广东220kV标准化备用电源自动投入装置说明书.docx
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广东220kV标准化备用电源自动投入装置说明书
220kV变电站220kV标准化
GFWK-J型智能备用电源自投装置柜
技术及使用说明书
江苏华瑞泰科技股份有限公司
二零一一年元月
目录
1概述1
1.1220kV系统接线图1
1.2对备用电源自动投入装置的要求1
1.3装置应用2
1.4装置特点2
1.4.1装置特点2
1.4.2μCLiunx实时操作系统软件平台3
1.4.3多CPU并行处理体系结构3
1.4.4多通道、多模式的高速通信功能3
1.4.5装置工艺3
2功能实现及具体策略3
2.1装置输入输出量3
2.1.1输入交流信号3
2.1.2开关量输入6
2.1.3开关量输出7
2.2备自投判断策略9
2.2.1.线路基本状态判断9
2.2.2.线路备投判断逻辑10
2.2.3.母联备投判断逻辑12
2.2.4.各元件状态和操作规程说明13
2.3装置闭锁和异常判断14
2.3.1备自投开入闭锁14
2.3.2母线、线路电气量异常告警15
3技术参数16
3.1机柜及环境参数16
3.1.1机柜参数16
3.1.2环境参数16
3.2额定电气参数16
3.3技术指标16
4工作原理17
4.1装置输入模拟量及测量方法17
4.1.1装置输入模拟量17
4.1.2电气量测量计算方法18
5硬件原理及配置19
5.1整体布局19
5.2硬件原理20
5.3硬件配置22
5.5系统外部显示及接口24
5.6硬件特点小结25
6装置显示及界面操作26
6.1显示菜单及参数26
6.1.1首页26
6.1.2“当前状态”菜单26
6.1.3“定值设置”菜单28
6.1.4定值更改及线路改字30
6.1.5“事件记录”菜单32
6.1.6“打印选择菜单”（召唤打印）32
6.1.7“时钟设置”菜单38
6.1.8“整组试验”菜单38
6.1.9“关于本装置”菜单39
6.1.10装置动作后显示及打印40
6.2装置异常信号显示（装置回路自检）40
6.2.1系统异常信号灯状态41
6.2.2装置异常信号灯状态41
7.现场安装调试、运行与维护42
7.1现场安装调试42
7.1.1装置通电前的检查42
7.1.2通电检查和调整42
7.1.3动作特性试验42
7.1.4装置的试运行42
7.2现场运行与维护43
7.2.1投运前应注意的事项43
7.2.2正常运行中的巡视和检查43
7.2.3运行人员进行旁代操作时的注意事项43
7.2.4运行人员进行线路检修压板操作时的注意事项44
7.2.5运行人员进行备自投功能投退压板操作时的注意事项44
7.2.6电网发生事故时，应及时检查装置动作情况44
7.2.7装置出现异常告警时的检查44
7.2.8关于定值修改44
7.2.9装置的定期试验检查45
7.3重点注意事项45
1概述
1.1220kV系统接线图
1.2对备用电源自动投入装置的要求
为了提高220kV变电站备自投装置（以下简称“备自投装置”），一般按照单套配置，主要功能是检测220kV主供电源失去导致母线失压后，装置自动投入备用线路或母联开关，恢复失压母线所带负荷供电。
考虑到目前220kV站点的主接线方式及线路配置的最大化要求，本装置按照双母带旁路的主接线形式，220kV线路按照6回配置，按照3组双回线设置。
备自投功能按照功能可分为线路自投和母联自投两种方式。
线路备投充电方式：
Ø“备自投功能压板”在投入状态。
Ø母联合位或检修（检修考虑单母运行）。
Ø其中一组线路有主供线路，另一组有且只有备投线路。
Ø至少有一段母线电压大于等于U1（仅在母联检修时判一段母线有压，若此时两段母线有压时不充电）
满足上述条件经过Tc时延后，装置处于充电状态。
母联备投充电方式：
Ø“备自投功能压板”在投入状态。
Ø母联分位（不检修）。
Ø两段母线电压大于等于U1
满足上述条件经过Tc时延后，装置处于充电状态。
1.3装置应用
根据对备用电源自动投入装置的要求，装置选型为我公司生产的GFWK-J备用电源自投装置柜，该装置柜由一套FWK-J备用电源自投装置组柜构成。
