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PSV600最新说明书
PSV600
电压无功综合控制及小电流接地选线系统
技术说明书
使用说明书
2002年11月
*本说明书可能会被修改，请注意最新版本资料
第一部分
技术说明书
（2002.11）
目次
1系统简介
2电压无功综合控制模块
2.1控制原理分析
2.2技术特点
2.3工程方案
2.4策略表整定
3小电流接地选线模块
3.1选线原理分析
3.2技术特点
3.3工程方案
1系统简介
PSV600电压无功综合控制及小电流接地选线系统由电压无功综合控制模块及小电流接地选线模块组成，其中电压无功综合控制模块适用于500kV及以下各种电压等级变电站的电压无功自动控制，小电流接地选线模块适用于110kV及以下中性点不直接接地电网的接地选线。
系统共有两个版本，PSV601适用于110kV以下变电站，PSV602适用于220kV变电站。
电力系统的电压与所在点的无功功率平衡调节有关,而非全网一律。
系统的电压控制与无功功率管理，应遵循分层分区就地平衡的原则，即：
220kV～500kV输电网络应当按电压等级实现无功功率的供需平衡，不同电压等级的电网间尽可能少地传送无功功率；110kV及以下配电网络则应当分供电区域就地实现无功功率的供需平衡。
对于各电压等级的变电站而言，要在保证本网的电压水平的前提下，尽量优化无功功率的分配。
PSV600电压无功综合控制子系统，利用并联电容器装置和有载调压器来进行电压、无功的就地平衡，维持较高的电压合格率并合理保证功率因素，实现经济输电和供电。
在中性点不直接接地电网（又称小电流接地系统）中发生单相接地时，由于故障点的电流很小，而且三相之间的线电压依然保持对称，对负荷的供电没有影响，因此，在一般情况下都允许再继续运行1～2小时，而不必立即跳闸。
但是在单相接地后，其他两相的对地电压要升高
倍，为了防止故障进一步扩大成两点或多点接地短路，就应及时发出信号，以便运行人员采取措施予以消除。
当中性点不直接接地电网发生单相接地故障时，PSV600小电流接地选线子系统能够准确而迅速地选出接地线路，保证配电系统的安全稳定运行。
2电压无功综合控制模块
PSV600电压无功综合控制模块最多可控制三台变压器、十六台电容器，运行中能自动识别变电站各种运行方式，支持两台以上的主变并列调压。
2．1控制原理分析
图1变电站等值电路图
如图1降压变电站，变压器归算为理想变压器，
为计及变电站进线线路阻抗和变压器阻抗的等值阻抗。
在分接头未调节、电容器未投入时，有：
，
为归算到高压侧的变电站低压母线电压
如果投入额定补偿容量为
的电容器（或切除同样容量的电抗器）后，获得电压增量
，有：
实用公式为：
（
为短路容量）
可以得出几点结论：
1）调节分接头使电压升高，则负荷侧无功消耗也增大，高压侧需要送更多无功。
2）调节分接头使电压降低，则负荷侧无功消耗降低，高压侧需要送的无功减少。
3）投电容（切电抗）使负荷侧无功消耗得到补偿，电压升高，高压侧需要送的无功减少。
4）切电容（投电抗）使电压降低，高压侧需要送更多无功。
优化无功的目的是减少无功在电力网上的流动，以降低网损，获得较高的功率因素，在讨论变电站的无功优化时，普遍地采用变电站进线侧的功率因素为优化目标。
对于图1所示的变电站，电压无功综合控制要实现的目标是：
即最佳的电压质量、最低的功率损耗，同时还必须满足变压器分接头及电容器（电抗器）日投切次数不越限等若干个约束条件。
本系统采用专家系统来解决这种离散的、多约束条件下的非线性规划问题。
有经验的调度员之所以能及时有效地解决变电站的电压无功控制问题，关键在于他掌握了求解调压调无功的大量专门知识，这些知识一部分是有关电压无功的基础知识，但主要是在长期实践中逐渐积累起来的经验性知识。
