一种大型水电站10kV厂用电备自投电压自适应启动方法与流程

一种大型水电站10kv厂用电备自投电压自适应启动方法
技术领域
1.本发明涉及水电站厂用自投设备技术领域，具体涉及大型水电站10kv厂用电备自投电压自适应启动技术。


背景技术：

2.大型水电站对厂用电可靠性要求很高，若厂用电一旦供电中断，可能造成机组停运，影响电力系统安全稳定运行。
3.传统的备自投启动方式为工作母线失压启动，一般定值整定为0.25un。单纯的失压启动，存在以下不足：
4.1)不能反应从有压至失压的过程。传统的备自投启动只要工作母线电压工≤25％un时，备自投即会启动，无法反应工作母线电压从有压到失压的全过程，而工作母线电压失压必然经历了从有压到失压的物理过程；
5.2)在某些运行方式下，备自投装置可能长期启动，存在误动的风险。当工作母线处于检修状态时，工作母线电压一直为0≤25％un，传统的备自投启动方式可能导致备自投长期启动，存在误动的风险。
6.3)当工作母线带有大容量电机、空载长电缆时，失压后母线电压衰减较慢，对备自投开放时间的整定造成困难，存在拒动的风险。传统的备自投开放时间需要保证躲过大容量电机导致母线残压衰减时间，需要经过大量实验对大容量电机导致母线残压衰减时间进行测量，备自投开放时间的整定繁琐。某大型水电站厂用电，曾发生多次由于备自投开放时间无法躲过大容量电机导致母线残压衰减时间，引发备自投动作失败的案例。
7.针对上述实际运行中存在的诸多问题，申请人提出一种大型水电站10kv厂用电备自投电压自适应启动方法。


技术实现要素：

8.本发明的目的是为了解决现有技术存在的传统的备自投启动不能反应有压至失压过程、某些方式下可能长期启动导致误动、工作母线由大容量电机引起残压导致备自投拒动的技术问题，而提供的一种大型水电站10kv厂用电备自投电压自适应启动方法。
9.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
10.一种大型水电站10kv厂用电备自投电压自适应启动方法，母线失压判据接入上升沿延时电路的输入端，上升沿延时电路的输出端与第二与门电路的第一输入端连接之后再与非门电路的输入端连接，非门电路的输出端接第一与门电路的第一输入端，第二与门电路的输出端接备自投启动出口；
11.母线有压判据接或门电路的第一输入端，或门电路的输出端接第一与门电路的第二输入端，第一与门电路的输出端接或门电路的第二输入端、以及下降沿展宽电路的输入端，下降沿展宽电路的输出端接第二与门电路的第二输入端；
12.在工作母线电压正常时，采用以下工作步骤：
13.工作母线电压正常时，母线电压为100％un，母线有压判据满足，输出为1；母线失压判据不满足，输出为0。经过上升沿延时t1，输出为0。经过第二与门电路，输出为0。即备自投启动出口输出为0，备自投不启动。
14.在工作母线有压至失压时，分三种情况以控制备自投是否启动。
15.第一种情况如下：
16.(1)工作母线电压≥80％un时，此时母线失压判据不满足，输出为0，经过上升沿延时t1，输出为0，经过非门电路输出为1；母线有压判据满足，输出为1，经过或门电路输出为1，且通过自保持回路，确保或门电路输出为1；第一与门电路两个输入端均为1，第一与门电路输出为1，经下降沿沿时t2输出保持为1；母线失压判据不满足，输出为0，经过上升沿延时t1，输出为0，第二与门电路输出为0，备自投不启动。
17.第二种情况如下：
18.(2)25％un＜工作母线电压＜80％un时，此时母线失压判据不满足，输出为0，经过上升沿延时t1，输出为0，经过非门电路输出为1；母线有压判据也不满足，输出为0，经过或门电路，由于自保持回路的存在，输出为1；第一与门电路的两个输入端均为1，第一与门电路输出为1，经下降沿沿时t2输出保持为1；母线失压判据不满足，输出为0，经过上升沿延时t1，输出为0，第二与门电路输出为0，备自投不启动。
