电力系统安全稳定控制装置及应用

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一、严格的质量保证 二、可靠的软硬件平台 三、成熟的判据和先进的原理 四、便捷的调试手段和完善的系统验证 五、系统分析与计算
一、严格的质量保证
• 我们认为,原理再先进、设计再可靠的装置, 没有一个严格质量保证的生产过程是万万不行 的,尤其对于稳定控制装置这种对可靠性和安 全性要求极高的设备来说,严格的质量保证可 以说和先进的原理,可靠的设计同等重要。
南宁
香港电网
茂名
南方电网交直流稳控系统站间联系图
2006年南方电网安全稳定控制系统配置图
国调安稳系统 贵州安稳系统
贵州青岩
鹅城换 流站
贵州安顺
南方青岩
河池变
南方安顺
高坡换 流站
博罗 沙塘变
站间64Kb PCM通道
广东安稳系统 盘南
站间2Mb通道
广东罗洞
站内装置间2Mb通道 站间装置间专用光芯通道
天二
区域稳定控制系统的结构
–主从式单层结构 –复合式多层结构
区域稳控系统结构图
主主主主
专专专 专专专 专专 专专专 专专专 专专 专专专 专专专 专专
主主主主1
主主主主2
主 主 主 主 30
主从式单层结构配置图
区域稳控系统结构图
主主
主主1
主主2
主主n
主主主1
主主主n
主主主1
主主主n
复合式多层结构配置图
来宾变
梧州变 南方罗洞
马窝换流站
玉林变
鹏城
滇东 云南安稳系统 肇庆站 宝峰 罗平变 百色变
三、成熟的判据和先进的原理
利用电气量的跳闸判据 n 突变量启动 n P-0.2S ≥ PS1(事故前有功功率应大于定值PS1) n Pt ≤ PS2 (事故时有功功率应小于定值PS2) n 有两相电流 I ≤ IS1(电流应小于投运电流) n 电流变化量满足
一、严格质量保证 • 我们公司对任何产品的生产流程都是: 元器件筛选 单板测试 整机测试 整屏测试 静态模拟试验:包括数字仿真试验 动态模拟试验:针对稳控装置和高压保护 系统联合调试:针对稳控系统
一、严格质量保证 以上所有流程全部在公司本部生产部门完 成并且可控,而且所有流程都是按照现代高科 技企业的管理模式进行管理,由多个部门(研 发、工程调试、质量管理)先后负责质量把关。
屏内 2M光 纤
一台主机最多配置四台从 机,每台从机通过逻辑CPU上 的多模光纤口与主机通信。
屏内 2M光 纤
每台从机能采集6个单元的三相 电流和三相电压,共36路模拟量。 提供25个弱电开入或20个强电开 入。
每台从机能提供13组独立出口, 每组2副接点。在某些功能中可通 过组态整定控制接点的输出。
光耦
外部开入
CPU2
RCS-992主机硬件配置示意图
就地打印 液晶显示 厂站监控 调度监控
*可选双绞线、 光纤、以太网
串口扩展
DSP2
通信接口
0~4个从机 站间通信
外部存储器 FLASH、RAM EEPROM等
单片机
双口RAM
控制策略处理
电源模块
信号 继电器
DSP1
光耦
外部开入
2.2 软件平台
• 通用的、标准化的软件模块,最大限度减少工程软 件的开发量,大大降低二次开发出错的概率。 • 并行实时计算
故障全过程对所有策略进行实时计算。即在每一个采样间 隔内(0.833ms)对所有策略完成计算,并留有裕度。因此, 装置中各策略功能的计算互不影响,均能正确反应。
• 多种启动元件
不同的功能均有对应的启动元件,所有故障元件都必须 在相应启动元件动作后开始逻辑判断和出口。
2.3 通信
• 区域稳定控制系统中通信的重要性越来越突出,因 此,站间通信的可靠性十分重要。 • 保证在工频的30度(1.667ms)内全网交换一次数据 与命令,对通道数据与命令有严格的校验,包括多 帧数据确认、CRC校验、地址校验、特征码校验、反
南方电网结构简图
江陵 纳雍 高坡
贵州电网
贵阳
华中电网 换
三广直流Leabharlann Baidu
安电 盘电
安顺
青岩 河池 岩滩
高肇直流
鹅城 蓄能
柳州 贺州 来宾 梧州 罗洞 广州换 北郊 增城
马窝 罗平 鲁布革
天二
平果 天一 百色
云南电网
广东电网
天广直流 玉林
肇庆
西江 砚都 江门
广西电网
220kV线路 500kV线路 500kV直流线路
