南方电网稳控装置典型外回路设计
南方电网稳控装置典型外回路设计
The Typical External Circuit Design of Safety Stabilizing Control
System in Southern China Power Grid
广东省电力设计研究院 梅勇
Guangdong Electric Power Design Instiute Mei Yong
摘 要：安全稳定控制系统作为电网安全第二道防线，对电网安全运行的作用极其重要。针对稳控装置控制逻辑多样性，外部二次回路的设计的繁杂性，需要对稳控装置的主要外接回路的分析，尤其对外接开入量和保护出口回路的详细论述，给出了典型稳控装置的外回路设计解决方案。
Abstract: Safety stabilizing control system is second defence of power grid safety. It exerts important effects in safe operation of power grid. Due to the complication of its control logic, multiplicity of external secondary circuit design, it is necessary to analyze the external secondary circuits, especially to make profound description of the externals inputs and the protection outputs. Then a typical solution scheme for the external secondary circuit design of safety stabilizing control system is drawn.
关键词：稳控装置 外回路设计
Key words: Stabilizing control device External circuit design中图分类号：TM645.2 文献标识码：A
1.引言
安全稳定控制装置(简称稳控装置)是为保证电力系统在遇到《电力系统安全稳定导则》规定的第二级安全稳定标准的大扰动时的稳定性。而在电厂或变电站内装设的控制设备，安全稳定控制装置主要实现切机、切负荷、快速减出力、直流功率紧急提升或回降等功能，是确保电力系统安全稳定运行第二道防线的重要设施。由于稳控装置功能多样，外接二次回路与装置功能联系密切，无设计统一规范；同时稳控装置经常是在已有厂站加装，外部二次回路的设计受厂站实际情况影响，外部回路设计不统一，给设计及运行管理均带来一定的困难。针对这些问题，对稳控装置的主要外接回路进行了分析总结，尤其对外接开入量和保护出口回路进行了详细论述，给出典型稳控装置的外回路设计解决方案。
2）断路器及隔离刀位置接点；3）其它装置的允许或闭锁命令。
2.3出口控制回路
当控制措施需要切机切负荷时，稳控装置须发出跳闸命令至相关线路、变低或机组；当控制措施需要合上站内母联、分段开关或区域联络线时，稳控装置须发出合闸命令至相关断路器。
3.外回路设计方案
3.1 交流电压、电流回路
1)对于双母线接线方式，交流电压应取电压切换箱切换后的电压，不宜靠稳控装置完成电压切换。
2）新建220kV发电厂、变电站的稳控装置设计应取用CT专用绕组。
当稳控装置和其它保护或者测控回路共用CT绕组时，其它装置在CT回路上的操作会带来稳控装置误动的风险，稳控装置应尽可能采用专用的CT绕组。
220kV厂站，保护、测控和计量共需要6个CT绕组，而CT实际可配置8~9个绕组，且220kV厂站一般配置单套的稳控装置，完全有可能提供专用的CT绕组。而对于500kV厂站，由于保护、测控和计量的需要，中断路器的CT绕组已多达9个。如果每套稳控装置均要使用专用的
2.稳控装置的主要外回路
2.1 交流电压、电流回路
厂站内的稳控装置一般需采集厂站出线、主变的三相电压、电流回路的信息。
2.2 主要开入量输入回路
因稳控装置的功能不同，采集的开入量总类主要有：
1）保护跳闸命令，含线路保护分相跳闸命令、断路器保护勾通三跳接点及操作箱三跳命令；
CT绕组，则中断路器的CT绕组将达到13个，目前还没有常规的产品。所以，500kV厂站的稳控装置只好与其它装置共用CT绕组。
3.2主要开入量输入回路
1）线路保护分相跳闸命令
对于需要区分线路故障类型(单永或三相短路故障)的稳定问题，可接入线路保护分相跳闸命令。同时，此命令与线路电气量共同构成跳闸判据，可简化和加快稳控装置的故障逻辑判断，提高稳控装置动作速度。
