基于热备用线路的联合备用电源投入方法与流程
本发明涉及一种基于热备用线路的联合备用电源投入方法，属于电力输配控制技术领域。
背景技术：
随着城市建设的推进和电网结构的改善，110kv及以下变电站高低压侧普遍采用电缆线路供电，造成容性无功越来越大。一方面，大部分市区变电站由于投运时间长、间隔数量已饱和导致缺乏电抗器，无法吸收多余的容性无功；另一方面，新上的电抗器存在设备缺陷频发、运行噪声扰民等受内、外部因素制约无法运行。更严重的是电网在节假日低负荷期间无功倒送的现象普遍存在，导致功率因数明显降低、局部电网地区电压偏高(电网运行表明110kv电缆线路产生的容性无功功率为1mvar/km)，增大了无功损耗，加速了设备绝缘老化，降低了供电能力，影响了电网运行的经济性和安全性。
分析发现：电压等级越高的电缆线路产生的容性无功越大，将进一步抬高局部电网运行电压。针对采用110kv电缆线路供电，电网运行方式要求：110kv变电站采用1回线路供电、1回线路热备用的运行方式，来减少110kv电缆线路供电产生的无功功率对电网运行电压偏高运行带来的影响。然而这种运行方式将影响110kv变电站供电可靠性。因此，必须安装备自投装置来弥补110kv变电站供电可靠性。本发明针对目前城市电网电缆线路大量使用后对电网造成无功倒送过大的影响，导致局部地区电压偏高，提出一种基于热备用线路的联合备用电源投入方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于热备用线路的联合备用电源投入方法，解决大部分变电站容性无功过高和电网无功倒送的问题。本发明采用基于热备用线路的联合备用电源投入方法，既能解决变电站容性无功过高，改善变电站电压水平，提升电网整体运行水平；又能有效避免主供线路永久故障时大面积停电事故的发生，实现电网自愈，提高供电可靠性。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种基于热备用线路的联合备用电源投入方法，应用于以下线路：
110kv的线路1两端分别接在220kv变电站a站的110kv正母线，以及110kv变电站c站的ⅰ段母线，110kv的线路1与a站的110kv正母线相连的电源侧装设第四断路器4dl，线路1与110kv变电站c站的ⅰ段母线相连的负荷侧装设有第一断路器1dl；110kv的线路2两端接在220kv变电站a站的110kv副母线，以及110kv变电站c站的ⅱ段母线，线路2与220kv变电站a站的110kv副母线相连的电源侧装设有第五断路器5dl，线路2与110kv变电站c站的ⅱ段母线相连的负荷侧装设有第二断路器2dl；110kv变电站c站的ⅰ段母线、ⅱ段母线之间装设有第三断路器3dl；a站和c站110kv侧均装有备用电源自动投入装置，a站和c站有两种运行方式，包括运行方式一、运行方式二；基于热备用线路的联合备用电源投入方法包括：
1.c站备自投动作逻辑：
1.1c站运行方式一备自投动作逻辑：
控制过程1：c站备自投装置放电条件如下：
(1)手动分开第一断路器1dl；
(2)手动分开第二断路器2dl；
(3)手动分开第三断路器3dl；
(4)手动合上第一断路器1dl；
(5)手动合上第二断路器2dl；
(6)手动合上第三断路器3dl；
(7)c站2号主变压器差动保护或ⅱ段母线母差保护动作；
当上述任一条件满足时，c站备自投装置立即彻底放电；
控制过程2：c站备自投装置充电条件如下：
(1)c站ⅰ段母线有电压；
(2)c站ⅱ段母线有电压；
(3)第一断路器1dl在合闸位置，合闸位置代指断路器在运行状态，即断路器两侧隔离开关在合闸位置，断路器本身在合闸位置，下同；
(4)第二断路器2dl在分闸位置，分闸位置代指断路器在热备用状态，断路器两侧隔离开关在合闸位置，断路器本身在分闸位置，下同；
(5)第三断路器3dl在合闸位置；
当上述所有充电条件均满足且任一放电条件不满足时，c站备自投装置经充电延时后完成备自投充电控制，延时时间为t1；
控制过程3：第一断路器1dl的跳闸控制条件如下：
(1)c站备自投装置充电控制完成；
(2)第一断路器1dl在合闸位置；
(3)c站ⅰ段母线无电压；
(4)第一断路器1dl无电流；
当上述条件均满足时，经过延时时间t2，启动第一断路器1dl跳闸控制，同时输出第一断路器1dl跳闸启动动作信号；
控制过程4：第二断路器2dl的合闸控制条件如下：
条件a.
