VQC技术使用说明书.doc

NSA3000自动电压无功控制一、VQC对电力系统的意义电压的稳定对于保证国民经济的生产，延长生产设备的使用寿命有着重要的意义，而减少无功在线路上的流动，降低网损经济供电又是每一供电部门的目标，因此变电站随着负荷的波动对其电压与无功调节需求往往很频繁，如果由人进行调节干预，则一方面增加值班员的负担，另一方面靠人去判断操作很难做到调节的合理性。随着变电站的综合自动化能力的提高，系统的采样精度与信号响应速度均有很大的改善，各种方式接入的信号范围较以往系统有很大的扩展，因此在现有的当地监控系统中，用软件模块的控制来实现电压与无功的自动调节理论上所需的条件已具备。二、运行环境及调节原理该VQC模块是运行在NSA3000后台监控系统中，使用NSA3000监控系统的实时数据作为动作判据，并可将发出的信号和改变的数据填写入实时的数据库中，可记录或做对于变电站来讲，为了使电压与无功达到所需的值，通常采用改变主变分接头档位和投切电容器组来改变系统的电压和无功。分接头的变化不仅对电压有影响，而且对无功也有一定的影响，同样电容器组的投切对无功影响的同时也对电压起着一定的影响。在很多地方供电系统中，不是考虑无功而是考虑功率因数作为调节依据。实际上，可以根据当时的有功功率换算出无功的控制范围，在处理原理上本质是一样的，只不过无功的上下限范围是始终是动态变化的范围在实际应用中，主变分节头调节主要用于电压的调节，电容器的投切主要用于无功的调节同时也用于电压的调节。下面让我们以一台变压器来分析一下各种情况下的电压与无功调节方式。电压(U)取值于主变的变低侧母线线电压。无功(Q)取值于主变的变高侧无功。U分接头上调 调节前分接头下调Q图1 分接头调节对U及Q的影响趋势图2.1分节头调节原理(见图1)分接头上调后U将变大，Q将变大分接头下调后U将变小，Q将变小2.2电容器投切原理(见图2)投入电容器后Q将变小，U将变大退出电容器后Q将变大，U将变小2.3调节策略(见图3)每个指向正常区域的箭头代表一种调节方案U投入电容器调节前 退出电容器Q图 2 电容器投切对U及Q的影响趋势 U Qu Qq 区域 1 区域2 区域 3 区域 4 区域 5 U上限 Uu 区域6 区域 7 Uq 区域 8 区域 9 区域 10 Uu Uq 区域 11 区域 12 U下限 区域 13 区域 14 区域 15 区域16 区域 17 Qq Qu Q下限 Q上限 Q图 3 运行控制区域图说明：Uu 分节头调节一档引起的电压最大变化量Uq 投切一组电容器引起的电压最大变化量Qu 分节头调节一档引起的无功最大变化量Qq 投切一组电容器引起的无功最大变化量VQC调节方式分以下几种：1 只调电压2 只调无功3 电压优先(当电压与无功不能同时满足要求时，优先保证电压正常)4 无功优先(当电压与无功不能同时满足要求时，优先保证无功正常)5 综合考虑(当电压与无功不能同时满足要求时，保持现状)对于只调电压和只调无功的系统，调节方式较为简单，这里不讨论，以下就第3第4第5调节方式具体讨论调节对策。在有些变电站，由于设备方面的原因，调电压时，需要优先电容器动作，以下调节策略考虑到在电容器优先的方式不同的策略。各个区域的调节策略如下:区域1: U越上限， Q越下限。调节对策：退出电容器 备用方案：分接头下调(电压优先方式)区域2: U越上限， Q正常偏小。调节对策：退出电容器 备用方案：分接头下调(电压优先方式)区域3: U越上限，Q正常。调节对策：分接头下调 或退出电容器(电容器优先) 备用方案：退出电容器 或分接头下调(电容器优先)区域4: U越上限， Q正常偏大。调节对策：分接头下调 备用方案：退出电容器(电压优先方式)区域5: U越上限， Q越上限。调节对策：分接头下调 备用方案：退出电容器(电压优先方式) 或投入电容器(无功优先方式)区域6: U正常偏大，Q越下限。调节对策：退出电容器区域7: U正常偏大，Q越上限。调节对策：分接头下调 备用方案：投入电容器(无功优先方式)区域8: U正常， Q越下限。调节对策：退出电容器区域9: U正常， Q正常。