19.第三种情况如下：
20.(3)工作母线电压≤25％un时，此时母线失压判据满足，输出为1，经过上升沿延时t1，确保真实失压，躲过区外近端故障导致的母线失压，输出为1，经过非门电路输出为0，第一与门电路输出从1变为0，下降沿展宽t2发挥作用，展宽一段时间输出为1；第一与门电路输出从1变为0，这个过程模拟了工作母线从有压至失压的真实物理过程。
21.母线失压判据满足，输出为1，经过上升沿延时t1，确保真实失压，躲过区外近端故障导致的母线失压，输出为1；
22.第二与门电路的两个输入端均为1，故输出为1；即备自投启动出口输出为1，备自投启动，且开放时间通过下降沿展宽t2控制，开放一定时间，确保参与备自投的断路器能够可靠跳开。
23.一种大型水电站10kv厂用电备自投电压自适应启动电路，它包括第一与门电路，第一与门电路的第一输入端与非门电路的输出端连接，非门电路的输入端与上升沿延时电路的输出端、以及第二与门电路的第一输入端连接，第二与门电路的输出端接备自投启动出口；
24.或门电路的输出端接第一与门电路的第二输入端，第一与门电路的输出端接或门电路的第二输入端、以及下降沿展宽电路的输入端，下降沿展宽电路的输出端接第二与门电路的第二输入端。
25.母线失压判据接入上升沿延时电路的输入端；母线有压判据接或门电路的第一输入端。
26.与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
27.1)本发明能够对工作母线电压进行自适应，能够通过逻辑电路真实模拟并反应有压至失压的全物理过程，从工作母线电压≥80％un，再到25％un＜工作母线电压＜80％un，最后到工作母线电压≤25％un；
28.2)本发明中备自投启动后，通过逻辑设计实现启动的自关闭。不管工作母线失压多长时间，下降沿展宽t2只会固定开放一定的时间，该时间定值只确保与备自投相关的断路器可靠跳开，下降沿展宽t2时间一到，备自投启动出口即自关闭，不会一直保持输出，从而进一步降低了备自投误动风险；
29.3)本发明中当母线电压失压后，通过上升沿延时t1，确保真实失压，躲过区外近端故障导致的母线失压；当工作母线发生区外近端故障时，工作母线电压可能会因故障而降低，引起工作母线从有压到失压，若不设置上升沿延时t1，则可能导致失压后备自投先于继电保护保护装置动作，从而导致备自投合于故障，对系统造成二次冲击。当发生区外近端故障时，继电保护装置先启动，并切除故障，通过上升沿延时t1躲过继电保护装置最长动作时间，可以防止备自投合于故障；
30.4)本发明中当母线电压真实失压后，备自投才启动，备自投开放时间不需要与母线残压衰减时间配合，有效解决母线电压衰减延时过长导致备自投拒动的问题。传统的备自投开放时间按备自投动作时间考虑一定的裕度整定，无法解决母线电压衰减延时过长导致的备自投拒动问题。同时不同的工作母线、不同容量的电机，母线电压衰减时间都不一样，都需要建模计算或者试验测试，整定繁琐。本发明涉及的备自投启动方式，不设置备自投的开放时间，不需要与母线电压衰减延时配合，直到母线电压衰减到≤25％un才会启动，有效解决母线电压衰减延时过长导致备自投拒动的问题。
附图说明
31.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
32.图1为本发明的流程图。
具体实施方式
33.一种大型水电站10kv厂用电备自投电压自适应启动方法，母线失压判据1接入上升沿延时电路3的输入端，上升沿延时电路3的输出端与第二与门电路8的第一输入端连接之后再与非门电路4的输入端连接，非门电路4的输出端接第一与门电路6的第一输入端，第二与门电路8的输出端接备自投启动出口；
34.母线有压判据2接或门电路5的第一输入端，或门电路5的输出端接第一与门电路6的第二输入端，第一与门电路6的输出端接或门电路5的第二输入端、以及下降沿展宽电路7的输入端，下降沿展宽电路7的输出端接第二与门电路8的第二输入端；