(1)c站备自投装置充电控制完成；
(2)第一断路器1dl由合闸位置到分闸位置，由合闸位置到分闸位置代指断路器由运行状态转至热备用状态，即断路器两侧隔离开关仍在合闸位置，断路器本身由合闸位置转为分闸位置，下同；
(3)线路2有电压；
(4)第二断路器2dl在分闸位置；
当上述条件全部满足时，经过延时时间t3，启动第二断路器2dl合闸控制；
或者条件b.
(1)第一断路器1dl跳闸启动动作信号；
(2)线路2有电压；
(3)第二断路器2dl在分闸位置；
当上述条件全部满足时，经过延时时间t3，启动第二断路器2dl合闸控制；
1.2c站运行方式二备自投动作逻辑：
控制过程1：c站备自投装置放电条件如下：
(1)手动分开第一断路器1dl；
(2)手动分开第二断路器2dl；
(3)手动分开第三断路器3dl；
(4)手动合上第一断路器1dl；
(5)手动合上第二断路器2dl；
(6)手动合上第三断路器3dl；
(7)c站1号主变压器或ⅰ段母线母差保护动作；
当上述任一条件满足时，c站备自投装置立即彻底放电；
控制过程2：c站备自投装置充电条件如下：
(1)c站ⅰ段母线有电压；
(2)c站ⅱ段母线有电压；
(3)第一断路器1dl在分闸位置；
(4)第二断路器2dl在合闸位置；
(5)第三断路器3dl在合闸位置；
当上述所有充电条件均满足且任一放电条件不满足时，c站备自投装置经充电延时后完成备自投充电控制，延时时间为t1；
控制过程3：第二断路器2dl的跳闸控制条件如下：
(1)c站备自投装置充电控制完成；
(2)第二断路器2dl在合闸位置；
(3)c站ⅱ段母线无电压；
(4)第二断路器2dl无电流；
当上述条件均满足时，经过延时时间t2，启动第二断路器2dl跳闸控制，同时输出第二断路器2dl跳闸启动动作信号；
控制过程4：第一断路器1dl的合闸控制条件如下：
条件a.
(1)c站备自投装置充电控制完成；
(2)第二断路器2dl由合闸位置到分闸位置；
(3)线路1有电压；
(4)第一断路器1dl在分闸位置；
当上述条件全部满足时，经过延时时间t3，启动第一断路器1dl合闸控制；
或者条件b.
(1)第二断路器2dl跳闸启动动作信号；
(2)线路1有电压；
(3)第一断路器1dl在分闸位置；
当上述条件全部满足时，经过延时时间t3，启动第一断路器1dl合闸控制；
2.a站备自投动作逻辑
2.1a站运行方式一备自投动作逻辑
控制过程1：a站备自投装置放电条件如下：
(1)手动分开第四断路器4dl；
(2)手动分开第五断路器5dl；
(3)手动合上第四断路器4dl；
(4)手动合上第五断路器5dl；
(5)a站副母线母差保护动作；
当上述任一条件满足时，a站备自投装置立即彻底放电；
控制过程2：a站备自投装置充电条件如下：
(1)a站正母线有电压；
(2)a站副母线有电压；
(3)第四断路器4dl在合闸位置；
(4)第五断路器5dl在分闸位置；
当上述所有充电条件均满足且任一放电条件不满足时，a站备自投装置经充电延时后完成备自投充电控制，延时时间为t1；
控制过程3：第四断路器4dl的跳闸控制条件如下：
条件a.