一切正常，保持现状区域10: U正常， Q越上限。调节对策：投入电容器区域11: U正常偏小，Q越下限。调节对策：分接头上调 备用方案：退出电容器(无功优先方式)区域12: U正常偏小，Q越上限。调节对策：投入电容器区域13: U越下限， Q越下限。调节对策：分接头上调 备用方案：退出电容器(无功优先方式) 或投入电容器(电压优先方式)区域14: U越下限，Q正常偏小。调节对策：分接头上调 备用方案：投入电容器(电压优先方式)区域15: U越下限，Q正常。调节对策：分接头上调 或投入电容器(电容器优先) 备用方案：投入电容器 或分接头上调(电容器优先)区域16: U越下限，Q正常偏大。调节对策：投入电容器 备用方案：分接头上调(电压优先方式)区域17: U越下限，Q越上限。调节对策：投入电容器 备用方案：分接头上调(电压优先方式)越限判定有两种方式：A. 取平均值系统在设定的时间内计算U与Q的平均值，以平均值来判定U与Q的当前运行区域，当调节对策无法实现时(有时可能无电容器可用或分节头档位已调到极限位置等闭锁情况)，启用备用方案。B. 智能方式系统在设定的时间内，计算分接头或电容器的累积动作值，若动作值达到给定的限值，则VQC动作。在计算动作值时，考虑到了加权处理，即正常越限相应的动作值加10，当运行值超出限值很多时，则相应的动作值增加量应超过10，同样，当运行值离越限值差很多则累计的动作值相应减少一点，当运行值向相反方向越限时，则累计权值为0。(具体的增加量和减少量，视各个变电所情况而定，参数可人为设定)。三、VQC控制程序设计在NSA3000后台监控系统中，电压与无功自动调节是作为一个相对独立的软件模块而存在，它可以由远方调度下发YK命令来启动，也可以由后台人为启动。在实际应用中，一个变电站往往有两台甚至三台主变，每台主变有可能是两卷变或三卷变，而一台主变一侧对应的母线有可能不止一条，因此在程序设计中，有以下几个原则： 1. 以一条母线为单元来考虑电压与无功的自动调节。多条母线则有多个电压与无功的自动调节子模块。2. 在监控系统中提供一个“VQC”YX接点和一个“VQC”启动遥控号。“VQC”YX状态作为当地VQC功能启动信号。远方调度下发“VQC”的遥控命令来控制当地的VQC功能的投退。“VQC”YX信号的具体实现方法：修改监控系统的总控软件，总控单元收到远方对某一个特定的遥控号进行跳合时，直接在自己的YX库中产生一个虚拟的YX状态。具体遥控号在VqcYkTab.tab文件中配置，后文有详细说明（详见第17页）。3. 考虑U与Q在一天不同时段和一年不同季节中上下限值的不同。4. U与Q有一个上下限闭锁值，超出闭锁范围停止调节。5. 两段母线并列运行时，应检查两段母线的电压测量误差应在允许范围。6. 多台主变并联运行时，若要调节主变分节头，应同时调节多台主变分节头，尽量保持多台主变分节头的档位一致。7. 一台主变同时带两段母线运行时，连在两段母线的电容器都可以用来投切。8. 当一段母线上有多组电容器、电抗器，每组容量有大小之分，则在使用这些设备时应有一定的次序。9. 在调节过程中，分节头与电容器开关拒动次数超过设定次数则闭锁对该设备的操作。该拒动信号的闭锁必须人为解除，不能自动解除。远方通过遥控相应的请求解除闭锁。10. 分节头与电容器开关一天动作次数有限制，超过次数则闭锁对该设备的操作，每天零点动作次数归零，闭锁自动解除。调节过程中若有多个电容器可用来调节，则优先使用最久未曾动过的电容器。11. 根据采集的信号不同，能够提供三种方式闭锁VQC.1) 遥信与工况状态闭锁遥信闭锁，主要是在系统运行方式发生变化时，根据遥信的变化进行相应闭锁。在很多变电站自动化系统中的各个CPU(包括监控和保护)单元的运行状况能反应到后台，后台VQC系统应能根据运行工况投退变化能闭锁相应VQC调节，例如，采集母线线电压的测量单元发生故障不能通讯，显然此时应闭锁以此电压为参考值的相关VQC调节。2) 遥测值闭锁采样的遥测值大于或小于某值，可闭锁VQC调节。3) 保护信号闭锁在综合自动化系统中，大部分保护信号是以通讯报文形式通知后台，故需增加保护闭锁条件。