PSV600系统采用九区域控制原理，基于专家系统设计决策模块，而决策系统设计的基本思想是系统自身能存贮电压无功控制的专门知识，并能象有经验的调度员那样有效地去利用这些知识去解决特定变电站的电压无功控制问题。
图2九区域控制原理
在不同的电压（以变压器高压侧为例）下，调节分接头对低压侧电压及高压侧无功潮流的影响是不同的；投切电容器（电抗器）对低压侧母线电压及高压侧无功潮流的影响也是不同的；而高压侧功率因素还要受到低压侧有功负荷的影响。
因此在不同日期的同样时段，如果电压和负荷不同，即使是同样的调节动作，可能有截然不同的效果。
如果在每次动作前综合利用以前动作的经验，就能更好地适应负荷及电压的变化，避免分接头的频繁动作和补偿设备的振荡投切。
PSV600中的决策专家系统由知识库、数据库、推理机、知识获取四部分组成。
系统每一次动作都根据数据库中的实时信息，利用知识库中的知识，按正向推理去估计该动作将引起的后果，最后根据对此后果评估的优劣性来决定是否执行该动作。
而系统每一次正确动作后，都将由知识获取模块将当前的各种参数形成一条新的知识，对知识库中的知识进行添加或更新。
系统自动调节的次数越多，知识库中知识就越丰富，基于此知识库的作出的决策就越能适应当前变电站的特性，而使电压和无功的调节更加合理化。
2．1技术特点
2.1.1适用范围广
最多可实现具有三台变压器、四段母线、十六台电容器、十六台电抗器变电站的电压无功自动控制。
运行中能自动识别变电站各种运行方式，支持两台以上的主变并列调压。
2.1.2可选的运行方式
提供两种运行方式供用户在线选择：
1）电压无功综合方式：
以
、
为优化目标。
2）电压功率因素综合方式：
以
、
为优化目标。
2.1.3时段划分
用户可以自由划分一天中的时段个数，并可指定每个时段中的电压无功（功率因素）运行范围及相关的动作策略。
2.1.4高可靠性的控制原理
1）基于九区图的原理，每个区域都设有三种优先级的策略，如果某一优先级的策略不能实现，就自动执行次优先级的策略；每一级别的策略都配有是否强制执行的属性，如果强制执行，意味着对该策略不进行动作结果预测（即预测电压、功率因素、无功是否越限），系统缺省的方式是对每级策略都进行动作结果预测。
2）系统自动识别调节变压器分接头、投切电容器（电抗器）对电压、功率因素的影响，无需现场提供试验数据。
3）基于专家系统设计，系统具有自学习功能，能充分利用历史的调节经验，主动适应变电站的运行特性，使电压无功的调节更加合理。
4）对区域设有模糊宽度，处于模糊区域内时不动作。
5）VQC以单段独立运行的母线为单位模块，如果有多段独立运行的母线，就存在多个VQC模块，它们之间是分时运行，互不影响。
6）VQC模块定时起动，每个周期内都重新识别主接线和运行区域，防止了因区域识别错误而造成策略的一错再错。
7）调节周期与异常区域确认次数的定值相配合，能实现可靠性与灵敏性的结合。
2.1.5并列调压
对于并列调压，分“保持档位差”（缺省）、“自动减小档位差”两种方式和“并列自动纠错”功能。
所谓“自动减小档位差”是指，当两台主变分接头的原始位置不一致时只调其中一台主变的分接头以减小档位差。
“并列自动纠错”功能是指当两台主变分接头原始位置一致，同步调节分接头时，如果有一台调节不成功，就闭锁这台主变的分接头调节，并向动作成功的主变分接头发一个相反的命令使已调节的分接头恢复原位置。
2.1.6控制策略可修改
如果PSV600提供的各时段动作策略不能满足变电站的特殊要求，用户可以根据需要修改任意时段的控制策略及预测属性。
