变压器中性点接地刀闸自动切换方法

摘要

本发明公开了一种变压器中性点接地刀闸自动切换方法，要解决的技术问题是确保变电站有源系统的中性点接地。本发明的方法，对于X台变压器并列运行的有源供电系统，高压侧母线联络断路器和中压侧分段断路器的位置为合位，变压器高压侧和中压侧断路器的位置为合位，当1至X-1台变压器高压侧和中压侧中性点接地其余变压器高压侧和中压侧中性点不接地时,合上非接地变压器高压侧和中压侧中性点的接地刀闸。本发明与现有技术相比，中性点接地变压器的断路器因故障跳闸或母联断路器跳开，造成系统局部失去中性点时，合上非接地变压器的中性点接地刀闸，确保变电站变压器的高、中压侧始终有中性点接地，提高了电力系统运行的安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种变电站的保护方法，特别是一种保护220kV/110kV/35(或 10)kV变电站安全运行的方法。

背景技术

对于110kV以上电压等级的变电站，变压器中性点是否接地、接地变压器 的数目，直接影响着发生接地故障时变电站的短路电流大小及其分布，电网的 绝缘水平，电力系统的供电可靠性、安全性等。为了防止电力系统中发生单相 接地故障时的过电压，多台变压器并列运行时，必须确保至少一台变压器中性 点接地。因此，对存在多台变压器并列运行的变电站，为防止中性点接地变压 器因故障跳闸或母联断路器跳开时，有源系统失去中性点，实行中性点接地刀 闸自动控制具有重要的意义。现有技术采用的方法是：(1)当变电站变电系统 出现故障后，由运行人员手动操作中性点接地刀闸，不仅人身安全得不到保障， 人工合闸时间长，时效性、可靠性亦得不到保障。(2)电力系统出现故障时， 运行人员关注的焦点，往往在故障的排查上，常常忽略中性点接地刀闸的操作， 若再次出现故障，可能会给整个变电系统带来更严重的事故，造成更大的损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种变压器中性点接地刀闸自动切换方法，要解决的 技术问题是确保变电站有源系统的中性点接地。

本发明采用以下技术方案:一种变压器中性点接地刀闸自动切换方法，对 于X台变压器并列运行的有源供电系统，X为至少两台变压器，高压侧母线联络 断路器和中压侧分段断路器的位置均为合位，变压器高压侧和中压侧断路器的 位置均为合位，当1至X-1台变压器高压侧和中压侧中性点接地其余变压器高 压侧和中压侧中性点不接地时,合上非接地变压器高压侧和中压侧中性点的接 地刀闸的条件为：

合上全部变压器高压侧和中压侧中性点接地刀闸：1至X-1台变压器高压侧 和中压侧中性点接地刀的位置合位，任意变压器的高压侧和中压侧断路器的位 置变为分位或任意高压侧母线联络断路器和中压侧分段断路器的位置变为分 位，所有变压器高压侧和中压侧中性点接地刀合闸；

或合上非接地变压器高压侧和中压侧中性点接地刀闸：任意高压侧母线联 络断路器和中压侧分段断路器的位置变为分位，非接地变压器高压侧和中压侧 的中性点接地刀合闸；

或合上任一台非接地变压器高压侧和中压侧中性点的接地刀闸：所有高压 侧和中压侧中性点接地的变压器高压侧和中压侧断路器的位置变为分位，任一 台非接地变压器高压侧和中压侧的中性点接地刀合闸。

本发明的合上非接地变压器高压侧和中压侧中性点的接地刀闸，采用自动 切换装置。

本发明的合上非接地变压器高压侧和中压侧中性点的接地刀闸前，给自动 切换装置充电，对自动切换装置充电的条件为：1)投入“自动控制”硬压板， 2)X台变压器高压侧和中压侧断路器的位置均处于合位，3)所有高压侧母线 联络断路器和中压侧分段断路器的位置均处于合位，4)1至X-1台变压器高压 侧和中压侧中性点接地刀的位置合位，或1至X-1台变压器中性点接地；满足1) -4)条件后，保持10秒，完成给自动切换装置充电；所述“自动控制”硬压板 为设置在自动切换装置外部的开关。