该闭锁条件应能分清报文中的预告信号与事故信号，只对事故信号进行闭锁，同时闭锁后能够人为解锁。12. 主变分接头开关与电容器开关动作后，有一定的闭锁时间，防止短时间内频繁操作设备。13. 主变分接头开关操作时，有闭锁电流设置，当通过主变的负荷太大或太小时，均可以闭锁对主变分接头开关操作。在闭锁恢复时间内不发闭锁信号直到恢复时间结束。14. 主变分接头开关操作过程中，要进行滑档判断及处理。15. 有完善的登录信息，便于事后分析和统计。16. 对于无人值班站，VQC的当前运行状况能够反映到远方调度。四、系统使用VQC参数文件： .NSA3000initVQCPARAM.*VQC模块执行文件：.NSA3000binVQC.EXEVQC定值和当前的闭锁信息存放的路径： .NSA3000LOGvqc启动后台监控系统，在VQC运行画面上有如下几个菜单“当前厂站设置”、“母线VQC状况选定”、“ 菜单“VQC调节设备的投退”、“选择当前厂站”、“帮助”。菜单“母线VQC状况选定”用于选择VQC运行画面的中VQC子模块的状态，因为VQC是以母线为对象，故称“母线VQC”。菜单“VQC调节设备的投退”。 用于决定分接头、电容器、电抗器是否参与VQC调节。下拉的菜单中只列出当前母线VQC有关的调节设备。若菜单中显示“允许：XX 参与VQC调节”，表明XX设备已经被禁止参与调节。选中该菜单项后，可以将XX设备用于VQC调节，此时，菜单中显示内容将变为“禁止：XX 参与VQC调节”。在VQC的程序的区域画面下，系统列出了每个设备的“不参与VQC”的状态。注意：通常不要通过这种方式人为将调节设备退出，因为该方式产生的闭锁必须用同样的方式操作才能解锁。通过“远方投退”或“人工解除所有闭锁”都不能使该闭锁解除。VQC系统能自动识出设备的停运检修状态，其生成的闭锁与解锁是自动完成的。菜单“选择当前厂站”用于选择VQC运行画面的厂站显示，这主要用于有多个厂站系统（通常是调度系统）。“当前厂站设置”中有以下几个选项:“参数设置”， “人工解除所有闭锁”，“启动XX变电站VQC运行”，“清除动作次数及越限时间”，“查看VQC动作记录”，“查看VQC定值列表”，“查看统计报表”，“退出软件VQC系统”。“参数设置”用于定义当前厂站VQC运行参数。“人工解除所有闭锁”用于解除当前厂站VQC的闭锁。“启动XX变电站VQC运行”在运行时显示“停止某某变VQC运行”或“启动某某变VQC运行”,分别用于退出或投入就地VQC。这里“某某变”为当前厂站的名称。 “清除动作次数及越限时间”用于清除当前厂站的电容器和分接头等的历史动作次数等记录，需注意它还同时了解除当前厂站VQC的闭锁。“查看VQC动作记录”用于查看当前厂站的VQC历史动作记录。“查看定值列表”用于查看当前厂站的VQC的定值。图 4 VQC定值及闭锁信息表五、参数的设置输入信号：是指软件VQC所要用到的后台数据库里的实时的信号量；输出信号：是指软件VQC经过逻辑运算报出的信号或输出的遥测值。51 VQC参数设置选择菜单“当前厂站设置”中的“参数设置”，即可进行VQC参数定义。对于多个厂站的监控系统，要先在菜单“当前厂站设置”中选择当前厂站。如果当前系统不是处于维护员管理状态，将提示输入超级管理口令，口令通过后，弹出一个“VQC参数设置”对话框(图5)。在该对话框中有以下几个设置：图 5 VQC总参数定义n 选定VQC调节方式(五种方式)，选定电容器是否优先分接头动作n 设备使用模式(3种)n “仅监视不调节”被选中，则VQC调节只报警，不实际动作。(类似于遥控出口压板被解除)。n VQC就地启动信号。从状态量库中选择。（为输入信号，带遥控号）n VQC远方启动信号。从状态量库中选择（为输入信号，带遥控号）。“就地启动信号”和“远方启动信号”同时为“1”时，软件VQC才能够投入运行。一般这两个连在同一个遥信输入点上。n VQC总动作信号。为输出信号，VQC动作后发该信号。n VQC运行状态信号。该YX为虚拟YX信号，表示当前VQC投入状况。n VQC远动信息闭锁条件设定。有一个封锁条件满足，整个VQC闭锁。(图10)1) 保护封锁条件设置：从保护索引库中选择，最多可选四个保护单元。