由此，彻底解决了常规VQC系统动作策略不适应现场情况的现象，通过对策略的自由选择，可以方便地实现“电压优先”、“无功优先”等调节方式。
2.1.7优化分接头日调节次数
分接头每次只调节一档，考虑到分接头的频繁调节不利于有载调压变压器的安全运行，本系统在无功正常的前提下利用电容器（电抗器）来调压，减少分接头调节次数。
另外分接头的相邻两次调节还必须满足两次动作最小间隔时间的闭锁。
2.1.8电容器（电抗器）轮换投切
所有电容器（电抗器）轮换投切，使开关的使用几率平均，用户还可以设置每台电容器（电抗器）相邻两次动作的最小间隔时间，保证电容器（电抗器）的安全。
2.1.9闭锁条件灵活自定义
可添加任意数量的遥信或遥测量闭锁条件，自由指定闭锁的对象（主变、电容器、电抗器或整个系统），可根据需要设置闭锁条件的复归方式（自动复归或手动复归）。
一般而言，需要闭锁的情况有：
主变停用闭锁、主变过负荷闭锁、过电压闭锁、低电压闭锁、电容器保护动作闭锁、电抗器保护动作闭锁、主变保护动作闭锁、通讯故障闭锁等。
2.1.10完善的容错设计
1）如果主变分接头调节成功，而前置机采集的母线电压没有变化（或变化很小）则判定前置机出错，防止因采集数据不变而引起决策模块判断失误。
2）如果某电容器（电抗器）开关动作成功，而前置机上送的无功或功率因数没有变化（或变化很小）则判定前置机出错，防止因采集数据不变而引起决策模块判断失误。
3）如果PSV600没有下发动作命令，而电容器（电抗器）开关变位或主变分接头档位发生变化，将自动闭锁该电容器（电抗器）或主变，防止本系统与其他厂家保护装置配合时，其他保护不提供闭锁VQC的硬接点而造成保护动作无法通知VQC系统的情况。
2.1.11信息上送调度端
1）可在调度端远方遥控当地PSV600电压无功综合控制模块的投入与退出。
2）当地PSV600电压无功综合控制模块的动作信息可经通信服务器上送到调度。
2.1.12丰富的数据采集及安全监视
以图形化界面灵活显示大量信息：
1）变电站主接线图及潮流图。
2）各种开关状态及动态数据实时显示。
3）每台变压器、线路的负荷及电流监视。
4）对电压合格率进行日和月统计。
5）事故报警并自动推出事故画面。
6）事故追忆，追忆内容可自动打印。
7）提供系统事故记录、系统异常记录、系统正常巡检记录、遥控操作记录，并保存一年以上。
2.1.13高性能、可信赖
1）前置的PSR651是国内第一套以高性能的32位微处理器为核心的综合测控装置，具有高速16位A/D转换器，保证了各种采集信号的高精度。
2）监控主站采用电磁兼容指标高的工控机，适用于变电站恶劣的电磁环境。
3）控制功能相对独立，重要控制出口功能均由PSR651或专门的电容器保护装置完成，即使监控主站发生故障也不会发出错误的控制命令。
4）监控主站与PSR651之间采用高速可靠的以太网络通讯，可支持光纤与其他设备进行远距离传输。
2.1.14完全开放的系统
1）前置的PSR651提供高速可靠的以太网络通信接口，并集成IEC870-5-103标准通信规约。
3）监控主站支持远程诊断及重要数据WEB查询。
2.1.15稳定可靠的软件系统
1）WindowsNT/2000上的操作系统，真正的32位应用。
具有占先式、多任务及多线程的所有优点，提供事件处理能力，达到高性能及高可靠性。
2）基于Internet/Intranet体系的设计方案，可将数据传输至Internet网，实现远方WEB查询，同时保证管理信息系统与现场数据的一致性。
3）面向对象及与平台无关的设计方法，可适用几乎所有变电站的主接线。
4）所有参数均可在线修改，无需频繁启动系统。
2.1.16友好的人机界面
全中文的全图形化界面，支持在线画面拷贝、多级窗口局部区域放大缩小、画面慢游功能，打印机不影响系统工作。
2．3工程方案
