CN108663591B - 一种用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的设备及方法 - Google Patents

一种用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的设备及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的设备及方法，包括：主线回路通过变压器低压侧断路器合闸，在变压器高压侧产生合空变操作过电压施加在可控避雷器上，通过断路器和可控避雷器的控制开关配合，实现对变压器高压侧的操作过电压的深度抑制；控制回路通过在站控回路的断路器合闸出口后串接延时继电器，完成变压器低压侧的断路器合闸回路的延时启动；通过在站控回路增加可控避雷器的控制开关遥控出口控制控制开关的合闸和分闸。通过遥信信号、遥控信号以及控制时序测试，根据测试结果判断控制开关和断路器的控制逻辑和控制时序的准确性。本发明通过对控制逻辑和控制时序的准确性验证，保证了可控避雷器的功能实现和可靠运行。

Description

一种用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的设备及 方法
技术领域
本发明涉及电力***控制技术领域，并且更具体地，涉及一种用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的设备及方法。
背景技术
根据特高压交流输电***对深度降低操作过电压水平的迫切需求和操作过电压常规限制方法在经济性和运行可靠性方面存在的不足，提出了操作过电压柔性限制方法。该方法的核心是将在变电站线路侧安装可控避雷器和在线路中部安装常规避雷器结合起来，深度降低操作过电压，取消断路器合闸电阻。可控避雷器技术是柔性限制方法的关键，目前主要聚焦于特高压交流开关型可控避雷器的研究。
开关型可控避雷器方案的结构示意图如图1所示，主要由避雷器本体和控制单元组成，避雷器本体分为固定元件金属氧化物避雷器2(Metal Oxide Arrester，MOA)和受控元件MOA1，控制单元(Control Unit，CU)由晶闸管阀和触发控制***组成，MOA1和CU并联。晶闸管阀型可控避雷器的工作原理为：(1)操作过电压下，K触发导通，CU闭合，MOA1被短接，MOA2残压低，可深度降低***操作过电压。(2)***持续运行电压、暂时过电压和雷电过电压下，CU断开，MOA1和MOA2共同承担***持续运行电压、暂时过电压和雷电过电压。开关型可控避雷器主要通过控制器在不同工况下对控制开关的投切，来限制由合闸和重合闸产生的操作过电压，使断路器取消合闸电阻。
开关型可控避雷器要实现对合闸操作过电压的限制功能，控制单元必须与断路器汇控柜、变电站控制保护***密切配合。控制单元控制逻辑和控制时序的正确性对开关型可控避雷器的功能实现和可靠性运行至关重要。因此，需要一种验证可控避雷器的控制单元控制逻辑和控制时序的正确性的方法。
发明内容
本发明提出一种用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的设备及方法，用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的准确性。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供一种用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的设备，其特征在于，所述设备包括：主线回路和控制回路，
所述主线回路，包括：变压器、与变压器低压侧串联连接的断路器、变压器高压侧连接的母线和在母线上安装的可控避雷器，所述主线回路通过变压器低压侧断路器合闸，在变压器高压侧产生合空变操作过电压，施加在可控避雷器上，通过断路器和可控避雷器的控制开关的配合，实现对变压器高压侧的操作过电压的深度抑制；
所述控制回路，通过在站控回路的断路器合闸出口后串接延时继电器，完成变压器低压侧的断路器合闸回路的延时启动；通过在站控回路增加可控避雷器的控制开关遥控出口，控制控制开关的合闸和分闸。
优选地，其中所述站控回路的断路器合闸出口，包括：第一常开节点和第二常开节点；
所述第一常开节点串接硬压板后出口至可控避雷器的开关，完成控制开关的启动；
所述第二常开节点串接延时继电器，延时至预设延时阈值后，经过硬压板出口至变压器低压侧的断路器，启动变压器低压侧的断路器合闸回路。
优选地，其中所述设备还包括：与变压器高压侧连接的电容式电压互感器，用于对变压器高压侧的电压进行测量。
优选地，其中所述设备还包括：
连接母线和变压器高压侧的隔离开关，用于断开母线和变压器高压侧，并与变压器低压侧的配电装置隔离，所述配电装置通过断路器与变压器低压侧相连接。
优选地，其中所述变压器的高压侧为1000kV，所述变压器的低压侧为35kV。