35.在工作母线电压正常时，采用以下工作步骤：
36.工作母线电压正常时，母线电压为100％un，母线有压判据2满足，输出为1；母线失压判据1不满足，输出为0；经过上升沿延时t1，输出为0；经过第二与门电路2，输出为0；即备自投启动出口输出为0，备自投不启动。
37.在工作母线有压至失压时，分三种情况以控制备自投是否启动。
38.第一种情况如下：
39.(1)工作母线电压≥80％un时，此时母线失压判据1不满足，输出为0，经过上升沿延时t1，输出为0，经过非门电路4输出为1；母线有压判据2满足，输出为1，经过或门电路5输出为1，且通过自保持回路，确保或门电路5输出为1；第一与门电路6两个输入端均为1，第一
与门电路6输出为1，经下降沿沿时t2输出保持为1；母线失压判据1不满足，输出为0，经过上升沿延时t1，输出为0，第二与门电路8输出为0，备自投不启动。
40.第二种情况如下：
41.(2)25％un＜工作母线电压＜80％un时，此时母线失压判据1不满足，输出为0，经过上升沿延时t1，输出为0，经过非门电路4输出为1；母线有压判据2也不满足，输出为0，经过或门电路5，由于自保持回路的存在，输出为1；第一与门电路6的两个输入端均为1，第一与门电路6输出为1，经下降沿沿时t2输出保持为1；母线失压判据1不满足，输出为0，经过上升沿延时t1，输出为0，第二与门电路8输出为0，备自投不启动。
42.第三种情况如下：
43.(3)工作母线电压≤25％un时，此时母线失压判据1满足，输出为1，经过上升沿延时t1，确保真实失压，躲过区外近端故障导致的母线失压，输出为1，经过非门电路4输出为0，第一与门电路6输出从1变为0，下降沿展宽t2发挥作用，展宽一段时间输出为1；
44.母线失压判据1满足，输出为1，经过上升沿延时t1，确保真实失压，躲过区外近端故障导致的母线失压，输出为1；
45.第二与门电路8的两个输入端均为1，故输出为1；即备自投启动出口输出为1，备自投启动，且开放时间通过下降沿展宽t2控制，开放一定时间，确保参与备自投的断路器能够可靠跳开。
46.本发明还包括一种大型水电站10kv厂用电备自投电压自适应启动电路，它包括第一与门电路6，第一与门电路6的第一输入端与非门电路4的输出端连接，非门电路4的输入端与上升沿延时电路3的输出端、以及第二与门电路8的第一输入端连接，第二与门电路8的输出端接备自投启动出口；
47.或门电路5的输出端接第一与门电路6的第二输入端，第一与门电路6的输出端接或门电路5的第二输入端、以及下降沿展宽电路7的输入端，下降沿展宽电路7的输出端接第二与门电路8的第二输入端。
48.母线失压判据1接入上升沿延时电路3的输入端；母线有压判据2接或门电路5的第一输入端。
49.以下结合附图和实施例进一步对本发明进行说明：
50.一种大型水电站10kv厂用电备自投电压自适应启动方法，逻辑图如图1所示，主要由母线失压判据、母线有压判据、上升沿延时t1、非门、或门，第一与门、下降沿展宽t2、第二与门，备自投启动出口组成。
51.母线失压判据，通过备自投装置经工作母线电压互感器二次绕组采集工作母线三相电压，当三相电压都低于失压判据定值0.25un(un为工作母线二次额定电压)，母线失压判据输出为1。母线失压判据，由失压定值控制，当母线电压真实失压后，备自投才启动，备自投开放时间不需要考虑与母线残压衰减时间配合，有效解决母线电压衰减延时过长导致备自投拒动的问题。
52.母线有压判据，通过备自投装置经工作母线电压互感器二次绕组采集工作母线三相电压，当三相电压都高于有压判据定值0.8un(un为工作母线二次额定电压)，母线有压判据输出为1。
53.上升沿延时t1，考虑躲过近端区外故障导致工作母线电压降低，根据继电保护装