2．3．1分布式方案
图3分布式方案
PSV600电压无功综合控制模块以软件的方式在变电站层的监控主机上运行，通过变电站内公用的以太网，获得站内无功补偿设备（电容器、电抗器）和主变的有关信息。
主机对相关信息进行逻辑判断和处理，并形成控制命令，返回给各测控装置，后者再实现相应的动作。
测控装置中设有专用的分接头插件，处理变压器分接头的调节，滑档处理不依赖于网络。
电容器（电抗器）投切通过直接遥控电容器（电抗器）保护测控终端完成。
2．3．2集中式方案
图4集中式方案
PSV600电压无功综合控制系统由若干台测控装置和一台当地工控机单独组屏构成，屏内的装置之间采用以太网通讯方式，对外只设一个以太网接口传递动作信息，而信息收集和决策处理及动作出口均与变电站内其它系统无关。
将需要的开关量和模拟量直接引入测控装置的输入端，由测控装置采集数据，工控机对数据进行处理，控制命令由测控装置完成。
同样，分接头的滑档处理由测控装置自主完成，电容器（电抗器）投切由测控装置完成。
2．4策略表整定
PSV600中每个区域都设有两级策略（PSV602模块有三级策略），系统将按照顺序依次评价各级策略的可行性。
系统的策略预测评估算法是：
对每一项策略，都根据专家系统预测该动作是否造成电压和无功的越限。
例如对于“降压”，其效果是降低电压及高压侧无功，系统将首先选择可以降压的变压器分接头，再预测降压后电压和无功是否越下限，如果其中有一项越限，就认为该行为不可行，开始对下一个符合条件的变压器分接头进行同样的预测计算；如果选择“强制执行”属性，就不对当前选择的变压器分接头进行“降压”策略的预测计算而直接执行。
系统在缺省方式下对每级策略均进行预测评估。
对每一级选择的策略，系统将遍历可能执行的所有对象，如果没有合适的对象完成该策略，就认为该策略无法执行，而进入下一级策略评估。
例如当前策略是“投电容”，则系统将对每一台可以投的电容进行评价，如果找到，则立即执行“投”的动作；如果所有可投的电容都没有通过预测评估，则取下一级策略进行新的预测评估。
PSV600中对常见的“电压优先”、“无功优先”等运行方式的实现是借助于对策略表的直接整定，方式非常灵活。
因此，可参考下面的策略表并充分考虑现场的要求来设置。
对于没有装设电抗器的变电站，可在相应的策略表中选择“无”即可。
对于装有电抗器的变电站，切记不能使电容器与电抗器同时投在母线上。
即保证投电容器（电抗器）时母线上没有电抗器（电容器）。
2．4．1电压优先方式
电压优先，即当电压与无功不能同时满足要求时，则可以考虑牺牲无功的质量，优先保证电压正常。
区域
描述
策略1
策略2
策略3
1
电压越上限，功率因素越上限
切电容器
投电抗器
降压（强制执行）
2
电压越上限，功率因素正常
降压（强制执行）
切电容器（强制执行）
投电抗器（强制执行）
3
电压越上限，功率因素越下限
降压（强制执行）
切电容器（强制执行）
投电抗器（强制执行）
4
电压正常，功率因素越上限
切电容器（强制执行）
投电抗器（强制执行）
无
5
电压正常，功率因素越下限
切电抗器（强制执行）
投电容器（强制执行）
无
6
电压越下限，功率因素越上限
切电抗器
投电容器
升压
7
电压越下限，功率因素正常
升压（强制执行）
切电抗器（强制执行）
投电容器（强制执行）
8
电压越下限，功率因素越下限
切电抗器
投电容器
升压（强制执行）
9
正常
无
无
无
2．4．2无功（功率因素）优先方式
无功（功率因素）优先，即当电压与无功（功率因素）不能同时满足要求时，则可以考虑牺牲电压的质量，优先保证无功（功率因素）正常，但不采用调节变压器分接头来调节无功（功率因素）。
区域
描述
策略1
策略2
策略3
1
电压越上限，功率因素越上限