优选地，其中所述母线上设置有出线，所述出线包括：1条单回出线和两条同塔双回出线。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的方法，其特征在于，所述方法包括：
进行遥信信号测试，将可控避雷器的控制开关的合闸和分闸位置信号发给至站控端，判断站控端能否准确显示，确定第一判断结果；
进行遥控信号测试，向可控避雷器的控制开关和断路器发送合闸命令，判断控制开关是否能够正常合闸，在到达预设延时阈值后断路器能否正常合闸，确定第二判断结果；
对控制时序进行测试，通过采集断路器和可控避雷器的控制开关的合闸和分闸位置信号，分别计算控制开关和断路器的时间信息，其中所述时间信息，包括：控制开关的合闸时间、控制开关的分闸时间、断路器的合闸时间和断路器的合闸延时时间；
根据所述第一判断结果、第二判断结果和所述时间信息判断控制开关和断路器的控制逻辑和控制时序的准确性。
优选地，其中所述根据所述第一判断结果、第二判断结果和所述时间信息判断控制开关和断路器的控制逻辑和控制时序的准确性，包括：
若所述第一判断结果为显示正确，所述第二判断结果为合闸正常，并且所述时间信息和预设时间阈值的误差小于预设误差阈值，则确定控制开关和断路器之间的控制逻辑和控制时序准确。
本发明提供了一种用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的设备及方法，包括：主线回路通过变压器低压侧断路器合闸，在变压器高压侧产生合空变操作过电压，施加在可控避雷器上，通过断路器和可控避雷器的控制开关的配合，实现对变压器高压侧的操作过电压的深度抑制；控制回路，通过在站控回路的断路器合闸出口后串接延时继电器，完成变压器低压侧的断路器合闸回路的延时启动；通过在站控回路增加可控避雷器的控制开关遥控出口，控制控制开关的合闸和分闸。然后，通过进行遥信信号测试、进行遥控信号测试以及对控制时序进行测试，根据测试结果判断控制开关和断路器的控制逻辑和控制时序的准确性。本发明通过对可控避雷器的控制逻辑和控制时序的准确性的验证，保证了开关型可控避雷器的功能实现和可靠运行；同时，开关型可控避雷器也深度抑制了主线回路中因合空变产生的操作过电压，可将过电压幅值降低约15％，有效保护了变压器、电压互感器等主线设备的绝缘，降低了出线的操作冲击闪络率，对特高压交流试验基地试验回路的安全运行具有重要意义。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为开关型型可控避雷器的结构示意图；
图2为根据本发明实施方式的用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的设备200的结构示意图；
图3为根据本发明实施方式的特高压交流试验基地试验的主接线示意图；
图4为根据本发明实施方式的特高压交流试验基地控制保护回路的示意图；以及
图5为根据本发明实施方式的用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的方法500的流程图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图2为根据本发明实施方式的用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的设备200的结构示意图。如图2所示，本发明的实施方式提供的用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的设备，包括：主线回路，通过变压器低压侧断路器合闸，在变压器高压侧产生合空变操作过电压，施加在可控避雷器上，通过断路器和可控避雷器的控制开关的配合，实现对变压器高压侧的操作过电压的深度抑制；控制回路，通过在站控回路的断路器合闸出口后串接延时继电器，完成变压器低压侧的断路器合闸回路的延时启动；通过在站控回路增加可控避雷器的控制开关遥控出口，控制控制开关的合闸和分闸。并通过进行遥信信号测试、进行遥控信号测试以及对控制时序进行测试，根据测试结果判断控制开关和断路器的控制逻辑和控制时序的准确性。本发明的实施方式通过对可控避雷器的控制逻辑和控制时序的准确性的验证，保证了开关型可控避雷器的功能实现和可靠运行；同时，开关型可控避雷器也深度抑制了主线回路中因合空变产生的操作过电压，可将过电压幅值降低约15％，有效保护了变压器、电压互感器等主线设备的绝缘，降低了出线的操作冲击闪络率，对特高压交流试验基地试验回路的安全运行具有重要意义。
本发明的实施方式提供的用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的设备200，包括：主线回路201和控制回路202。优选地，所述主线回路201，包括：延时继电器、变压器、与变压器低压侧串联连接的断路器、变压器高压侧连接的母线和在母线上安装的可控避雷器，所述主线回路通过变压器低压侧断路器合闸，在变压器高压侧产生合空变操作过电压，施加在可控避雷器上，通过断路器和可控避雷器的控制开关的配合，实现对变压器高压侧的操作过电压的深度抑制。