2) 遥信封锁条件设置：从状态量库中选择，并设定相应的分合状态，也可以从设备索引库中选择，并设定相应的投退状态。最多可定义8条。3) 遥测封锁条件设置：从模拟量库中选择，并设定相应的判断条件和判断值，最多可定义8条。n 主变设置。设置主变台数，最多六台。每台主变有相应的设置，具体主变设置在后面详细说明。n 调节周期设置(单位：秒)。0 调节周期 ”、“=、=、，前比较两种算式是按浮点数判断，后四种比较算式在判断遥测闭锁条件时，数值是经过四舍五入作为整数来判断的。六、运行程序使用VQC程序在系统开机后即运行。61 观看显示：在程序显示区域中有一个坐标系，以及当前所选母线的U与Q的运行区域图(绿块为当前U与Q所在区域)，若运行区域落在正中间，表明当前所观察母线的UQ正常。正中间区域的上边框是电压的上限，下边框是电压的下限，左边框是无功的下限，右边框是无功的上限。区域图下面的文字，显示目前当前VQC子模块和VQC调节设备运行状况，有分接头和电容器、电抗器的运行状况,若有并列运行的母线，则包括并列运行的VQC设备。在电容器或电抗器的“名称及其它状态”的内容中，若有“首选合”表示VQC系统调节时，若要和电容器或电抗器，将首先选择该设备合闸，若有“首选跳” 首先选择该设备跳闸。“yk:”后跟的是设备遥控号。区域图右面文字是当前的动作值及越限时间统计。62 封锁产生与解除：VQC系统正常运行过程中，根据预先设定的闭锁条件，闭锁的产生与解除均是自动进行。当发生分节头开关或电容器开关调节拒动时，或相应的保护设备发出告警信号时，VQC将永远闭锁对相应的分接头或电容器的调节。若要解除该封锁，选择菜单“当前厂站设置”的“人工解除所有闭锁”。远方或后台都可以通过遥控的方式来解除相应的VQC闭锁信号。注意：若远方将VQC系统退出一次后再将其投入，则也将解除所有封锁。当分节头开关或电容器开关的拒动闭锁产生后，若人为的调节分接头或电容器成功，该封锁也将自动解除。23七、软件VQC与总控单元的联系在总控单元里要用到的配置文件VqcStat.tab文件是用来存储软件VQC的投退信息，在总控掉电重起后读取该文件得到投退信息，自动读取该状态写入实时遥信库中，在每次投退VQC的各功能模块时，总控单元会自动打开该文件存储当前信息。该文件可以不要下到总控里，总控会自动生成。VqcYkTab.tab文件下到电子盘的NSA目录下，文件里第一个参数为序号023，第二个参数为遥控点号，该文件必须要下到总控的NSA目录下。遥控点号一般设在该站的最后一台保护或测控装置上，只是为了有一个遥控返校，好投退VQC的各功能模块。在comm.cpp文件里的ScadaZYkProc函数里处理该48个遥信的状态。在main.cpp文件里（Lib.AlarmYxNum=Lib.AlarmYxNum+48;/VQC YX 48）的48个遥信点就是在数据库的直流和消弧后面紧接的遥信点。见附表一。后台NSA3000init下的两个文件To3100cyx.INI文件里把定义在后台数据库的遥信量（实遥信或虚遥信）转到总控的实时库里，可以任意转发到调度。To3100cyc.INI文件里把定义在后台数据库的遥测量转到总控的实时库遥测里，可以任意转发到调度。通过网络9712送到总控单元的taskxt9712任务里，填遥测和遥信库。注意：若变电站为双后台，VQC系统只能在其中一台运行！1在VQC参数设置的第一对话框中的“单位量纲”设置中，设置该系统采用的单位，选好此页后以下页面中出现的单位均会自动以此保持一致。2分接头和电容器的闭锁在恢复时间内不报闭锁信号，恢复时间过后，该有其他闭锁就有闭锁报警信号，没有其他闭锁也就没有闭锁信号的发生。3在主变设置中增加“升档升压变压器”选项，勾上表示“升档升压”，不勾表示“升档降压”，并在程序里加上，分接头动作时判断此条件。4拒动次数按：分接头，电容器，电抗器设备设置，可灵活设置各设备地拒动次数，在程序判断中也用此设置。5.主变并列运行时，增加错档保护，即并列的主变档位差大于设定的并列档位差时，闭锁分接头的调节。