切电容器
投电抗器
无
2
电压越上限，功率因素正常
降压（强制执行）
切电容器
投电抗器
3
电压越上限，功率因素越下限
降压（强制执行）
无
无
4
电压正常，功率因素越上限
切电容器
投电抗器
无
5
电压正常，功率因素越下限
切电抗器
投电容器
无
6
电压越下限，功率因素越上限
升压（强制执行）
无
无
7
电压越下限，功率因素正常
升压
切电抗器
投电容器
8
电压越下限，功率因素越下限
切电抗器
投电容器
无
9
正常
无
无
无
2．4．3电压无功（功率因素）综合方式
电压无功（功率因素）综合方式，即每一种策略都必须同时满足电压无功（功率因素）优化的条件，否则不执行。
区域
描述
策略1
策略2
策略3
1
电压越上限，功率因素越上限
切电容器
投电抗器
降压（强制执行）
2
电压越上限，功率因素正常
降压（强制执行）
无
无
3
电压越上限，功率因素越下限
切电抗器（强制执行）
投电容器（强制执行）
无
4
电压正常，功率因素越上限
切电容器
投电抗器
无
5
电压正常，功率因素越下限
切电抗器
投电容器
无
6
电压越下限，功率因素越上限
切电容器（强制执行）
投电抗器（强制执行）
升压
7
电压越下限，功率因素正常
升压
切电抗器
投电容器
8
电压越下限，功率因素越下限
切电抗器
投电容器
无
9
正常
无
无
无
3小电流接地选线模块
PSV600小电流接地选线模块需要与PSL640系列线路保护装置配合，适用于中性点不接地及经消弧线圈接地电网，能准确反映二次侧零序电流在8毫安的以上的单相接地，选线的速度取决于母线上线路的回数。
3．1选线原理分析
假设变电站某母线段上有若干回出线，正常运行情况下，三相对称，各出线对地分布电容相等，每条出线上都流有对地电容电流，系统的零序电压为零，各出线的零序电流也为零。
当某出线发生单相接地故障后，系统出现相同的零序电压
，非故障线路流有本身的电容电流，方向超前零序电压90°，故障线路流有所有非故障线路的电容电流之和，方向滞后零序电压90°。
如下的向量图，
为非故障线路零序电流，
为故障线路零序电流
图5零序电压与零序电流向量图
3．1．1零序功率投影选线原理
以
的理论方向（即滞后零序电压90°的方向）为投影轴，计算各条线路的零序电流在该轴上的投影代数值，即
，
，
表示第
条出线，
表示各出线零序电流滞后零序电压的角度，以该代数值求零序无功功率，判据为：
，
，判该线路为故障线路；
，则判母线接地。
3．1．2五次谐波零序功率投影选线原理
对于电容电流比较大的系统，为防止单相接地时在短路点燃起电弧而引起的电弧接地过电压，往往在电源中性点和大地间接一电感线圈，补偿电容电流。
加装消弧线圈后系统的零序电压和各非故障线路的电容电流不受影响，但故障线路的零序电流就为补偿之后的小感性电流，因此，采用基于基频分量的零序功率选线原理将失效。
考虑到在五次谐波作用下，
，而
，从而电感电流
将减小为基频时的
，而电容电流将增大为基频时的
倍，即电感电流远远不能补偿电容电流，因此，可认为在五次谐波作用下，中性点经消弧线圈接地系统的电容电流在单相接地故障前后与中性点不接地系统是一致的，采用基于五次谐波的零序功率选线原理能正确检出故障线路。
投影轴与零序功率选线原理中选择一致，选线判据为：
，
，判该线路为故障线路；
，则判母线接地。
3．1．3数字滤波
以上算法需要解出各线路的零序无功功率，因此考虑对各线路的零序电压及零序电流进行差分后的全波傅氏算法。
对于架空出线系统，往往不安装专用的零序CT，
一般是由安装在三相上的三只CT的中线侧取得，由于零序CT之间有一定的特性误差，导致正常运行时也会出现零序电流，即零序不平衡电流