置后备保护动作时间整定，一般可取0.5s-2s，如继电保护装置后备保护最长动作时间为0.6s，则上升沿延时t1可取：0.6s+时间级差(0.2s)＝0.8s。
54.非门、或门，第一与门、第二与门组合实现备自投电压自适应启动逻辑。
55.或门设计有自保持逻辑回路，可反应工作母线电压有压到无压过程。
56.下降沿展宽t2，含义为失压启动开放时间，躲过参与备自投断路器分闸动作时间(可设为为30ms左右)，并考虑一定裕度，确保参与备自投的断路器能够可靠跳开，建议整定为0.2s。下降沿展宽t2，能够对备自投启动进行自关闭，防止备自投长期启动导致误动。
57.备自投启动出口，当母线失压判据、母线有压判据、上升沿延时t1、非门、或门，第一与门、下降沿展宽t2、第二与门满足组合逻辑条件时，备自投启动出口输出为1，备自投启动。
58.工况一：工作母线电压正常时，备自投不启动
59.工作母线电压正常时，母线电压为100％un，母线有压判据满足，输出为1。母线失压判据不满足，输出为0。经过上升沿延时t1，输出为0。经过第二与门，输出为0。即备自投启动出口输出为0，备自投不启动。
60.工况二：工作母线有压至失压时，备自投启动过程
61.(1)工作母线电压≥80％un时，此时母线失压判据不满足，输出为0，经过上升沿延时t1，输出为0，经过非门输出为1。母线有压判据满足，输出为1，经过或门输出为1，且通过自保持回路，确保或门输出为1。第一与门两个输入端均为1，第一与门输出为1，经下降沿沿时t2输出保持为1。母线失压判据不满足，输出为0，经过上升沿延时t1，输出为0，第二与门输出为0，备自投不启动。
62.(2)25％un＜工作母线电压＜80％un，此时母线失压判据不满足，输出为0，经过上升沿延时t1，输出为0，经过非门输出为1。母线有压判据也不满足，输出为0，经过或门，由于自保持回路的存在，输出为1。第一与门两个输入端均为1，第一与门输出为1，经下降沿沿时t2输出保持为1。母线失压判据不满足，输出为0，经过上升沿延时t1，输出为0，第二与门输出为0，备自投不启动。
63.(3)工作母线电压≤25％un时，此时母线失压判据满足，输出为1，经过上升沿延时t1，确保真实失压，躲过区外近端故障导致的母线失压，输出为1，经过非门输出为0，第一与门输出从1变为0，下降沿展宽t2发挥作用，展宽200ms输出为1。
64.母线失压判据满足，输出为1，经过上升沿延时t1，确保真实失压，躲过区外近端故障导致的母线失压，输出为1。
65.此时，第二与门两个输入端均为1，故输出为1。即备自投启动出口输出为1，备自投启动，且开放时间通过下降沿展宽t2控制，开放200ms，确保参与备自投的断路器能够可靠跳开。

技术特征：
1.一种大型水电站10kv厂用电备自投电压自适应启动方法，其特征在于，母线失压判据(1)接入上升沿延时电路(3)的输入端，上升沿延时电路(3)的输出端与第二与门电路(8)的第一输入端连接之后再与非门电路(4)的输入端连接，非门电路(4)的输出端接第一与门电路(6)的第一输入端，第二与门电路(8)的输出端接备自投启动出口；母线有压判据(2)接或门电路(5)的第一输入端，或门电路(5)的输出端接第一与门电路(6)的第二输入端，第一与门电路(6)的输出端接或门电路(5)的第二输入端、以及下降沿展宽电路(7)的输入端，下降沿展宽电路(7)的输出端接第二与门电路(8)的第二输入端；在工作母线电压正常时，采用以下工作步骤：工作母线电压正常时，母线电压为100％un，母线有压判据(2)满足，输出为1；母线失压判据(1)不满足，输出为0；经过上升沿延时t1，输出为0；经过第二与门电路(2)，输出为0；即备自投启动出口输出为0，备自投不启动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在工作母线有压至失压时，分三种情况以控制备自投是否启动。