本发明的变压器高压侧和中压侧中性点的接地连接结构相同。

本发明的变压器高压侧和中压侧断路器的跳闸位置，采用同时分、同时合 的联动结构。

本发明的变压器高压侧和中压侧中性点接地刀闸的合闸位置，采用同时分、 同时合的联动结构。

本发明的变压器高压侧和中压侧断路器分、合的位置，其中性点接地刀分、 合的位置不受其他变压器的断路器分、合的位置，中性点接地刀分、合的位置 的影响。

本发明的变压器高压侧母线联络断路器的跳闸位置和中压侧分段断路器的 跳闸位置，采用同时分、同时合的联动结构。

本发明与现有技术相比，对多台变压器中性点接地刀闸自动控制，在有源 供电系统正常运行过程中，若中性点接地变压器的断路器因故障跳闸或母联断 路器跳开，造成系统局部失去中性点时，自动控制合上非接地变压器的中性点 接地刀闸，确保220kV变电站变压器的高、中压侧始终有中性点接地，提高了 电力系统运行的安全性，避免更加严重的事故发生。

附图说明

图1是实施例1两台变压器的连接示意图。

图2是实施例1的充电逻辑框图。

图3是实施例1执行接地刀闸切换逻辑框图。

图4是实施例2三台变压器的连接示意图。

图5是实施例2的充电逻辑框图。

图6是实施例2一台变压器接地两台不接地执行接地刀闸切换逻辑框图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步详细说明。本发明的方法针对变电 站的三卷变压器以Y/Y/△接线方式，220kV高压侧为双母线接线方式，110kV 中压侧为单母线双分段接线方式，低压侧35kV或10kV为单母线接线方式，高 压侧和中压侧变压器需要中性点接地。本发明的方法采用以下连接结构，并作 如下设定：

(1)每台变压器高压侧和中压侧中性点的接地连接结构相同。

(2)每台变压器高压侧和中压侧断路器的跳闸位置，采用并联方式联接， 由表征分、合状态的硬接点接入自动切换装置。变压器高压侧和中压侧断路器 的跳闸位置表示为：TWJ-*B，其中“*B”代表某个变压器，如：m变压器断路器 的跳闸位置表示为TWJ-mB。在自动切换装置里，高压侧和中压侧断路器同时处 于分位时，变压器断路器的跳闸位置标示为1，TWJ-*B＝1；同时处于合位时，变 压器断路器的跳闸位置标示为0，TWJ-*B＝0。

本发明的方法中并联方式联接为高压侧和中压侧断路器同时分、同时合的 联动结构，下文中出现的并联方式联接结构也表示同时分、同时合的联动结构。

(3)变压器高压侧和中压侧中性点接地刀闸(接地刀，地刀)的合闸(接 地)位置，采用并联方式联接，由表征分、合状态的硬接点接入自动切换装置。 变压器高压侧、中压侧的中性点接地刀的合闸位置表示为：JDD-*B，如m变压 器的中性点接地刀的合闸位置表示为JDD-mB。在自动切换装置里，高压侧和中 压侧中性点接地刀同时处于分位时，接地刀的合闸位置标示为0，JDD-*B＝0；同 时处于合位时，接地刀的合闸位置标示为1，JDD-*B＝1。

(4)某台变压器高压侧和中压侧断路器分、合的位置，其中性点接地刀分、 合的位置不受其他变压器的断路器分、合的位置，中性点接地刀分、合的位置 的影响。

(5)高压侧母线联络断路器(母联)ML的跳闸位置TWJ-ML1和中压侧分段 断路器(分段)的跳闸位置TWJ-ML2(在本文的记载中二者简称母联ML的跳闸 位置，采用同一符号标识：TWJ-ML)，采用并联方式联接，由表征分、合状态的 硬接点接入自动切换装置。在自动切换装置里，母联ML(高压侧母联和中压侧 分段)处于分位时，跳闸位置标示为1，TWJ-ML＝1；同时处于合位时，跳闸位置 标示为0，TWJ-ML＝0。