，因此，宜采用零序电流的故障分量进行滤波处理；对于电缆出线系统，一般装有专用的套管零序CT，受零序不平衡电流
的影响较小，故可以采用零序电流的故障后分量直接进行差分滤波，以消除非周期分量的影响。
3．2技术特点
在选线原理上同时考虑零序电流大小和零序功率方向，在监控主机上可以采用精确的差分后全波傅氏算法。
依靠零序电压出现的同时性并保证每条线路上的PSL640保护装置在同一时刻对零序电流和零序电压进行采样。
当运行于监控主机上的PSV600小电流接地选线模块检测到采自母线PT开口三角的零序电压越限时，将向该母线所有线路上的PSL640线路保护装置发出广播命令，PSL640收到广播命令后，将采集好的本线路零序电流和零序电压录波值上送，最终由PSV600计算各线路的零序电流幅值和功率方向，并选择出接地线路，将选线结果报给当地监控及上送调度端。
调度可以远方投退小电流接地选线系统的运行。
PSV600还将自动保存接地后各线路上送的录波数据，用户可以利用PSV600附带的DataSetup软件进行选线离线分析。
3．3工程方案
对于选用PS6000系统的变电站，在监控主站上安装小电流接地保护模块，由PSL640系列线路保护“顺便”完成数据采集和计算的功能，就可实现常规小电流接地保护装置的功能，无需添加任何硬件设备。
第二部分
使用说明书
（2001.06）
目次
1系统简介
2电压无功综合控制模块
2.1系统数据库设置
2.2应用数据库设置
2.3在线操作
2.4调试大纲
2.5设计说明
2.6工程实例
2.6.1双主变双母带旁路接线变电站典型设计
2.6.2三变四母接线变电站典型设计
2.6.3双主变单母分段接线变电站典型设计
3小电流接地选线模块
3.1系统数据库设置
3.2应用数据库设置
3.3在线操作
3.4调试大纲
3.5设计说明
4送调度报的文格式
4.1小电流接地选线报文格式
4.2VQC报文格式
1系统简介
PSV600系统软件基于PS60001.63B监控平台下的两层数据库技术构建，基本库是PS60001.63B下的系统级数据库，应用库是Access格式的应用级数据库。
系统的配置分为三步：
首先运行NsDbtool.exe配置必要的遥信、遥测、遥控点，然后运行DataSetup.exe将控制对象与PS60001.63B数据库中的信息联系起来。
电压无功综合控制模块为PS60001.63B/Userdb/VqcKernel.dll及PS60001.63B/Bin/VqcInterface.dll，小电流接地选线模块为PS60001.63B/Userdb/Jdxx.dll。
运行时，电压无功综合控制模块和小电流接地选线模块都具有独立的运行界面。
PS60001.63B/Data/目录存放PSV600需要的数据库Vqc.INI，数据库接口模块为Bin目录下的CAccDatabase.dll。
电压无功综合控制模块每天都会在PS60001.63B\Data\Vqc目录中生成一个位于以当日日期为名的文本文件，每个月的SOE记录都将存储在以当月为名的数据库文件，位于PS60001.63B\Data\Vqc下。
2电压无功综合控制模块
2．1系统数据库设置
2．1．1主接线定义
PSV600系统对主接线的动态识别是基于以下原理：
变电站的主接线实际上是与运行有关的所有开关、刀闸状态的某种排列组合的结果，如果为每一种运行中可能出现的组合方式都定义一个虚拟遥信，那么这个遥信量的状态就能表示某种主接线方式是否为当前的主接线。
决定主接线的元件包括主变高压侧刀闸、低压侧刀闸，母线进线断路器、刀闸，分段开关等。
PSV600以母线的“独立”运行、“并列”运行、“退出”运行来
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