复用光纤( 2Mbps 、64kbps) 专用光纤( 2Mbps 、64kbps ) 载波 音频MODEM方式 异步串口 强大的可扩充能力:通信扩展装置MUX-22 主机可以配套通信扩展装置 MUX-22,该装置通过2M光纤与主机通 信,可将主机内1路通信通道内2Mbps的数据流扩展为22路各种不同 通信协议和介质的数据通道。扩展后1台主机可最多同时与 29个站 点进行数据交换。
电力系统安全稳定控制装置及应用
电力系统安全稳定控制装置及应用
南京南瑞继保电气有限公司
概述 一、RCS-992区域稳定控制装置 二、电力系统失步解列装置 三、电力系统频率电压紧急控制装置
概述:RCS系列安全稳定控制装置
• 区域稳定控制装置 采用主从机结构,实现分散式布置; –RCS-992主机 高速的数字通信接口,易于扩展, 能满足大型稳控系统的要求。 –RCS-990从机 配置简单、操作方便,主要用于单厂 –MUX-22等复接设备:光纤复接、光电转换 站稳定控制措施的实现或作为稳控子 • RCS-991A、B 稳定控制装置 站 /执行站。 当电力系统失步时,做出相应的处理: • RCS-993A、B失步解列装置 解列、切机、切负荷或启动其它使系 作为电力系统发生低频功率振荡(同步 统再同期的控制措施。 • RCS-993C低频振荡检测装置 振荡 )时的检测或控制装置。 RCS-994A 主要用于低频低压减载或低频 • RCS-994A、B频率电压紧急控制装置 低压解列、低频自启动水轮发电机组。 • RCS-993D、E失步解列与频率电压紧急控制装置 立足于现在最新的技术和现有的实际 RCS-994B除了具有低频、低压控制功能 将失步解列功能与频率电压紧急控制 基础,以实用为主; 以外,还具有过频切机,过频或过压解列。 • TSC稳定控制在线预决策系统 功能集中在同一装置中实现。
Ps1 Ps 2 I I k I k 24 U I dt n t≥tS1(确认满足上述判据的延时 ) N • 浮动门槛原理可靠地躲开系统振荡(国家发明专利)
成熟的判据和先进的原理
故障跳闸判据
使用LFP-900 、RCS-900系列高压线路保护的原理中成熟可靠的 距离继电器元件进行故障范围的确定,同时利用线路保护中成熟的 I0 与I2A比相选相元件进行故障选相,再辅助以相应的保护装置的跳闸节 点进行故障的确认。 装置判别使用二段式相间距离继电器和接地距离继电器,继电 器由正序电压极化,因而有较大的测量故障过渡电阻的能力;接地距 离继电器设有零序电抗特性,可防止接地故障时继电器超越。 正序极化电压较高时,由正序电压极化的距离继电器有很好的 方向性;当正序电压下降至15%Un以下时,进入三相低压程序,由正序 电压记忆量极化,Ⅰ、Ⅱ段距离继电器在动作前设置正的门坎,保证 母线三相故障时继电器不可能失去方向性;继电器动作后则改为反门 坎,保证正方向三相故障继电器动作后一直保持到故障切除。
2.4 系统功能
下面结合几个具体工程实例说明稳控系统
在系统功能实现时的“防误”、“防拒”措施。
福建电网500kV结构简图
最近一次福建安稳系统动作情况分析 2006年8月11日13点31分01秒,福建外送断 面断开,宁双、德龙双回线外送功率 1059MW, 宁德变安稳装置正确动作,发出759MW切机量; 故障后, 26ms 后石电厂安稳装置接收到宁德变 切机命令,经就地高周辅助判据判别后,581ms 后石电厂安稳装置发出切#2、#3机命令。
• 所有通信装置和通信插件全部自主研发,大大保证的设 备的可靠性。
2.3 通信
• 我们还研发了专用的通道录波装置,实时 记录通道上出现的任何异常数据报文和事 故后的正常命令报文,在系统正常运行时 及时提醒运行人员,在事故发生后帮助技 术人员分析事故。通过便利的分析软件, 使原本不可视的通道信息变得易于掌控。
• 完善的系统验证
1)有关安全稳定控制的一系列产品已形成较大的规模, 我们的工程调试部门预备了百余套稳控装置,可以根 据用户实际需求配置大规模区域稳控系统,在实验室 中模拟整个稳控系统。设备出产后,由于策略表的修 改而需要对稳控系统的软件进行修改,在现场一般不 具备完善的调试条件。 2)利用现场数据回放技术,基于现场录波数据或 BPA/PSASP电力系统分析程序的仿真结果,真实地再现 系统事故的发生过程,进一步验证稳控系统的动作行 为。 3)研制了基于GPS同步对时的试验仪,为系统联调, 整组测试创造了很好的条件。