界面上报出“错档保护”，同时闭锁分接头的动作，如果档位恢复或主变改为独立运行，则闭锁自动恢复。6.解除闭锁按设备: VQC总的解除闭锁，分接头，电容器独立解除相应设备的闭锁信号。参数设置里均有相应的设置，设置的数据库点号有对应的遥控点号。7.VQC闭锁信息表。在原来查看定值选项中，选中查看闭锁信息，按类型查看，VQC总闭锁，主变闭锁，母线闭锁，电容器闭锁。如图4所示。为了更直观地说明数据库的定义，下面的两各附表，是一个例子，可以参考一下。一个是实遥信表，一个是输出信号的虚遥信表。信号序号信号名称信号逻辑复归方式遥信、遥控1总就地投入VQC1=投入 0=退出遥信、遥控2总远方投入VQC1=投入 0=退出遥信3模块故障闭锁VQC0=正常 1=闭锁，有模块故障自动遥信4并列运行闭锁VQC0=正常，没有并列 1=闭锁，至少2台主变低压侧并列运行自动遥信5遥测异常闭锁VQC0=正常 1=闭锁，指10KV母线电压（Uca）大于11.5KV或小于9KV；或者，主变高侧无功QQmax(非合理范围数值)或QQmin(非合理范围数值)。自动遥信6开关非合状态闭锁VQC0=正常 1=闭锁，变低开关或其刀闸处于分状态自动遥信7档位限制闭锁VQC0=在设定的档位范围内 1=小于下限 或 大于上限 时闭锁发生 当等于下限时，闭锁向下调节，但可向上调节当等于上限时，闭锁向上调节，但可向下调节自动遥信8过载限制闭锁VQC0=正常 1=主变高侧电流大于限值，主变处于重载、过载工作状态自动遥信9滑档闭锁VQC0=正常 1=闭锁，滑档发生或测量故障手动，利用“故障清除”遥信10拒动闭琐VQC0=正常 1=闭锁，拒动发生手动，利用“故障清除”遥信、遥控11VQC故障清除状态变化有效，清除“滑档、拒动”和本回路的所有其它闭琐信号，使其复归遥信12小车分位闭琐VQC0=正常 1=闭锁，电容器小车处于分状态，本电容器退出VQC操作自动遥信13保护闭琐VQC0=正常 1=闭锁，电容器保护动作引起手动，利用“故障清除”遥测14VQC动作次数当日主变升降调节次数、当日电容器投退动作次数，每天过00：00时清零，由动作次数越限引起的闭锁这时候也被复归遥测15VQC工作区域当前主变在九区图（17区）中的位置附表一：VQC实遥信设置PointNoRlNameYxNameYxYkObj4208VQC总投入 1574209VQC总退出 1574210#1主变分接头投入 1584211#1主变分接头退出 1584212#2主变分接头投入 1594213#2主变分接头退出 1594214#3主变分接头投入 1604215#3主变分接头退出 16042161C1参与VQC投入 16142171C1参与VQC退出 16142181C2参与VQC投入 16242191C2参与VQC退出 16242202C1参与VQC投入 16342212C1参与VQC退出 16342222C2参与VQC投入 16442232C2参与VQC退出 16442243C1参与VQC投入 16542253C1参与VQC退出 16542263C2参与VQC投入 16642273C2参与VQC退出 1664228请求解除闭锁VQC信号 16742291#主变分接头解除闭锁 16842301C1解除闭锁 16942311C2解除闭锁 17042322#主变分接头解除闭锁 17142332C1解除闭锁 17242342C2解除闭锁 17342353#主变分接头解除闭锁 17442363C1解除闭锁 17542373C2解除闭锁 176虚遥信设置实例：yxvParamPointNoYxvTypeLockAdrYxvNameRlName000VQC模块故障 100VQC动作总信号 200PT并列报警遥信 300母线并列闭锁VQC 400Yxv4 500Yxv5 600#1主变分接头闭锁状态信号 700#1主变分接头拒动信号 800#1主变请求分接头升 900#1主变请求分接头降 1000#1主变遥测异常闭锁VQC 1100#1主变开关非合状态闭锁VQC 1200#1主变档位限制闭锁VQC 1300#1主变过载限制闭锁VQC 1400#1主变滑档闭锁VQC 1500#1主变滑档