(1)a站备自投装置充电控制完成；
(2)电源线路1保护动作；
当上述条件全部满足时，经过延时时间t4，启动第四断路器4dl跳闸控制，同时输出第四断路器4dl跳闸启动动作信号；
或者条件b.
(1)a站备自投装置充电控制完成；
(2)a站正母线差动保护动作；
当上述条件全部满足时，经过延时时间t4，启动第四断路器4dl跳闸控制，同时输出第四断路器4dl跳闸启动动作信号；
或者条件c.
(1)a站备自投装置充电控制完成；
(2)a站正母线无电压；
(3)第四断路器4dl无电流；
当上述条件全部满足时，经过延时时间t4，启动第四断路器4dl跳闸控制，同时输出第四断路器4dl跳闸启动动作信号；
控制过程4：第五断路器5dl的合闸控制条件如下：
条件a.
(1)a站备自投装置充电控制完成；
(2)第四断路器4dl由合闸位置到分闸位置；
(3)a站副母线有电压；
(4)第五断路器5dl在分闸位置；
当上述条件全部满足时，经过延时时间t5，启动第五断路器5dl合闸控制；
或者条件b.
(1)第四断路器4dl跳闸启动动作信号；
(2)a站副母线有电压；
(3)第五断路器5dl在分闸位置；
当上述条件全部满足时，经过延时时间t5，启动第五断路器5dl合闸控制。
2.2a站运行方式二备自投动作逻辑
控制过程1：a站备自投装置放电条件如下：
(1)手动分开第四断路器4dl；
(2)手动分开第五断路器5dl；
(3)手动合上第四断路器4dl；
(4)手动合上第五断路器5dl；
(5)a站正母线母差保护动作；
当上述任一条件满足时，a站备自投装置立即彻底放电；
控制过程2：a站备自投装置充电条件如下：
(1)a站正母线有电压；
(2)a站副母线有电压；
(3)第四断路器4dl在分闸位置；
(4)第五断路器5dl在合闸位置；
当上述所有充电条件均满足且任一放电条件不满足时，a站备自投装置经充电延时后完成备自投充电控制，延时时间为t1
控制过程3：第五断路器5dl的跳闸控制条件如下：
条件a.
(1)a站备自投装置充电控制完成；
(2)电源线路2保护动作；
当上述条件全部满足时，经过延时时间t4，启动第五断路器5dl跳闸控制，同时输出第五断路器5dl跳闸启动动作信号：
或者条件b.
(1)a站备自投装置充电控制完成；
(2)a站副母线差动保护动作；
当上述条件全部满足时，经过延时时间t4，启动第五断路器5dl跳闸控制，同时输出第五断路器5dl跳闸启动动作信号；
或者条件c.
(1)a站备自投装置充电控制完成；
(2)a站副母线无电压；
(3)第五断路器5dl无电流；
当上述条件全部满足时，经过延时时间t4，启动第五断路器5dl跳闸控制，同时输出第五断路器5dl跳闸启动动作信号；
控制过程4：第四断路器4dl的合闸控制条件如下：
条件a.
(1)a站备自投装置充电控制完成；
(2)第五断路器5dl由合闸位置到分闸位置；
(3)a站正母线有电压；
(4)第四断路器4dl在分闸位置；
当上述条件全部满足时，经过延时时间t5，启动第四断路器4dl合闸控制；
或者条件b.