(6)“两台变无地刀位置投入”标识为1，“三台变无地刀位置投入”标识 为1时，分别表示在两台变压器、三台变压器中，至少一台变压器高压侧和中 压侧中性点接地刀的合闸位置合位，即中性点接地，但不是全部变压器中性点 都接地。以此类推，“X台变无地刀位置投入”标识为1，表示在变电站的X台 变压器中，满足1台至X-1台变压器高压侧和中压侧中性点接地刀的合闸位置 合位。在自动切换装置里投入“X台变无地刀位置投入”控制字，便不再从自动 切换装置外部采集接地刀的分合位置。

(7)设置“自动控制”硬压板，在自动切换装置上接入“自动控制”硬压 板时，表示自动切换装置投入本发明方法的自动切换中性点接地刀的模式。自 动切换装置为接收变压器高压侧和中压侧断路器跳闸位置、母联跳闸位置和接 地刀合闸位置信息，按本发明的方法进行逻辑判断后，执行自动合上非接地变 压器中性点接地刀闸，从而自动将变电站的中性点接地位置从接地变压器切换 到非接地变压器的装置。“自动控制”硬压板为设置在自动切换装置外部，控制 按本发明的方法投入或退出自动切换模式的开关。

实施例1，如图1所示，针对两台变压器mB、nB的有源供电系统(系统)， 两台变压器并列运行，系统正常运行时，母联ML位置均为合位TWJ-ML＝0，其中 一台变压器mB中性点接地JDD-mB＝1，另一台变压器nB中性点不接地JDD-nB＝0， 两台变压器高压侧同时连接在双母线的Ⅰ母220kV和Ⅱ母220kV上，中压侧、 低压侧分别连接在Ⅰ母110kV/35kV、Ⅱ母110kV/35kV上，两台变压器高压侧 和中压侧断路器的位置为合位TWJ-mB＝0、TWJ-nB＝0。本实施例要实现的结果为： 任意变压器的高压侧和中压侧断路器的位置变为分位，任意母联的位置变为分 位，合上非接地的变压器的中性点接地刀闸，以确保有源供电系统不会出现无 中性点接地的工作环境。

本实施例中，变压器中性点接地刀闸自动切换方法，包括以下步骤：

一、给自动切换装置“充电”，如图2所示，对自动切换装置“充电”的逻 辑条件为：(1)投入“自动控制”硬压板，将“自动控制”硬压板接入到自动 切换装置上，进入自动切换中性点接地刀的模式，(2)两台变压器高压侧和中 压侧断路器的位置均处于合位，TWJ-mB＝0，TWJ-nB＝0，(3)母联位置均处于合 位，TWJ-ML＝0，(4)“两台变无地刀位置投入”为1，或一台变压器中性点接地 JDD-mB＝1，另一台变压器中性点不接地JDD-nB＝0(或JDD-mB＝0，JDD-nB＝1)。 满足(1)-(4)的条件后，保持10秒，完成给自动切换装置“充电”。给自动 切换装置“充电”的目的，是为了满足自动切换装置能够正常工作，是执行本 发明方法的初始条件，若没有该条件的限制，自动切换装置可能不会进入正常 工作状态或发出错误指令，执行合非接地变压器中性点接地刀闸的操作，因此， 给自动切换装置“充电”是后续合上非接地变压器中性点接地刀闸的物质条件。

二、合上非接地变压器中性点接地刀闸，如图3所示，分为两种情况，

第一种情况，合上全部变压器中性点接地刀闸的逻辑条件为：(1)“充电” 完成，(2)“两台变无地刀位置投入”为1，(3)任意变压器的高压侧和中压侧 断路器的位置变为分位，从0变为1，或任意母联的位置变为分位，从0变为1。 满足(1)-(3)的条件，自动切换装置发出所有变压器中性点接地刀合闸的命 令，驱动全部变压器中性点接地刀合闸。