FWK-J备用电源自投装置适用于各种备用线路、备用变压器、备用电源等自动投入系统。
该装置可以严格有效地只自投动作一次，具有多重开入闭锁，并智能化的根据自投前后电源进线所带负荷量大小及热稳定情况，联切相应负荷，保证系统稳定平衡。
可以灵活适应不同一次接线，避免大电源与小系统解列后对备自投正确动作的影响。
1.4装置特点
1.4.1装置特点
1．最高的性能指标
○采样密度高：
9600Hz（192点/周波）；
○采样精度高：
16位A/D；
○通道路数多：
72路模拟量/单套、64路开入量/单套（最大256路）；
○存储容量大：
4G存储数据；
○通信先进：
TCP/IP以太网通信；
○事件记录分析完善：
可通过外接后台观察数据图形及进行各种分析；
○多种数据输出提取形式：
以太网口连接计算机、笔记本电脑或远方调用信息等；
○可靠性高：
全新工业级设计，多32位CPU，FPGA技术，模板高集成化；
2．其它特点
○标准化硬件设计：
完全互换式、可插拔硬件设计，同类插件可完全互换，达到备品备件最少；电流通道插件拔出时自动将外部CT回路短接；
○标准化记录传输数据格式：
记录数据传输格式符合ANSI/IEEEC37，111-1991COMTRADE规定的暂态数据统一格式发送，方便了全网统一数据格式，进行数据的辨识；
○专业、实用组态应用软件：
从定值整定到事件数据分析，都体现了面向对象的设计思想，按照母线/线路的物理模型建立对象和相互之间的联系，更符合电力系统工作人员的思维方式；界面采用大屏触目式设计，
○人机接口全汉化触摸式显示
○专业的EB8000组态软件
○修改定值更加方便、直观
○按启动时间、原因、动作对象等条目显示事件记录，便于检索记录数据
1.4.2μCLiunx实时操作系统软件平台
装置采用的Liunx实时操作系统正以其独特的吸引力及运行的稳定性获得业界的认同。
μCLiunx实时操作系统作为其裁减体越来越多地进入到控制应用的领域。
Liunx的特点包括源代码开放，高度模块化，完全内存保护，多任务多进程，并且有强大的网络功能及gcc、g++高级语言编译功能，这些使Liunx配置容易，使用方便，成熟完善。
1.4.3多CPU并行处理体系结构
硬件配置实现了模块化，采用多CPU同时进行多任务处理，其中数据采集、计算、通信等由各个智能单元处理机完成，集中控制策略和逻辑判断由上位机完成，各模块之间采用并行总线、双端口存贮器技术进行数据交换，保证了整体系统的高速运行和实时性。
1.4.4多通道、多模式的高速通信功能
⑴可任意扩展标准SDH2.048M/s基带数据传输，符合G.703规约的电端口。
⑵可任意扩展2.048M/s光纤数据传输通信口。
⑶可配置多个RS-485/422/232通信接口。
⑷可配置多个10/100M-T以太网口。
1.4.5装置工艺
产品的硬软件，机械结构一条龙均立足于自主完成，可充分保证工艺质量、工程进度和技术服务。
装置结构采用整体面板、前插式结构，强弱电严格分离，有很强的抗干扰和抗电磁幅射的能力。
装置采用彩显触摸液晶屏显示，具有更好的人机界面。
2功能实现及具体策略
2.1装置输入输出量
2.1.1输入交流信号
模拟量输入：
1ATD（共输入24路模拟量）
1.220kV#1线路切换后A相电压:
1Ua
2.220kV#1线路切换后B相电压:
1Ub
3.220kV#1线路切换后C相电压:
1Uc
4.220kV#2线路切换后A相电压:
2Ua
5.220kV#2线路切换后B相电压:
2Ub
6.220kV#2线路切换后C相电压:
2Uc
7.220kV#3线路切换后A相电压:
3Ua
8.220kV#3线路切换后B相电压:
3Ub
9.220kV#3线路切换后C相电压:
3Uc
10.220kV#4线路切换后A相电压:
4Ua
11.220kV#4线路切换后B相电压:
4Ub
12.220kV#4线路切换后C相电压:
4Uc
13.220kV#1线路A相电流:
1Ia
14.220kV#1线路B相电流:
1Ib
15.220kV#1线路C相电流:
1Ic
16.220kV#2线路A相电流:
2Ia
17.220kV#2线路B相电流:
2Ib
18.220kV#2线路C相电流:
2Ic
19.220kV#3线路A相电流:
3Ia
20.220kV#3线路B相电流:
3Ib
21.220kV#3线路C相电流:
3Ic
22.220kV#4线路A相电流:
4Ia
23.220kV#4线路B相电流:
4Ib
24.220kV#4线路C相电流:
4Ic
模拟量输入：
2ATD（共输入24路模拟量）
1.220kV#5线路切换后A相电压:
5Ua
2.220kV#5线路切换后B相电压:
5Ub
3.220kV#5线路切换后C相电压:
5Uc
4.220kV#6线路切换后A相电压:
6Ua
5.220kV#6线路切换后B相电压:
6Ub
6.220kV#6线路切换后C相电压:
6Uc
7.110kV#1线单相电压:
#1ZUa
8.110kV#2线单相电压:
#2ZUa
9.110kV#3线单相电压:
#3ZUa
10110kV#4线单相电压:
#4ZUa
11.110kV#5线单相电压:
#5ZUa
12.110kV#6线单相电压:
#6ZUa
13.220kV#5线路A相电流:
5Ia
14.220kV#5线路B相电流:
5Ib
15.220kV#5线路C相电流:
5Ic
16.220kV#6线路A相电流:
6Ia
17.220kV#6线路B相电流:
6Ib
18.220kV#6线路C相电流:
6Ic
19.110kV#1线A相电流:
1ZIa
20.110kV#2线A相电流:
2ZIa
21.110kV#3线A相电流:
3ZIa
22.110kV#4线A相电流:
4ZIa
23.110kV#5线A相电流:
5ZIa
24.110kV#6线A相电流:
6ZIa
模拟量输入：
3ATD
1.220kVⅠ段母线电压:
1MUa
2.220kVⅠ段母线电压:
1MUb
3.220kVⅠ段母线电压:
1MUc
4.220kVⅡ段母线电压:
2MUa
5.220kVⅡ段母线电压:
2MUb
6.220kVⅡ段母线电压:
2MUc
7.220kV旁路A相电压:
PUa
8.220kV旁路B相电压:
PUb
9.220kV旁路C相电压:
PUc
10.110kV#7线单相电压:
#7ZUa
11.110kV#8线单相电压:
#8ZUa
12.备用
13.220kV#1线路A相电压:
1LUa
14.220kV#2线路A相电压:
2LUa
15.220kV#3线路A相电压:
3LUa
16.220kV旁路A相电流:
PIa
17.220kV旁路B相电流:
PIb
18.220kV旁路C相电流:
PIc
19.220kV#4线路A相电压:
4LUa
20.220kV#5线路A相电压:
5LUa
21.220kV#6线路A相电压:
6LUa
22.110kV#7线A相电流:
7ZIa
23.110kV#8线A相电流:
8ZIa
24.备用线单相电流:
备用
2.1.2开关量输入
开入集中板输入开关量：
开入1—复归（复归按钮）
开入2—备自投功能投退（1FLP1）
开入3—旁代#1线路压板（3FLP1）
开入4—旁代#2线路压板（3FLP2）
开入5—旁代#3线路压板（3FLP3）
开入6—旁代#4线路压板（3FLP4）
开入7—旁代#5线路压板（3FLP5）
开入8—旁代#6线路压板（3FLP6）
开入9—备用（3BY7）
开入10—#1线路检修压板信号（2FLP1）
开入11—#2线路检修压板信号（2FLP2）
开入12—#3线路检修压板信号（2FLP3）
开入13—#4线路检修压板信号（2FLP4）
开入14—#5线路检修压板信号（2FLP5）
开入15—#6线路检修压板信号（2FLP6）
开入16—母联检修压板信号（2FLP7）
开入17—备用（2BY8）
开入18—备用（2BY9）
开入19—负荷#1线允切压板信号（7FLP1）
开入20—负荷#2线允切压板信号（7FLP2）
开入21—负荷#3线允切压板信号（7FLP3）
开入22—负荷#4线允切压板信号（7FLP4）
开入23—负荷#5线允切压板信号（7FLP5）
开入24—负荷#6线允切压板信号（7FLP6）