(1)第五断路器5dl跳闸启动动作信号；
(2)a站正母线有电压；
(3)第四断路器4dl在分闸位置；
当上述条件全部满足时，经过延时时间t5，启动第四断路器4dl合闸控制。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
前述基于热备用线路的联合备用电源投入方法，其中有电压的判定方法如下：
有电压判定阀值uzd按本变电站母线额定电压的70％～75％整定，即
uzd＝(0.7～0.75)ue(1)
(1)式中，ue为变电站母线额定电压，当母线电压大于uzd时为有电压；
其中无电压的判定方法如下：无电压判定阀值uzd按本变电站母线额定电压的30％～60％整定，即
uzd＝(0.3～0.6)ue(2)
(2)式中，ue为备自投装置所在变电站母线额定电压，当母线电压小于uzd为无电压；
其中无电流的判定方法如下：
无电流判定阀值按最小负荷电流整定，当电流小于最小负荷电流时判定为无电流。
前述基于热备用线路的联合备用电源投入方法，其中：
备自投充电装置的延时时间t1取10～20s；
延时时间t4按躲过线路电源侧ii段保护启动时间整定，即
(3)式中，
延时时间t2与延时时间t4配合，即
t2＝t4+δt(4)
(4)式中，δt为级差，取0.3～0.5s；
为保障备自投装置动作的可靠性，考虑装置内部逻辑及接点时间响应的不同，延时时间t5取短延时，为0.03～0.05s；
延时时间t3与延时时间t5配合，即
t3＝t5+δt(5)
(5)式中，δt为级差，取0.3～0.5s。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.解决变电站容性无功过高和电网无功倒送的问题，改善了变电站电压水平，防止局部电网电压过高，提升了电网整体运行水平。
2.降低了设备损耗和绝缘老化，提升了变电站主设备的运行效率，提高了变电站功率因数，提升了电网运行的经济性。
3.有效避免主供线路永久故障时大面积停电事故的发生，实现电网自愈，提高了供电可靠性。
4.本发明可作为电网特殊运行方式的技术保障，极大提升了特殊运行方式下的安全风险管控，促进电网安全稳定运行。
附图说明
图1为a站备自投动作逻辑，其中图1(a)为a站运行方式一备自投动作逻辑，图1(b)为a站运行方式二备自投动作逻辑；
图2为c站备自投动作逻辑，其中图2(a)为c站运行方式一备自投动作逻辑，图2(b)为c站运行方式二备自投动作逻辑；
图3为c站为110kv变电所内桥一次主接线图的输变电网络图；
图4为c站为110kv变电所单母线分段一次主接线图的输变电网络图；
图1和图2中符号说明如下：
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图3、4所示，本发明中c站满足下列一次主接线：
(1)110kv变电所110kv内桥一次主接线；
(2)110kv变电所110kv单母线分段一次主接线。
本发明的方法所应用的输配电网络为两条110kv线路、一座220kv变电站a和一座110kv变电站c，包括：
(1)110kv线路1、110kv线路2，均来自同一变电站a；(2)110kv线路1分别接在220kva站110kv正母线和110kvc站ⅰ段母线，线路1电源侧有第四断路器4dl、电流互感器ct4，线路1负荷侧有第一断路器1dl、电流互感器ct1；(3)110kv线路2分别接在220kva站110kv副母线和110kvc站ⅱ段母线，线路2电源侧有第五断路器5dl、电流互感器ct5，线路2负荷侧有第二断路器2dl、电流互感器ct5；(4)a站110kv正母线上接有电压互感器pt3，110kv副母线上接有电压互感器pt4；(5)c站110kvⅰ段母线上接有电压互感器pt1，110kv副母线上接有电压互感器pt2，两段母线之间有电流互感器ct和分段(内桥)断路器3dl；(6)a站和c站110kv侧均装有备用电源自动投入装置。
针对上述输配电网络，如何实现基于热备用线路的联合备用电源投入方法，下面给出本发明方法的实施例(以图1和图2为例)：
1、运行方式一
1.1准备阶段