优选地，所述控制回路202，通过在站控回路的断路器合闸出口后串接延时继电器，完成变压器低压侧的断路器合闸回路的延时启动；通过在站控回路增加可控避雷器的控制开关遥控出口，控制控制开关的合闸和分闸。
优选地，其中所述站控回路的断路器合闸出口，包括：第一常开节点和第二常开节点；
所述第一常开节点串接硬压板后出口至可控避雷器的开关，完成控制开关的启动；
所述第二常开节点串接延时继电器，延时至预设延时阈值后，经过硬压板出口至变压器低压侧的断路器，启动变压器低压侧的断路器合闸回路。
优选地，其中所述设备还包括：与变压器高压侧连接的电容式电压互感器，用于对变压器高压侧的电压进行测量。
优选地，其中所述设备还包括：连接母线和变压器高压侧的隔离开关，用于断开母线和变压器高压侧，并与变压器低压侧的配电装置隔离，所述配电装置通过断路器与变压器低压侧相连接。
优选地，其中所述变压器的高压侧为1000kV，所述变压器的低压侧为35kV。
优选地，其中所述母线上设置有出线，所述出线包括：1条单回出线和两条同塔双回出线。
本发明的实施方式在武汉特高压交流试验基地进行了实施。
图3为根据本发明实施方式的特高压交流试验基地试验的主接线示意图。如图3所示，为根据本发明实施方式的基于特高压交流试验基地试验的主接线图，包括：由35kV配电装置、35kV断路器(Circuit Breaker，CB)、1050/√3±16×0.625％/35kV变压器、避雷器MOA、电容式电压互感器(capacitor voltage transformer，CVT)、1000kV隔离开关(Disconnect ing Switch，DS)、1000kV母线、1000kV出线(1条单回、2条同塔双回)和可控避雷器。可控避雷器安装在1000kV母线上，其中所述1000kV出线包括：1条1000kV单回出线和两条1000kV同塔双回出线。通过使变压器35kV侧断路器CB合闸，在变压器1000kV侧产生合空变操作过电压，施加在安装于1000kV母线的可控避雷器上。通过断路器CB与可控避雷器的控制开关K的配合，实现对1000kV侧操作过电压的深度抑制。
图4为根据本发明实施方式的特高压交流试验基地控制保护回路的示意图。如图4所示，为根据本发明实施方式的为满足控制时序和控制逻辑的验证要求，对特高压交流试验基地的控制回路进行改造后的示意图，在1000kV主变压器测控柜的低压侧的测控RCS-9703C遥控合闸断路器出口后，串接延时继电器。其中，延时继电器的型号为DSP2-4A，重动出两个常开节点，包括：第一常开节点1J-1和第二常开节点2J-1。第一常开节点1J-1，串接硬压板后(使用屏柜原有备用压板2LP11)，出口至可控避雷器的控制开关K，完成启动可控避雷器。第二常开节点2J-1，串接延时继电器(DZS-229)，延时至预设延时时间阈值110ms后，经硬压板2LP4，出口至变压器低压侧的断路器CB，启动低压侧断路器合闸回路。
图5为根据本发明实施方式的用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的方法500的流程图。如图5所示，本发明的实施方式提供的用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的方法500从步骤501处开始，在步骤501进行遥信信号测试，将可控避雷器的控制开关的合闸和分闸位置信号发给至站控端，判断站控端能否准确显示，确定第一判断结果。
优选地在步骤502进行遥控信号测试，向可控避雷器的控制开关和断路器发送合闸命令，判断控制开关是否能够正常合闸，在到达预设延时阈值后断路器能否正常合闸，确定第二判断结果。
优选地，在步骤503对控制时序进行测试，通过采集断路器和可控避雷器的控制开关的合闸和分闸位置信号，分别计算控制开关和断路器的时间信息，其中所述时间信息，包括：控制开关的合闸时间、控制开关的分闸时间、断路器的合闸时间和断路器的合闸延时时间。
优选地，在步骤504根据所述第一判断结果、第二判断结果和所述时间信息判断控制开关和断路器的控制逻辑和控制时序的准确性。
优选地，其中所述根据所述第一判断结果、第二判断结果和所述时间信息判断控制开关和断路器的控制逻辑和控制时序的准确性，包括：若所述第一判断结果为显示正确，所述第二判断结果为合闸正常，并且所述时间信息和预设时间阈值的误差小于预设误差阈值，则确定控制开关和断路器之间的控制逻辑和控制时序准确。
在本发明的实施方式中，利用武汉特高压交流试验基地进行验证试验。控制时序的测试结果和测试误差如表1所示，
(1)对于可控避雷器的控制开关K的合闸时间：预设时间阈值为100ms，实测值为111ms，误差11％。
(2)对于可控避雷器的控制开关K的分闸时间：预设时间阈值为60ms，实测值为51ms，误差为15％。
