电站自动化同期接线新设计

[摘 要] 发电厂和变电所断路器的同期操作是电站中频度最高且要求最严的操作，遗憾的是当前我国各类电站90%以上有同期问题的断路器本应实现同期操作自动化的，而至今还是手动同期，或是使用原理极为粗糙的所谓检同期。究其原因，首先是源于自动同期装置的功能缺陷，装置不具备自动识别差频并网和合环并网的功能。其次是各级调度部门忽视了在系统潮流计算的基础上，向各电站实时下达合环点允许合环操作的电气参数定值。此外，还有实现全部断路器的同期操作自动化将带来同期接线设计和布线的复杂化。为了彻底改变当前因同期操作阻滞电站自动化进程的局面，我们不仅设计能自动识别并网性质的各类微机自动同期装置，而且推出了与之配套的同期装置自动选线器，从而大大简化了电站同期接线的设计、施工，并为实现发电厂和变电所全部断路器的操作自动化打下了基础。本文将着重介绍SID-2X型多同期点共用同期装置自动选线器的原理及使用，作为设计部门和运行单位改进同期接线设计的参考。

SID-2X型选线器是为发电厂或变电站多个并列点断路器共用一台自动同期装置进行同期接线切换而设计的，选线器可接受上位计算机（DCS）通过RS-485现场总线发送的选线控制命令实现并列点的切换，也可接受上位机一对一的点动开出量控制，完成并列点的切换。如果需要，还可通过一对一的同期开关（只需一对按钮式触点）实施选线控制。选线器的诞生，将大大简化多并列点共用一台同期装置的同期接线设计，也减少了现场二次线的施工工作量。
　　SID-2X型选线器是为深圳市智能设备开发有限公司SID-2系列各类同期装置配套设计的，适用于新站设计或老站改造的发电厂或变电站。选线器不仅适用于原来按同期小母线集中同期方式设计的厂、站，也同样适用于新设计具有DCS的发电厂。实现DCS不主张多台发电机共用一台同期装置，但并不意味一台发电机的专用同期装置只服务于一个并列点（例如机端断路器或发—变组高压断路器），而是该台同期装置应囊括与该台发电机相关的所有并列点，例如: 机端断路器、发一变组高压断路器（如是3/2或 是4/3断路器接线则涉及两个断路器）、高压厂用母线断路器及相关的起备变断路器等。因此，选线器对实现DCS的发电机也是必要的。
　　由于大量同期装置只是为差频并网设计的，例如由发电机端断路器或发变组高压侧断路器并网。但这些同期装置不能胜任同频（合环）并网的操作，而在电站内不少断路器都可能碰上合环并网的问题，例如发电厂厂用电系统中的很多操作都会遇到合环操作。过去在同期装置不能胜任的情况下只能请出备自投装置来完成厂用电的正常操作（开机前和开机后的厂用电操作）。而备自投装置则是用一个毫无道理可言的同期检查继电器来回避合环操作时所遇到的功角问题。是否可以进行合环操作的允许功角需要通过不同运行方式的计算来确定，而不是整定一个一成不变的角度来应付。合环点两侧的角度是正在运行的另外半环的功角，理论上可以在0o~90o间，如果用备自投装置整定的固定角度来限制操作，则必定出现本可以合闸的线路而被闭锁掉了，或者当时不能合闸的线路通过STK开关退出同期闭锁继电器TJJ强行合上后导致保护误动或失步而再次跳闸。为此，我们设计的各类同期装置都能自动识别它将要操作的断路器是处在差频并网还是合环并网状态。如是合环并网，它将依据装置内经过计算的允许功角定值来决定是否执行合闸操作，该定值应确保在实行合环操作后的潮流变化不致导致保护误动或失步。如是差频并网，它将捕捉第一次出现的零相差实施无冲击同期操作。这比备自投装置的操作要合理得多和快速得多。
　　因此，我们力主备自投装置的任务是事故情况下实现备用电源的快速自动投入，而厂用电系统的正常操作应由具备自动识别并列点并网性质并有确切允许功角整定值的自动同期装置来完成。一台同期装置供多台发电机共用对中、大型发电厂是不合理的，一台同期装置只管一台发电机的一个同期点也是不合理的，合理的设计是一台同期装置应统管与该发电机相关的全部同期点。而对于变电所，多条线路共用一台同期装置则在一些情况下是合理的，因线路的操作机会较少。同期选线器即是为这一目的服务的。
一、 功能概述
1、 主要功能
1) SID-2X最多具有8（或12）个多路开关模块通道对8（或12）个并列点的同期信号进行切换;
2) 接受由上位机（DCS）经RS-485总线发来的选线指令，控制指定的多路开关进行选线操作;
3） 接受由上位机（DCS）发来的点动（短暂接通）开关信号控制指定的多路开关进行选线操作;
4） 在并网过程中，如遇到紧急事件，选线器可接受由上位机（DCS）发来的紧急中止同期命令（由开到闭的开关量）执行紧急中止同期操作;
5) 选线器具有自检功能，可提前预告多路开关通道故障状态;
6) 在选线器上有8（或12）个指示灯指示被选中的多路开关通道号;
7) 选线器具有闭锁重选功能，确保每次只选通一路多路开关;
8) 选线器的CPU模块故障时，可在选线器面板上手动操作8（或12）个带“唯一性”闭锁钥匙的开关进行人工选线操作;
9) 选线器可将切换后的同期电压作为手动同步的同期表使用，并有接口与手动的调压、调速和合闸按钮相连，以便在同期装置故障时实施手动同期操作;
10) 具有RS-485接口，地址码可在1~99之间设置，通讯波特率可选300、600、1200、2400、4800、9600;
11) 选线器采用了全封闭和严密的电磁及光电隔离措施，能适应恶劣的工作环境;
12) 选线器供电电源为交直流两用，能自动适应110V、220V交直流电源供电。

2、技术指标
1） 工作电源110～220伏交直流电源均可，功耗不大于30伏安。
2） 抗干扰性能: 符合IEC255
3） 绝缘强度: 弱电回路对地: 500伏50赫1分钟
强电回路对地: 1500伏50赫1分钟
强弱电回路间: 1000伏50赫1分钟
4）工作环境: 工作温度: -20oC～50oC
贮存温度: -10oＣ～60oＣ
相对湿度: 不大于80%

二、 工作原理
选线器由下列部件组成:
1、 微控制器:
其功能如下:
1）接受由上位计算机（DCS）经RS-485总线发来的选线指令，控制指定的多路开关进行选线操作。
2）接受由上位计算机（DCS）发来的点动开关信号控制指定的多路开关进行选线操作。使用点动（即短暂闭合一下）开关信号的原因是因同期过程所需时间是不可预计的，因此启动同期装置的命令不能设置一个固定时间，只能由选线器来保持点动信号，直至并网成功为止。
3）在并网过程中，如发生紧急事件，上位计算机（DCS）可发送一闭合的开关量给选线