1.1.1a站准备阶段
对于a站，4dl在合闸运行状态、5dl在热备用状态，检测正母线电压正常、副母线电压正常时，a站备自投装置充电，不满足条件时则立即彻底放电。
1.1.2c站准备阶段
对于c站，1dl和3dl在合闸运行状态、2dl在热备用状态，检测ⅰ母线电压正常、ⅱ母线电压正常时，c站备自投装置充电，不满足条件时则立即彻底放电。
1.2动作过程
1.2.1a站事故、失电、操作情况
(1)a站线路1保护动作
当a站发生线路1保护动作(全线电缆线路的重合闸一般停用)时，4dl跳闸，线路1失电。检测a站备自投装置充电完成、4dl由合闸状态到分闸(或4dl跳闸信号已发出)和a站副母线有电压，延时t5后合闸5dl，线路2开始带电。
c站备自投装置充电完成，检测到c站ⅰ段母线无电压且1dl无电流后，延时t2后启动1dl跳闸。当1dl跳闸启动动作信号已发出的同时检查线路2有电压，延时t3后合闸2dl。或检测c站备自投装置充电完成、1dl由合闸状态到分闸和c站线路2有电压，延时t3后合闸2dl，c站恢复至110kv线路2供电。
(2)a站4dl偷跳
当a站发生4dl偷跳时，线路1失电。检测a站备自投装置充电完成、4dl由合闸状态到分闸和a站副母线有电压，延时t5后合闸5dl，线路2开始带电。
c站备自投装置充电完成，检测到c站ⅰ段母线无电压且1dl无电流后，延时t2后启动1dl跳闸。当1dl跳闸启动动作信号已发出的同时检查线路2有电压，延时t3后合闸2dl。或检测c站备自投装置充电完成、1dl由合闸状态到分闸和c站线路2有电压，延时t3后合闸2dl，c站恢复至110kv线路2供电。
(3)a站正母线失电
当a站正母线由于上级电网原因造成失电时，检测a站备自投装置充电完成、a站正母线无电压且4dl无电流后，延时t4后跳闸4dl。当4dl跳闸启动动作信号已发出的同时检查副母线有电压，延时t5后合闸5dl。
c站备自投装置充电完成，检测到c站ⅰ段母线无电压且1dl无电流后，延时t2后启动1dl跳闸。当1dl跳闸启动动作信号已发出的同时检查线路2有电压，延时t3后合闸2dl。或检测c站备自投装置充电完成、1dl由合闸状态到分闸和c站线路2有电压，延时t3后合闸2dl，c站恢复至110kv线路2供电。
(4)a站正母线母差保护动作
当a站正母线母差保护动作时，4dl跳闸。检测a站备自投装置充电完成、4dl由合闸状态到分闸(或4dl跳闸信号已发出)和a站副母线有电压，延时t5后合闸5dl，线路2开始带电。
c站备自投装置充电完成，检测到c站ⅰ段母线无电压且1dl无电流后，延时t2后启动1dl跳闸。当1dl跳闸启动动作信号已发出的同时检查线路2有电压，延时t3后合闸2dl。或检测c站备自投装置充电完成、1dl由合闸状态到分闸和c站线路2有电压，延时t3后合闸2dl，c站恢复至110kv线路2供电。
(5)a站副母线母差保护动作
当a站副母线母差保护动作时，则a站备自投装置立即彻底放电。
(6)手动分开4dl
当手动分开4dl时，则a站备自投装置立即彻底放电。
(7)手动合上5dl
当手动合上5dl时，则a站备自投装置立即彻底放电。
1.2.2c站事故、失电、操作情况
(1)c站1dl偷跳
当c站发生1dl偷跳时，检测c站备自投装置充电完成、1dl由合闸状态到分闸和线路2有电压，延时t3后合闸2dl。
(2)1号主变(i段母线)差动保护动作
c站内桥接线时1号主变差动保护动作或单母线分段接线时i段母线差动保护动作，检测c站备自投装置充电完成、1dl由合闸状态到分闸和线路2有电压，延时t3后合闸2dl。
(3)2号主变(ⅱ段母线)差动保护动作
c站内桥接线时2号主变差动保护动作或单母线分段接线时ⅱ段母线差动保护动作，则c站备自投装置立即彻底放电。
(4)手动分开1dl
当手动分开1dl时，则c站备自投装置立即彻底放电。
(5)手动分开3dl
当手动分开3dl时，则c站备自投装置立即彻底放电。
(6)手动合上2dl
当手动合上2dl时，则c站备自投装置立即彻底放电。
2、运行方式二
2.1准备阶段
2.1.1a站准备阶段