开入25—负荷#7线允切压板信号（7FLP7）
开入26—负荷#8线允切压板信号（7FLP8）
开入27—220kV#1线路开关合闸位置信号HWJ
开入28—220kV#1线路开关手跳位置信号STJ
开入29—220kV#2线路开关合闸位置信号HWJ
开入30—220kV#2线路开关手跳位置信号STJ
开入31—220kV#3线路开关合闸位置信号HWJ
开入32—220kV#3线路开关手跳位置信号STJ
开入33—220kV#4线路开关合闸位置信号HWJ
开入34—220kV#4线路开关手跳位置信号STJ
开入35—220kV#5线路开关合闸位置信号HWJ
开入36—220kV#5线路开关手跳位置信号STJ
开入37—220kV#6线路开关合闸位置信号HWJ
开入38—220kV#6线路开关手跳位置信号STJ
开入39—220kV旁路开关合闸位置信号HWJ
开入40—220kV旁路开关手跳位置信号STJ
开入41—母联开关合闸位置信号HWJ
开入42—备用
开入43—备用
开入44—母差/失灵保护动作信号
开入45—外部闭锁信号1
开入46—外部闭锁信号2
2.1.3开关量输出
开入量集中板输出开关量：
开出1—XHB信号出口1—动作
开出2—XHB信号出口2—充电完成（包括充电未完成）
开出3—XHB信号出口3—备自投成功
开出4—XHB信号出口4—备自投失败
开出5—XHB信号出口5—系统异常
开出6—XHB信号出口6—装置异常
开出7—XHB信号出口7—备用异常
开出8—XHB信号出口8—备用异常
光耦开出板开出量：
开出9—DO开出1—1LOG输出1—1CKZ出口1—跳220kV#1线路开关
开出10—DO开出2—1LOG输出2—1CKZ出口2—合220kV#1线路开关
开出11—DO开出3—1LOG输出3—1CKZ出口3—跳220kV#2线路开关
开出12—DO开出4—1LOG输出4—1CKZ出口4—合220kV#2线路开关
开出13—DO开出5—1LOG输出5—1CKZ出口5—跳220kV#3线路开关
开出14—DO开出6—1LOG输出6—1CKZ出口6—合220kV#3线路开关
开出15—DO开出7—1LOG输出7—1CKZ出口7—跳220kV#4线路开关
开出16—DO开出8—1LOG输出8—1CKZ出口8—合220kV#4线路开关
开出17—DO开出9—1LOG输出9—1CKZ出口9—跳220kV#5线路开关
开出18—DO开出10—1LOG输出10—1CKZ出口10—合220kV#5线路开关
开出19—DO开出11—1LOG输出11—1CKZ出口11—跳220kV#6线路开关
开出20—DO开出12—1LOG输出12—1CKZ出口12—合220kV#6线路开关
开出21—DO开出13—1LOG输出13—2CKZ出口1—跳220kV旁路开关
开出22—DO开出14—1LOG输出14—2CKZ出口2—合母联开关
开出23—DO开出15—1LOG输出15—2CKZ出口3—备用
开出24—DO开出16—1LOG输出16—2CKZ出口4—备用
开出25—DO开出17—2LOG输出1—2CKZ出口5—切负荷#1线路
开出26—DO开出18—2LOG输出2—2CKZ出口6—切负荷#2线路
开出27—DO开出19—2LOG输出3—2CKZ出口7—切负荷#3线路
开出28—DO开出20—2LOG输出4—2CKZ出口8—切负荷#4线路
开出29—DO开出21—2LOG输出5—2CKZ出口9—切负荷#5线路
开出30—DO开出22—2LOG输出6—2CKZ出口10—切负荷#6线路
开出31—DO开出23—2LOG输出7—2CKZ出口11—切负荷#7线路
开出32—DO开出24—2LOG输出8—2CKZ出口12—切负荷#8线路
开出33—DO开出40—1LOG输出QJ
2.2
备自投判断策略
2.2.1.线路基本状态判断
⑴切负荷判断使用基值判断
装置按照最大化6条220kV线路配置，程序固定分3组双回线，具体如下：
Ø1线2线为第一组双回线，允许切负荷基值取PS11、PS12
Ø3线4线为第二组双回线，允许切负荷基值取PS21、PS22
Ø5线6线为第三组双回线，允许切负荷基值取PS31、PS32