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第一种情况如下：(1)工作母线电压≥80％un时，此时母线失压判据(1)不满足，输出为0，经过上升沿延时t1，输出为0，经过非门电路(4)输出为1；母线有压判据(2)满足，输出为1，经过或门电路(5)输出为1，且通过自保持回路，确保或门电路(5)输出为1；第一与门电路(6)两个输入端均为1，第一与门电路(6)输出为1，经下降沿沿时t2输出保持为1；母线失压判据(1)不满足，输出为0，经过上升沿延时t1，输出为0，第二与门电路(8)输出为0，备自投不启动。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第二种情况如下：(2)25％un＜工作母线电压＜80％un时，此时母线失压判据(1)不满足，输出为0，经过上升沿延时t1，输出为0，经过非门电路(4)输出为1；母线有压判据(2)也不满足，输出为0，经过或门电路(5)，由于自保持回路的存在，输出为1；第一与门电路(6)的两个输入端均为1，第一与门电路(6)输出为1，经下降沿沿时t2输出保持为1；母线失压判据(1)不满足，输出为0，经过上升沿延时t1，输出为0，第二与门电路(8)输出为0，备自投不启动。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第三种情况如下：(3)工作母线电压≤25％un时，此时母线失压判据(1)满足，输出为1，经过上升沿延时t1，确保真实失压，躲过区外近端故障导致的母线失压，输出为1，经过非门电路(4)输出为0，第一与门电路(6)输出从1变为0，下降沿展宽t2发挥作用，展宽一段时间输出为1；母线失压判据(1)满足，输出为1，经过上升沿延时t1，确保真实失压，躲过区外近端故障导致的母线失压，输出为1；第二与门电路(8)的两个输入端均为1，故输出为1；即备自投启动出口输出为1，备自投启动，且开放时间通过下降沿展宽t2控制，开放一定时间，确保参与备自投的断路器能够可靠跳开。6.一种大型水电站10kv厂用电备自投电压自适应启动电路，其特征在于，它包括第一与门电路(6)，第一与门电路(6)的第一输入端与非门电路(4)的输出端连接，非门电路(4)的输入端与上升沿延时电路(3)的输出端、以及第二与门电路(8)的第一输入端连接，第二与门电路(8)的输出端接备自投启动出口；或门电路(5)的输出端接第一与门电路(6)的第二输入端，第一与门电路(6)的输出端
接或门电路(5)的第二输入端、以及下降沿展宽电路(7)的输入端，下降沿展宽电路(7)的输出端接第二与门电路(8)的第二输入端。7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，母线失压判据(1)接入上升沿延时电路(3)的输入端；母线有压判据(2)接或门电路(5)的第一输入端。

技术总结
一种大型水电站10kV厂用电备自投电压自适应启动方法，在工作母线电压正常时，采用以下工作步骤：工作母线电压正常时，母线电压为100%Un，母线有压判据满足，输出为1；母线失压判据不满足，输出为0；经过上升沿延时T1，输出为0；经过第二与门电路，输出为0；即备自投启动出口输出为0，备自投不启动。本发明的目的是为了解决现有技术存在的传统的备自投启动不能反应有压至失压过程、某些方式下可能长期启动导致误动、工作母线由大容量电机引起残压导致备自投拒动的技术问题，而提供的一种大型水电站10kV厂用电备自投电压自适应启动方法。站10kV厂用电备自投电压自适应启动方法。站10kV厂用电备自投电压自适应启动方法。


技术研发人员：杨维胜 侯小虎 任丽先 郭文 夏建华 肖江滔 张舸 龚林平 骆佳勇
受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/21