電站自動化同期接線新設(shè)計

 [摘 要] 發(fā)電廠和變電所斷路器的同期操作是電站中頻度最高且要求最嚴(yán)的操作，遺憾的是當(dāng)前我國各類電站90%以上有同期問題的斷路器本應(yīng)實現(xiàn)同期操作自動化的，而至今還是手動同期，或是使用原理極為粗糙的所謂檢同期。究其原因，首先是源于自動同期裝置的功能缺陷，裝置不具備自動識別差頻并網(wǎng)和合環(huán)并網(wǎng)的功能。其次是各級調(diào)度部門忽視了在系統(tǒng)潮流計算的基礎(chǔ)上，向各電站實時下達(dá)合環(huán)點允許合環(huán)操作的電氣參數(shù)定值。此外，還有實現(xiàn)全部斷路器的同期操作自動化將帶來同期接線設(shè)計和布線的復(fù)雜化。為了徹底改變當(dāng)前因同期操作阻滯電站自動化進(jìn)程的局面，我們不僅設(shè)計能自動識別并網(wǎng)性質(zhì)的各類微機(jī)自動同期裝置，而且推出了與之配套的同期裝置自動選線器，從而大大簡化了電站同期接線的設(shè)計、施工，并為實現(xiàn)發(fā)電廠和變電所全部斷路器的操作自動化打下了基礎(chǔ)。本文將著重介紹SID-2X型多同期點共用同期裝置自動選線器的原理及使用，作為設(shè)計部門和運行單位改進(jìn)同期接線設(shè)計的參考。