按照目前南方电网内制定的控制策略，线路故障仅考虑最严重的三相故障跳闸方式，而不需考虑单永故障跳闸，因此不需接入线路保护的分相跳闸命令来区分线路故障类型。但目前厂家所采用的无故障跳闸判据，在系统发生罕见的故障情况下存在误判的可能，所以需要根据具体情况设置专用的辅助判据；而借助于线路保护跳闸命令的故障判据更简化且可靠。因此，如条件允许，尤其对重要线路宜接入线路保护的跳闸命令，如接入每套线路保护的分相跳闸接点等，以简化稳控装置的判据，提高可靠性。
2）断路器保护沟通三跳接点和操作箱三跳接点
断路器保护沟通三跳接点与线路保护分相跳闸命令配合使用，以简化和加快在重合闸停用时线路三跳判断逻辑。稳控装置一般采用断路器保护屏提供的沟通三跳接点。
三跳接点取用断路器操作箱三跳和永跳继电器的重动接点。三跳命令包含线路三跳、母差保护、主变跳闸和断路器失灵等三跳接点信息，与线路电气量共同构成跳闸判据，可简化和加快线路三跳逻辑判断。
保护沟通三跳接点、操作箱三跳接点的是否接入，各站做法差异较大。目前南方电网中也仅在早期换流站或换流站送出站等少数站点的稳控装置接入了保护沟通三跳、操作箱三跳命令、断路器分相跳闸位置及相关隔离刀位置接点。这样稳控装置在各种线路故障形式下，原理上可以借助保护装置的动作信号来进行稳控装置的故障逻辑判断，但外接回路十分复杂，不利运行维护，目前不再推荐接入。
3）断路器位置接点
对于区域联络线或轻载的主变，由于潮流较轻，它们的投运或停运需采用电流量加辅助接点
/压板结合的判断。断路器位置接点一般不作为稳
控装置对故障的主判据，仅作为故障的辅助判据或者作为元件投、停的判据。
当条件允许时宜接入分相位置接点，判断逻辑采用3取2方式，以提高可靠性。如500kV港城站稳控装置对500kV福港线的投停判断逻辑(见图1)。
目前稳控装置所接入的断路器位置接点信号一般从断路器操作箱中取出，这种方式便于设计施工，但采用的多为重动接点，增加了中间环节，降低了可靠性。宜尽量直接采用断路器本体机构箱的辅助接点，以提高可靠性。
对于一般线路，当仅需接入三相位置信号时，一般有如图2所示的5种接线方法，其中e)为两组跳闸回路的HWJ并接后再串接而成。由于目前南网范围内的稳控装置策略仅考虑线路三相跳开故障，不考虑单相跳开的过渡阶段。而a)、d)、e)是一相断开即判线路断开，不满足稳控装置的判据要求，所
以不宜采用a)、d)、e)三种接线。如不考虑断路器主触点分合过程中机构TWJ和HWJ接点动作时间差异，b)、c)两种接线方式逻辑上是一致的，应推荐采用这两种接线方式。
3.3 出口控制回路
1）跳闸回路
稳控装置应提供无源空接点用于机组或线路的跳合闸回路。
稳控装置单套配置或者采用主辅运方式而单套出口时，每套装置应提供两组跳闸接点分别提供给两组跳闸线圈。稳控装置双套配置时，每套稳控装置分别跳一组跳闸线圈，且每套稳控装置应与其接入的跳闸回路共用同一组直流电源。2）稳控装置跳闸出口应接入断路器的三跳不启动重合、不启动失灵回路，不宜接入手跳回路。
稳控装置动作后需要跳闸的情况(包括切除负荷或切除机组)：
①切除负荷的情况，一般直接采取切除110kV线路断路器、10kV变低或者10kV线路。由于110kV及其以下电压等级不配置失灵保护，因此稳控装置的跳闸出口均是不启动失灵的；②切除机组的情况，包括500kV、220kV等各个电压等级接入系统的机组。因此如稳控装置发信号跳开相关断路器时，则需考虑应否启动断路器失灵问题。
根据断路器失灵保护动作条件，断路器失灵保护的动作条件除了保护接点动作外，还设置相
电流元件，零、负序电流判别。而稳控装置动作切除机组的情况，故障点可能与机组电气距离较远，电流判据难以满足；同时，失灵保护动作有较大延时(500kV为0.2s，220kV为0.35～0.6s)，依靠失灵保护动作最终切除机组的时间将比正常情况下增加0.2s以上，不能在故障后0.3s内完成切除。
还有，根据电力系统安全稳定导则，故障时断路器拒动的稳定问题应纳入第三道防线的范畴，不应由稳控装置来完成。因此，在稳控装置切除机组的情况，不需启动相关断路器的失灵回路。对于属于第三道防线的失步解列，则对相关线路的跳闸必须同时能启动断路器的失灵回路。
③稳控装置合闸出口应接入断路器的手合或遥合回路，不应接入重合闸回路。
对于合闸出口，合后继电器KKJ仅在手合/遥合时动作，此时，KKJ继电器处于复位状态。如接入重合闸入口，稳控装置发命令合闸后，如果合于线路故障，断路器保护屏操作箱将不能起动事故音响，不能满足运行的要求。
断路器操作箱及事故音响信号回路见图3。
4.结语
安全稳定控制系统的外回路设计直接关系到稳控系统的运行可靠性，对其规范是必要的。针对稳定控制系统中存在争议的几个方面，结合南方电网稳控系统的规范，对稳控系统主要外回路设计进行了分析，总结出了具体的设计方案，为今后网内稳控系统的设计工作提供参考。