第二种情况，合上非接地变压器中性点接地刀闸的逻辑条件为：(1)“充电” 完成，(2)任意母联的位置变为分位，从0变为1，或其中一台变压器高压侧和 中压侧断路器的位置变为分位，从0变为1。满足(1)-(2)的条件，自动切 换装置发出非接地变压器的中性点接地刀合闸的命令，驱动非接地变压器中性 点接地刀合闸。

在需要检修变压器、母联断路器和/或单母线时，将“自动控制”硬压板与 自动切换装置断开，退出自动切换功能模式，由运行人员手动操作保证有源系 统有可靠的中性点接地。

实施例2，如图4所示，对双母线接线的三台变压器mB、nB、pB的有源 供电系统，三台变压器并列运行，系统正常运行时，母联ML位置均为合位 TWJ-ML＝0，一条母线上连接一台变压器，另一条母线上连接两台变压器，三台 变压器高压侧和中压侧断路器的位置均为合位,1-2台变压器中性点接地时。本 实施例要实现的结果为：任意变压器的高压侧和中压侧断路器的位置变为分位， 任意母联的位置变为分位，合上非接地的变压器的中性点接地刀闸，以确保有 源供电系统不会出现无中性点接地的工作环境。

本实施例中，变压器中性点接地刀闸自动切换方法，包括以下步骤：

一、给自动切换装置“充电”，如图5所示，对自动切换装置“充电”的逻 辑条件为：(1)投入“自动控制”硬压板，(2)三台变压器高压侧和中压侧断 路器的位置均处于合位，TWJ-mB＝0，TWJ-nB＝0，TWJ-pB＝0，(3)母联位置处于 合位，TWJ-ML＝0，(4)“三台变无地刀位置投入”＝1，或一台变压器中性点接地 另外两台变压器中性点不接地(如：JDD-mB＝1，JDD-nB＝0，JDD-pB＝0)，或两台 变压器中性点接地另外一台变压器中性点不接地(如：JDD-mB＝1，JDD-nB＝1， JDD-pB＝0)。满足(1)-(4)条件后，保持10秒，完成给自动切换装置充电。

二、合上非接地变压器中性点接地刀闸，当一台变压器中性点接地另外两 台变压器中性点不接地时,以mB变压器中性点接地，nB变压器、pB变压器中性 点不接地为例进行说明，JDD-mB＝1，JDD-nB＝0，JDD-pB＝0，如图6所示，分为 三种情况，

第一种情况，合上全部变压器中性点接地刀闸的逻辑条件为：(1)“充电” 完成，(2)“三台变无地刀位置投入”为1，(3)任意变压器的高压侧和中压侧 断路器的位置变为分位，从0变为1，或任意母联的位置变为分位，从0变为1。 满足(1)-(3)的条件，自动切换装置发出所有变压器中性点接地刀合闸的命 令，驱动全部变压器中性点接地刀合闸。

第二种情况，合上两台非接地变压器中性点接地刀闸的逻辑条件为：(1) “充电”完成，(2)任意母联的位置变为分位，从0变为1。满足(1)-(2) 的条件，自动切换装置发出两台非接地变压器的中性点接地刀合闸的命令，驱 动两台非接地变压器中性点接地刀合闸。

第三种情况，合上任一台非接地变压器中性点接地刀闸的逻辑条件为：(1) “充电”完成，(2)中性点接地的变压器高压侧和中压侧断路器的位置变为分 位，从0变为1。满足(1)-(2)的条件，自动切换装置发出任一台非接地变 压器的中性点接地刀合闸命令，驱动任意非接地变压器的中性点接地刀合闸。

当两台变压器中性点接地另外一台变压器中性点不接地时，如：JDD-mB＝1， JDD-nB＝1，JDD-pB＝0，任意中性点接地的变压器高压侧和中压侧断路器的位置 变为分位，从0变为1，或任意母联的位置变为分位，从0变为1，自动切换装 置发出中性点非接地变压器中性点接地刀合闸命令，驱动非接地变压器的中性 点接地刀合闸。