若备投线路为不同两组双回线内的线路同时投入，则选择两个基值中最大的参与计算。
特殊情况，若同时投入的备投线路大于或等于3回，则不计算需切负荷。
⑵主供线路判断
Ø线路检修压板退出
Ø线路开关在合位
Ø线路切换后电压≥U1
线路备投的主供线路判断：
除满足上述条件外，充电完成以后，在主攻组内的所有线路（包括不满足条件的线路）均认为是主供线路。
母联备投的主供线路判断：
在充电完成以后，只要有过主供过程的线路，均认为是主供线路。
⑶备投线路判断
Ø线路检修压板退出
Ø线路开关在分位
Ø线路切换后电压≥U1（当线路充电后，此条件不参与备投线路的判断条件）
Ø线路PT≥U1
⑷备投母联判断
Ø母联检修压板退出
Ø母联开关在分位
Ø母联两侧电压≥U1
⑸线路备投组别和优先级设置
对于线路备投逻辑，采用定值设置线路组别及备投优先级的方法对主供线路与备投线路进行分组，两组之间互为备投，两组应相对独立，若定值单中设定的某组别内既有主供线路，又有备投线路，装置可靠放电。
定值符号
定值说明
线路备投组别（0/1/2）
备投优先级（0/1/2）
L1
220kV线路1
L2
220kV线路2
L3
220kV线路3
L4
220kV线路4
L5
220kV线路5
L6
220kV线路6
组别设置可设为0、1或2，同设为“1”的为一组线路，同设为“2”的为另一组线路，组别为“1”、“2”的两组线路互为备投。
对于不参与线路备投或未接入装置的线路间隔将组别设为“0”即可.
备投优先级设置可设为0、1或2，“0”表示该线路间隔不参与备投；“1”表示该线路间隔优先参与备投；“2”表示该线路间隔在前面线路备投失败后才参与备投。
若同组内的所有线路备投优先级均设为2，则认为设置异常，不可设定。
2.2.2.线路备投判断逻辑
⑴充电条件
Ø备自投功能压板投入
ØMDL合位
Ø其中一组线路有主供线路，另一组有且只有备投线路
Ø两段母线电压均大于等于U1（若母联检修压板投入，则只判一段母线有压即可，此时若两段母线有压，装置不充电）
满足上述条件，且延时时间大于等于Tc，充电完成，开放备自投功能，发充电完成信号。
注：
U1－有压定值Tc－充电延时时间定值
⑵放电条件
Ø备投线路中任一线路开关为合位
Ø备投组所有可备投线路抽取电压PT≤U1（延时5s）
Ø备投组所有可备投线路的切换后电压U≤U1（延时5s）
Ø手跳任一未检修的开关（非启动状态下）
Ø任一未检修线路HWJ不对应
Ø两段母线均无压（延时5s）
Ø收到备自投闭锁开入信号
Ø备自投功能压板退出
⑶装置启动
Ø所有主供线路电流≤Iw1
Ø所有主供线路切换后电压≤U2
Ø所有运行母线电压≤U2
满足上述条件，且延时时间大于等于Tq时，装置启动，同时跳开所有主供线路开关；若在TT延时时间内，确认所有主供线路开关均在分位，进入步骤⑷；若在TT延时时间内，任一主供线路开关在合位，装置返回，发备自投失败信号。
注：
Iw1－无流定值U2－电压启动定值Tq－启动延时时间定值TT－220kV开关跳闸等待延时（动态时间）
⑷联切110kV负荷
Ø所有主供开关在分位
Ø有优先级为1的备投线路具备备投条件
满足上述条件后，根据主供电源线无流、切换后电压和母线电压均低于有压定值（考虑到可能存在的小电源弱支撑过程，与启动条件不同）的前2秒时刻，所有220kV线路流入该站的功率代数和（包括功率为负且需切除的小电源功率）。
主供线路功率和与优先级最高的可备投线路的负荷允许定值相减，得到差值即为所需的联切负荷功率值，以过切为原则，再根据负荷线优先级由小到大的顺序选择联切相应负荷出线。
功率为负或者优先级设为9的负荷线，认为是小电源，优先直接切除（无条件切除）。
发跳开关命令后，延时时间Tt进去步骤⑸，；若计算结果无负荷或小电源可切，则无需延时等待，直接进入步骤⑸。
优先级定值为9的负荷，不判是否投运，直接切除。
⑸合优先级为1的备投开关
Ø优先级为1的备投线路具备备投条件
满足上述条件，合优先级为1的备投开关。
⑹判备投结果
Ø失压母线电压≥U1
在延时时间
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