二、可靠的软硬件平台与完善的系统功能 • • • • 2.1 硬件平台 2.2 软件平台 2.3 通信 2.4 系统功能
2.1 硬件平台
稳控站装置配置图
提供13个弱电开入。除了常用 的“通道投入”、“复归”等开 入,剩下基本用于运行方式的开 入。主机不提供出口接点。 一台主机提供8个光纤通信接口, 其中最多4个用于与从机的连接。 剩余4个接口用于站间通信。
TSC系统目前已通过项目鉴定,成为 国内第一套投跳闸运行的省级在线稳 定控制系统。目前南方电网在线安全 稳定控制系统已通过验收。
一、RCS992区域稳定控制系统
• RCS-992分布式区域稳定控制系统(装置) 主要用于区域电网及大区互联电网的安全稳 定控制,尤其适合区域的多个厂站的稳定控 制系统,也可用于单个厂站的安全稳定控制。 该装置包含有2项国家技术发明专利。 • 荣获2005年度“中国电力科学技术奖”二等 奖。
码校验以及和校验等,保证了通道信息的正确性, 经过上述校验,理论上通信误码的概率是10-50 。
同步通信帧格式
帧头
0x7e 特征码+地址码
word1


路 层
word1反码 word2 word2反码 。。。。。。


校验码 (求和校验)
CRC 码 帧尾
CRC-16 0x7e
2.3 通信
• RCS-992稳控装置具有配置灵活、功能强大的通信功能 支持多种介质、多种协议的通信方式
RCS-992主机主要功能 • • • • 与从机通信,获取本站状态量和故障判别结果; 控制策略表处理; 命令输出至从机跳闸; 站间通信,获取系统状态量和运行方式,命令输出至 子站跳闸; • 事件记录与故障录波; • 后台、远方通信,可在线刷新策略表;
RCS-990从机主要功能 • 模拟量(36个)、开入量采样(25个); • 检测接入装置的线路、主变、发电机、母线的运行状态, 判别故障类型; • 与主机通信,上送本站状态量; • 本地功能(频率电压紧急控制等); • 接收主机命令输出跳闸;
• MUX-22采用DSP高速信号处理器,保证了全系统间快 速而可靠的通信
RCS-990从机硬件配置示意图
CPU1
光纤接口 与主机通信
模拟量 输入
低通滤波
A/D转换
数字信号 处理DSP
可编程门 阵列CPLD
光耦
外部开入
+E
QDJ
出口 继电器
TEST HELP
低通滤波
A/D转换
数字信号 处理DSP
可编程门 阵列CPLD
先进的硬件核心
• 高速数字信号处理器DSP • 主机采用双DSP结构:
DSP1负责控制策略的处理,DSP2负责站内和站间的通信,通过 双口RAM交换数据
• 从机采用双CPU系统:
1、从低通滤波回路-AD采样回路-采样与逻辑计算CPU全部双 重化; 2、起动CPU作用于起动继电器,逻辑CPU负责故障判别并作用 于跳闸矩阵; 3、启动一致性,CPU1和CPU2的启动元件相同,保护才出口 4、任一CPU板故障,闭锁装置并发报警信号
成熟的判据和先进的原理
故障跳闸判据
故障跳闸判据经过LFP系列、RCS系列高压线路保护
十多年的可靠运行所检验,原理正确可靠。应用到稳控系 统后,运行也十分可靠。
四、便捷的调试手段和完善的系统验证
• 便捷、可靠的调试手段: 1)与装置配套提供调试软件,使调试、整定 和运行维护更加方便快捷。如图 2)使用便携式调试仪HELP90B模拟跳闸、短路 故障、过载、系统振荡、低频、低压、过频等。 3)根据实际工程需要,设计一套完整的试验 定值,以通过数字模拟的方式给稳控装置输入 各种模拟量、状态量、以及跳闸、故障等扰动 信息。
• 本装置总结继承了国内外先进的稳定控制技术, 结合中国电网的特点和习惯,在本公司高压微 机保护成熟的硬件平台基础上,整合当今世界 上最新的嵌入式计算机系统技术和通信技术, 针对西电东送、南北互供、大区联网稳定控制 的需要,研究开发了一系列新的产品,能够更 好地满足大型电力系统不断发展的需要。
关键技术特点与优势
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