在需要检修变压器、母联断路器和/或单母线时，将“自动控制”硬压板与 自动切换装置断开，退出自动切换功能模式，由运行人员手动操作保证有源系 统有可靠的中性点接地。

在实施例1和实施例2中，采用长园深瑞继保自动化有限公司的ISA-358GZ 型自动切换装置，通过硬接点接入的连接结构，获得各变压器断路器的位置、 中性点接地刀位置和母联位置的分、合信息，采用ANSI标准C程序语言，执 行逻辑判断后，操作自动切换装置操作板件的操作回路的合闸接点，向中性点 接地刀电动操作机构发出执行合闸的命令，如实施例1中，

判断满足(1)-(4)的条件后，保持10秒，完成给自动切换装置充电的 记载：Charged Rec()。

第一种情况判断满足(1)-(3)的条件，发出所有变压器中性点接地刀合 闸的命令：Auto All Switch Close()。

对于X台变压器并列运行的有源供电系统，系统正常运行时，有1至X-1 台变压器中性点接地，所有母联位置均为合位，所有变压器高压侧和中压侧断 路器的位置均为合位。本发明方法要实现的结果为：任意变压器的高压侧和中 压侧断路器的位置变为分位，任意母联的位置变为分位，合上非接地的变压器 的中性点接地刀。X为至少两台的多台变压器并列运行。本发明的变压器中性 点接地刀闸自动切换方法，包括以下步骤：

一、给自动切换装置“充电”，对自动切换装置“充电”的逻辑条件为：(1) 投入“自动控制”硬压板，(2)X台变压器高压侧和中压侧断路器的位置均处 于合位，(3)所有母联位置均处于合位，(4)“X台变无地刀位置投入”＝1，或 1至X-1台变压器中性点接地。满足(1)-(4)条件后，保持10秒，完成给自 动切换装置充电。

二、合上非接地变压器中性点的接地刀闸，当1至X-1台变压器中性点接 地其余变压器中性点不接地时,分为三种情况，

第一种情况，合上全部变压器中性点接地刀闸的逻辑条件为：(1)“充电” 完成，(2)“X台变无地刀位置投入”为1，(3)任意变压器的高压侧和中压侧 断路器的位置变为分位，从0变为1，或任意母联的位置变为分位，从0变为1。 满足(1)-(3)的条件，自动切换装置发出所有变压器中性点接地刀合闸的命 令，驱动全部变压器中性点接地刀合闸。

第二种情况，合上非接地变压器中性点接地刀闸的逻辑条件为：(1)“充 电”完成，(2)任意母联的位置变为分位，从0变为1。满足(1)-(2)的条 件，自动切换装置发出非接地变压器的中性点接地刀合闸的命令，驱动非接地 变压器中性点接地刀合闸。

第三中情况，合上任一台非接地变压器中性点的接地刀闸的逻辑条件为： (1)“充电”完成，(2)所有中性点接地的变压器高压侧和中压侧断路器的位 置变为分位，从0变为1。满足(1)-(2)的条件，自动切换装置发出任一台 非接地变压器的中性点接地刀合闸命令，驱动任意非接地变压器的中性点接地 刀合闸。

本发明的方法，采用先给自动切换装置“充电”的目的，是为了自动切换 装置进入实施本发明方法的初始状态，以满足非接地变压器中性点接地刀合闸 的先决条件，然后自动切换装置根据合上非接地变压器中性点的接地刀闸的逻 辑条件，发出合闸命令，合上非接地变压器中性点接地刀闸，确保220kV变电 站中运行的有源供电系统不失去变压器中性点接地，提高了变压器中性点接地 刀合闸的时效性和可靠性，避免变压器和系统再次出现故障时，运行人员忽略 中性点接地刀的操作而给整个系统带来更严重的事故，造成更大的损失。在检 修系统时，由运行维护人员配合的方式，确保了自主性、灵活性。