对于a站，5dl在合闸运行状态、4dl在热备用状态，检测副母线电压正常、正母线电压正常时，a站备自投装置充电，不满足条件时则立即彻底放电。
2.1.2c站准备阶段
对于c站，2dl和3dl在合闸运行状态、1dl在热备用状态，检测ⅰ段母线电压正常、ⅱ段母线电压正常时，c站备自投装置充电，不满足条件时则立即彻底放电。
2.2动作过程
2.2.1a站事故、失电、操作情况
(1)a站线路2保护动作
当a站发生线路2保护动作时，5dl跳闸，线路2失电。检测a站备自投装置充电完成、5dl由合闸状态到分闸(或5dl跳闸信号已发出)和a站正母线有电压，延时t5后合闸4dl，线路1开始带电。
c站备自投装置充电完成，检测到c站ⅱ段母线无电压且2dl无电流后，延时t2后启动2dl跳闸。当2dl跳闸启动动作信号已发出的同时检查线路1有电压，延时t3后合闸1dl。或检测c站备自投装置充电完成、2dl由合闸状态到分闸和c站线路1有电压，延时t3后合闸1dl，c站恢复至110kv线路1供电。
(2)a站5dl偷跳
当a站发生5dl偷跳时，线路2失电。检测a站备自投装置充电完成、5dl由合闸状态到分闸和a站正母线有电压，延时t5后合闸4dl，线路1开始带电。
c站备自投装置充电完成，检测到c站ⅱ段母线无电压且2dl无电流后，延时t2后启动2dl跳闸。当2dl跳闸启动动作信号已发出的同时检查线路1有电压，延时t3后合闸1dl。或检测c站备自投装置充电完成、2dl由合闸状态到分闸和c站线路1有电压，延时t3后合闸1dl，c站恢复至110kv线路1供电。
(3)a站副母线失电
当a站副母线由于上级电网原因造成失电时，检测a站备自投装置充电完成、a站副母线无电压且5dl无电流后，延时t4后跳闸5dl。当5dl跳闸启动动作信号已发出的同时检查正母线有电压，延时t5后合闸4dl。
c站备自投装置充电完成，检测到c站ⅱ段母线无电压且2dl无电流后，延时t2后启动2dl跳闸。当2dl跳闸启动动作信号已发出的同时检查线路1有电压，延时t3后合闸1dl。或检测c站备自投装置充电完成、2dl由合闸状态到分闸和c站线路1有电压，延时t3后合闸1dl，c站恢复至110kv线路1供电。
(4)a站副母线母差保护动作
当a站副母线母差保护动作时，5dl跳闸。检测a站备自投装置充电完成、5dl由合闸状态到分闸(或5dl跳闸信号已发出)和a站正母线有电压，延时t5后合闸4dl，线路1开始带电。
c站备自投装置充电完成，检测到c站ⅱ段母线无电压且2dl无电流后，延时t2后启动2dl跳闸。当2dl跳闸启动动作信号已发出的同时检查线路1有电压，延时t3后合闸1dl。或检测c站备自投装置充电完成、2dl由合闸状态到分闸和c站线路1有电压，延时t3后合闸1dl，c站恢复至110kv线路1供电。
(5)a站正母线母差保护动作
当a站正母线母差保护动作时，则a站备自投装置立即彻底放电。
(6)手动分开5dl
当手动分开5dl时，则a站备自投装置立即彻底放电。
(7)手动合上4dl
当手动合上4dl时，则a站备自投装置立即彻底放电。
2.2.2c站事故、失电、操作情况
(1)c站2dl偷跳
当c站发生2dl偷跳时，检测c站备自投装置充电完成、2dl由合闸状态到分闸和线路1有电压，延时t3后合闸1dl。
(2)2号主变(ii段母线)差动保护动作
c站内桥接线时2号主变差动保护动作或单母线分段接线时ii段母线差动保护动作时，检测c站备自投装置充电完成、2dl由合闸状态到分闸和线路1有电压，延时t3后合闸1dl。
(3)1号主变(ⅰ段母线)差动保护动作
c站内桥接线时1号主变差动保护动作或单母线分段接线时ⅰ段母线差动保护动作，则c站备自投装置立即彻底放电。
(4)手动分开2dl
当手动分开2dl时，则c站备自投装置立即彻底放电。
(5)手动分开3dl
当手动分开3dl时，则c站备自投装置立即彻底放电。
(6)手动合上1dl
当手动合上1dl时，则c站备自投装置立即彻底放电。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
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