(3)对于时间继电器的延时时间：预设时间阈值为110ms，是基于控制开关K的合闸时间为100ms的估计值设定的，以保证在延时时间内，控制开关K合闸完毕。但是，延时继电器的实测值仅为90ms，小于控制开关K的合闸时间的实测值111ms，不能满足要求。为保证在时间继电器的延时时间内控制开关K能可靠合闸，需要将时间继电器的设定时间延长至>120ms，考虑到控制开关K的合闸时间和延时继电器均存在误差，拟将延时时间由110ms延长至150ms。
(4)对于35kV断路器的合闸时间：预设时间阈值为85ms，实测值为121ms，误差为42％，比较大。主要原因是不同厂家生产的断路器合闸时间具有分散性。
表1 控制时序的测试结果和测试误差
时间 预设时间阈值/ms 测试值/ms 误差
K合闸时间Tkc 100 111 11％
K分闸时间Tko 60 51 15％
时间继电器动作时间Tt 110 90 18％
CB合闸时间TCBc 85 121 42％
本发明的实施例的用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的方法500与本发明的另一个实施例的用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的设备200相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (8)

1.一种用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的设备，其特征在于，所述设备包括：主线回路和控制回路，
所述主线回路，包括：变压器、与变压器低压侧串联连接的断路器、变压器高压侧连接的母线和在母线上安装的可控避雷器，所述主线回路通过变压器低压侧断路器合闸，在变压器高压侧产生合空变操作过电压，施加在可控避雷器上，通过断路器和可控避雷器的控制开关的配合，实现对变压器高压侧的操作过电压的深度抑制；
所述控制回路，通过在站控回路的断路器合闸出口后串接延时继电器，完成变压器低压侧的断路器合闸回路的延时启动；通过在站控回路增加可控避雷器的控制开关遥控出口，控制控制开关的合闸和分闸。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述站控回路的断路器合闸出口，包括：第一常开节点和第二常开节点；
所述第一常开节点串接硬压板后出口至可控避雷器的开关，完成控制开关的启动；
所述第二常开节点串接延时继电器，延时至预设延时阈值后，经过硬压板出口至变压器低压侧的断路器，启动变压器低压侧的断路器合闸回路。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：与变压器高压侧连接的电容式电压互感器，用于对变压器高压侧的电压进行测量。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
连接母线和变压器高压侧的隔离开关，用于断开母线和变压器高压侧，并与变压器低压侧的配电装置隔离，所述配电装置通过断路器与变压器低压侧相连接。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述变压器的高压侧为1000kV，所述变压器的低压侧为35kV。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述母线上设置有出线，所述出线包括：1条单回出线和两条同塔双回出线。
7.一种基于如权利要求1所述的用于验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的设备验证可控避雷器的控制逻辑和控制时序的方法，其特征在于，所述方法包括：
进行遥信信号测试，将可控避雷器的控制开关的合闸和分闸位置信号发给至站控端，判断站控端能否准确显示，确定第一判断结果；
进行遥控信号测试，向可控避雷器的控制开关和断路器发送合闸命令，判断控制开关是否能够正常合闸，在到达预设延时阈值后断路器能否正常合闸，确定第二判断结果；
对控制时序进行测试，通过采集断路器和可控避雷器的控制开关的合闸和分闸位置信号，分别计算控制开关和断路器的时间信息，其中所述时间信息，包括：控制开关的合闸时间、控制开关的分闸时间、断路器的合闸时间和断路器的合闸延时时间；
根据所述第一判断结果、第二判断结果和所述时间信息判断控制开关和断路器的控制逻辑和控制时序的准确性。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一判断结果、第二判断结果和所述时间信息判断控制开关和断路器的控制逻辑和控制时序的准确性，包括：
若所述第一判断结果为显示正确，所述第二判断结果为合闸正常，并且所述时间信息和预设时间阈值的误差小于预设误差阈值，则确定控制开关和断路器之间的控制逻辑和控制时序准确。
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