的切负荷命令和切负荷数量，并下发至所带的各执行站； ( 4 ) 部分控制子站( 目前是北郊站、横沥站) 还具有向控制主站发( 目前是 罗洞站) 送要求有关直流功率提升信号、接收相应提升信号进行：茸流联合调制的 功能； ( 5 ) 蓄能电厂控制予站还具有检测本厂机组运行工况和故障情况、接收罗洞 控制主站下发的切泵、切机、启动机组发电或加功率指令的功能。 4 2 2 0 k v 切负荷执行站 ( 1 ) 检测有关2 2 0 k v 线路、主变的运行工况和故障情况，检测本站可切负 荷情况和运行状态，并将信息上传到上级控制子站； ( 2 ) 接收上级控制子站发来的切负荷命令，根据可切负荷情况正确切除适量 负荷，以实施稳控措施； ( 3 ) 具有旁路开关代供2 2 0 k v 、1 1 0 k v 线路、主变时，二次电流回路自动切 换功能； ( 4 ) 具有检测2 2 0 k v 线路、主变过电流或三跳切负荷、低频低压自动减载 等就地功能。 华南理工大学工程硕士学位论文 图2 1 2 广东电网安稳控制系统总体功能结构 f i g 2 - 1 2g e n e r a lf u n c t i o n a lf r a m e w o r ko fs a f e t ya n d s t a b i l i t yc o n t r o ls y s t e mo fg u a n g d o n gg r i d 2 1o 本章小结 本章对分析了安稳系统的构成和功能，包括分析了硬件的基本构成、软件的 基本构成、控制策略表的制订与查找，针对分布式同步相量测量装置，阐述了系 统交流电压、电流回路的主要接线情况，站间主要通信内容、安稳系统控制策略 原则及功能都有比较完整的述及。 第二章安稳系统的逻辑 3 1 故障逻辑 第三章安稳系统的逻辑 3 1 1 功能概述 1 本站主要控制功能： ( 1 ) 5 0 0 k v 线路故障判别及措施；( 2 ) 2 2 0 k v 线路故障判别及措施；( 3 ) 主 变故障判别及措施。 2 主要措施包括： ( 1 ) 木站出口：a 仅做故障信号用无本地出口； ( 2 ) 远方功能：a 接受罗洞命令；b 向各执行站发命令。 3 ，1 2 判别依据 1 元件投停判据 ( 1 ) 只使用电气量判别 三相电压平均值大于u l s 时用功率判断 否则判为停； 三相电压平均值小于u l s 时用电流判断 则判为停； 即功率绝划值大于p s 3 时判为投 即两相电流大于i s l 时判为投，否 ( 2 ) 有压板投入 线路之前无故障发生，且有电压则判线路投运，无电压判线路三相p t 断线， 闭锁该线路的所有判断功能。 线路之前有故障发生，则判线路停运并报不一致告警，直到运行人员退出压 板。 ( 3 ) 无压板投入 利用电气量判别投停，如果判出线路投运，则同时发不一致异常告警，但不 闭锁该元件的所有功能。 ( 4 ) 主变投停判别 同上。 2 启动判断 ( 1 ) 电流突变量启动( 进入( 1 ) ，( 2 ) 之一方可判断跳闸故障) a 、i = i k j k 一】2 华南理工大学工程硕士学位论文 b 、i il i s 任意一相连续三次满足上式则进入启动状态。 ( 2 ) 功率突变量启动( 进入( 1 ) ，( 2 ) 之一方可判断跳闸故障) a 、p = p t p t 0 2 s b 、l pl p s 连判三次满足上式则进入启动状态。 ( 3 ) 过电流启动( 只有进入此才可判断过载) 有两相电流大于定值i 卣且持续时间大于t 自 3 故障判断 ( 1 ) 单相瞬时故障： a 突变量启动； b 至少有一相电流增加且当前电流与启动前0 2 秒的电流差大于i s 3 ； c 至少有一相电压降低且当前电压与启动前o 2 秒的电压差大于u s l ； d 有一相跳闸信号，并在1 5 毫秒内查不到其它相跳闸信号，则判为单相瞬 时故障。 ( 2 ) 单相永久故障： a 突变量启动； b 至少有一相电流增加且当前电流与启动前o 2 秒的电流差大于i s 3 ； c 至少有一相电压降低且当前电压与启动前0 2 秒的电压差大于u s l ； d 在重合闸时间内只检测到一相跳闸信号； e 在重合闸时间以后又检测到三相跳闸信号。 ( 3 ) 相问故障： a 突变量启动； b 至少有两相电流增加且当前电流与启动前0 2 秒的电流差大于i s 3 ； c 至少有两相电压降低且当前电压与启动前o 2 秒的电压差大于u s l ； d 至少有两相跳闸信号； e 两相或三相跳闸信号之间的时间差小于重合闸时间定值t c h z 。 ( 4 ) 无故障跳： a 突变量启动； b p 0 2 sl p s l ： c ip ti t c h 后有两相l 并记录时问l 有一相电压降低跳闸信号 【一 图3 2 单永故障 f i g 3 2s i n g l e - p h a s ep e r m a n e n tf a u l t 3 2 3 相问故障 相问故障的判别逻辑框图如下： 图3 - 3 相间故障 f i g 3 - 3m u l t i - p h a s ef a u l t 3