    SID-2X型選線器是為發(fā)電廠或變電站多個并列點斷路器共用一臺自動同期裝置進(jìn)行同期接線切換而設(shè)計的，選線器可接受上位計算機(jī)（DCS）通過RS-485現(xiàn)場總線發(fā)送的選線控制命令實現(xiàn)并列點的切換，也可接受上位機(jī)一對一的點動開出量控制，完成并列點的切換。如果需要，還可通過一對一的同期開關(guān)（只需一對按鈕式觸點）實施選線控制。選線器的誕生，將大大簡化多并列點共用一臺同期裝置的同期接線設(shè)計，也減少了現(xiàn)場二次線的施工工作量。
　　SID-2X型選線器是為深圳市智能設(shè)備開發(fā)有限公司SID-2系列各類同期裝置配套設(shè)計的，適用于新站設(shè)計或老站改造的發(fā)電廠或變電站。選線器不僅適用于原來按同期小母線集中同期方式設(shè)計的廠、站，也同樣適用于新設(shè)計具有DCS的發(fā)電廠。實現(xiàn)DCS不主張多臺發(fā)電機(jī)共用一臺同期裝置，但并不意味一臺發(fā)電機(jī)的專用同期裝置只服務(wù)于一個并列點（例如機(jī)端斷路器或發(fā)—變組高壓斷路器），而是該臺同期裝置應(yīng)囊括與該臺發(fā)電機(jī)相關(guān)的所有并列點，例如: 機(jī)端斷路器、發(fā)一變組高壓斷路器（如是3/2或 是4/3斷路器接線則涉及兩個斷路器）、高壓廠用母線斷路器及相關(guān)的起備變斷路器等。因此，選線器對實現(xiàn)DCS的發(fā)電機(jī)也是必要的。
　　由于大量同期裝置只是為差頻并網(wǎng)設(shè)計的，例如由發(fā)電機(jī)端斷路器或發(fā)變組高壓側(cè)斷路器并網(wǎng)。但這些同期裝置不能勝任同頻（合環(huán)）并網(wǎng)的操作，而在電站內(nèi)不少斷路器都可能碰上合環(huán)并網(wǎng)的問題，例如發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)中的很多操作都會遇到合環(huán)操作。過去在同期裝置不能勝任的情況下只能請出備自投裝置來完成廠用電的正常操作（開機(jī)前和開機(jī)后的廠用電操作）。而備自投裝置則是用一個毫無道理可言的同期檢查繼電器來回避合環(huán)操作時所遇到的功角問題。是否可以進(jìn)行合環(huán)操作的允許功角需要通過不同運行方式的計算來確定，而不是整定一個一成不變的角度來應(yīng)付。合環(huán)點兩側(cè)的角度是正在運行的另外半環(huán)的功角，理論上可以在0o~90o間，如果用備自投裝置整定的固定角度來限制操作，則必定出現(xiàn)本可以合閘的線路而被閉鎖掉了，或者當(dāng)時不能合閘的線路通過STK開關(guān)退出同期閉鎖繼電器TJJ強(qiáng)行合上后導(dǎo)致保護(hù)誤動或失步而再次跳閘。為此，我們設(shè)計的各類同期裝置都能自動識別它將要操作的斷路器是處在差頻并網(wǎng)還是合環(huán)并網(wǎng)狀態(tài)。如是合環(huán)并網(wǎng)，它將依據(jù)裝置內(nèi)經(jīng)過計算的允許功角定值來決定是否執(zhí)行合閘操作，該定值應(yīng)確保在實行合環(huán)操作后的潮流變化不致導(dǎo)致保護(hù)誤動或失步。如是差頻并網(wǎng)，它將捕捉第一次出現(xiàn)的零相差實施無沖擊同期操作。這比備自投裝置的操作要合理得多和快速得多。
　　因此，我們力主備自投裝置的任務(wù)是事故情況下實現(xiàn)備用電源的快速自動投入，而廠用電系統(tǒng)的正常操作應(yīng)由具備自動識別并列點并網(wǎng)性質(zhì)并有確切允許功角整定值的自動同期裝置來完成。一臺同期裝置供多臺發(fā)電機(jī)共用對中、大型發(fā)電廠是不合理的，一臺同期裝置只管一臺發(fā)電機(jī)的一個同期點也是不合理的，合理的設(shè)計是一臺同期裝置應(yīng)統(tǒng)管與該發(fā)電機(jī)相關(guān)的全部同期點。而對于變電所，多條線路共用一臺同期裝置則在一些情況下是合理的，因線路的操作機(jī)會較少。同期選線器即是為這一目的服務(wù)的。
一、 功能概述
1、 主要功能
1) SID-2X最多具有8（或12）個多路開關(guān)模塊通道對8（或12）個并列點的同期信號進(jìn)行切換;
2) 接受由上位機(jī)（DCS）經(jīng)RS-485總線發(fā)來的選線指令，控制指定的多路開關(guān)進(jìn)行選線操作;
3） 接受由上位機(jī)（DCS）發(fā)來的點動（短暫接通）開關(guān)信號控制指定的多路開關(guān)進(jìn)行選線操作;
4） 在并網(wǎng)過程中，如遇到緊急事件，選線器可接受由上位機(jī)（DCS）發(fā)來的緊急中止同期命令（由開到閉的開關(guān)量）執(zhí)行緊急中止同期操作;
5) 選線器具有自檢功能，可提前預(yù)告多路開關(guān)通道故障狀態(tài);
6) 在選線器上有8（或12）個指示燈指示被選中的多路開關(guān)通道號;
7) 選線器具有閉鎖重選功能，確保每次只選通一路多路開關(guān);
8) 選線器的CPU模塊故障時，可在選線器面板上手動操作8（或12）個帶“唯一性”閉鎖鑰匙的開關(guān)進(jìn)行人工選線操作;
9) 選線器可將切換后的同期電壓作為手動同步的同期表使用，并有接口與手動的調(diào)壓、調(diào)速和合閘按鈕相連，以便在同期裝置故障時實施手動同期操作;
10) 具有RS-485接口，地址碼可在1~99之間設(shè)置，通訊波特率可選300、600、1200、2400、4800、9600;
11) 選線器采用了全封閉和嚴(yán)密的電磁及光電隔離措施，能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境;
12) 選線器供電電源為交直流兩用，能自動適應(yīng)110V、220V交直流電源供電。

2、技術(shù)指標(biāo)
1） 工作電源110～220伏交直流電源均可，功耗不大于30伏安。
2） 抗干擾性能: 符合IEC255
3） 絕緣強(qiáng)度: 弱電回路對地: 500伏50赫1分鐘
強(qiáng)電回路對地: 1500伏50赫1分鐘
強(qiáng)弱電回路間: 1000伏50赫1分鐘
4）工作環(huán)境: 工作溫度: -20oC～50oC
貯存溫度: -10oＣ～60oＣ
相對濕度: 不大于80%

二、 工作原理
選線器由下列部件組成:
1、 微控制器:
其功能如下:
1）接受由上位計算機(jī)（DCS）經(jīng)RS-485總線發(fā)來的選線指令，控制指定的多路開關(guān)進(jìn)行選線操作。
2）接受由上位計算機(jī)（DCS）發(fā)來的點動開關(guān)信號控制指定的多路開關(guān)進(jìn)行選線操作。使用點動（即短暫閉合一下）開關(guān)信號的原因是因同期過程所需時間是不可預(yù)計的，因此啟動同期裝置的命令不能設(shè)置一個固定時間，只能由選線器來保持點動信號，直至并網(wǎng)成功為止。
3）在并網(wǎng)過程中，如發(fā)生緊急事件，上位計算機(jī)（DCS）可發(fā)送一閉合的開關(guān)量給選線