含分布式電源的110kV變電站備自投二次回路的改造設(shè)計(jì)

馬晶晶,曹 磊,尹 宏,張立輝,孔令號(hào),代 江

(1.國網(wǎng)河北省電力公司保定供電分公司,河北 保定 071000; 2.中國南方電網(wǎng)貴州電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心,貴陽 055000)

含分布式電源的110kV變電站備自投二次回路的改造設(shè)計(jì)

馬晶晶1,曹 磊1,尹 宏1,張立輝1,孔令號(hào)1,代 江2

(1.國網(wǎng)河北省電力公司保定供電分公司,河北 保定 071000; 2.中國南方電網(wǎng)貴州電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心,貴陽 055000)

針對(duì)分布式電源接入會(huì)使電網(wǎng)運(yùn)行方式發(fā)生變化,相關(guān)備自投配置需要進(jìn)行改造設(shè)計(jì)的情況,分析分布式電源對(duì)備自投裝置及其二次回路的影響,介紹分布式電源單獨(dú)出線、T接出線2種并網(wǎng)方式相應(yīng)備自投二次回路的改造設(shè)計(jì)方案,并說明利用該方案進(jìn)行改造設(shè)計(jì)提高了備自投裝置的安全可靠性。

分布式電源;并網(wǎng)方式;備自投;二次回路

隨著國家對(duì)清潔能源鼓勵(lì)政策的不斷加強(qiáng),太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、水利發(fā)電等分布式電源越來越多的接入到電網(wǎng)系統(tǒng)中。保定西部山區(qū)水資源、太陽能資源豐富,淶源、曲陽等地110kV變電站多有分布式電源接入。分布式電源的接入使電網(wǎng)運(yùn)行方式發(fā)生變化,相關(guān)備用自投入(以下簡(jiǎn)稱“備自投”)裝置的配置都應(yīng)做相應(yīng)的改造設(shè)計(jì)。以往文獻(xiàn)大多是對(duì)備自投動(dòng)作邏輯進(jìn)行分析討論,因此有必要針對(duì)分布式電源不同的并網(wǎng)方式,對(duì)備自投二次回路設(shè)計(jì)進(jìn)行一些探討。

1 概述

1.1 分布式電源對(duì)備自投裝置的影響

常規(guī)備自投以檢測(cè)母線電壓降低、進(jìn)線無流為啟動(dòng)判據(jù)。由于分布式電源的存在,備自投動(dòng)作行為可能會(huì)受到一定影響[1]。

a.當(dāng)電源進(jìn)線發(fā)生短路故障時(shí),分布式電源能夠提供一定量的短路電流,若分布式電源側(cè)保護(hù)和解列裝置未能迅速可靠動(dòng)作解列,則備自投可能因電流閉鎖而拒動(dòng)。

b.由于發(fā)電機(jī)裝有強(qiáng)行勵(lì)磁裝置,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)母線電壓降低,在低于額定值的80%～85%時(shí),強(qiáng)行勵(lì)磁裝置動(dòng)作,迅速提高母線電壓。此時(shí)母線電壓有可能高于備自投啟動(dòng)電壓,造成備自投裝置拒動(dòng)。

1.2 分布式電源對(duì)備自投二次回路的影響

備自投啟動(dòng)后,應(yīng)盡快切除分布式電源以保證備自投正確動(dòng)作。首先要求并網(wǎng)電廠裝設(shè)解列

裝置和相應(yīng)的主保護(hù),保證故障時(shí)分布式電源側(cè)首先與系統(tǒng)解列。其次對(duì)于110kV備自投,如果110kV進(jìn)線配備有線路保護(hù),可利用線路保護(hù)聯(lián)切分布式電源。同時(shí),為了防止分布式電源未能與系統(tǒng)解列時(shí)備自投動(dòng)作造成小電源與系統(tǒng)非同期并列,應(yīng)在本側(cè)備自投和上級(jí)備自投裝置上均設(shè)置聯(lián)切分布式電源二次回路。

分布式電源并網(wǎng)接線一般有2種方式,一種是從上級(jí)變電站母線單獨(dú)出線,另一種是從上級(jí)變電站原有出線基礎(chǔ)上T接。2種接線方式情況下備自投跳閘二次回路有所不同。

2 單獨(dú)出線方式分布式電源備自投二次回路改造設(shè)計(jì)

以110kV涿縣變電站為例,其所接分布式電源為單獨(dú)出線方式,35kV側(cè)315、316、317斷路器下的DG1、DG2、DG3為分布式電源,如圖1所示。

圖1 110kV單獨(dú)出線并網(wǎng)一次接線示意

2.1 開入量二次回路

35kV備自投采用南京南瑞繼保電氣有限公司RCS-9651C型裝置,引入斷路器的跳位TWJ接點(diǎn)、合后位KKJ接點(diǎn)作為備自投的充電條件之一。常規(guī)備自投需要引入進(jìn)線301、302、分段345斷路器的跳位和合后位。斷路器跳位一般要求取斷路器機(jī)構(gòu)常開輔助接點(diǎn),合后位取操作箱KKJ接點(diǎn)或重動(dòng)繼電器的帶保持接點(diǎn),如圖2所示。

圖2 常規(guī)備自投開入量

由于DG1、DG2、DG3為分布式電源,為了防止“孤島運(yùn)行”現(xiàn)象的出現(xiàn),需要設(shè)計(jì)備自投聯(lián)跳分布式電源二次回路。同時(shí)備自投還需要采集分布式電源出線斷路器的跳位,以保證斷路器確實(shí)已經(jīng)跳開。因此將Ⅰ母需要聯(lián)跳的315、317斷路器位置接點(diǎn)(TWJ)串聯(lián)引入備自投I母其他TWJ開入,將Ⅱ母需要聯(lián)跳的316斷路器位置接點(diǎn)(TWJ)引入II母其他TWJ開入,如圖3所示。LP1、LP2、LP3為“斷路器檢修開放備自投”硬壓板,其作用是315、317或316斷路器間隔檢修時(shí),通過投入相應(yīng)的壓板,可以避免檢修斷路器分合閘對(duì)備自投裝置的影響。

圖3 并網(wǎng)線斷路器位置接點(diǎn)開入示意

2.2 跳合閘二次回路

將301斷路器跳合閘回路接入備自投1DL跳合閘接點(diǎn)出口;將302斷路器跳合閘回路接入備自投2DL跳合閘接點(diǎn)出口;將345斷路器合閘回路接入備自投3DL合閘接點(diǎn)出口,不考慮備自投跳分段斷路器的方式,如圖4所示。

將Ⅰ母聯(lián)跳、II母聯(lián)跳出口接點(diǎn)通過中間繼電器重動(dòng),315、316、317的跳閘回路分別接入Ⅰ母聯(lián)跳出口重動(dòng)、II母聯(lián)跳出口重動(dòng)之后的2組獨(dú)立出口接點(diǎn),如圖5所示,51ZJ為重動(dòng)繼電器。

備自投跳301、302斷路器出口均應(yīng)接入其相應(yīng)操作箱的“保護(hù)跳閘”開入,備自投合301、302、345出口應(yīng)接入其相應(yīng)操作箱的“手合”開入。而備自投聯(lián)跳315、316、317斷路器出口宜接入其相應(yīng)操作箱的“手跳”開入,這樣可以避免分布式電源出線重合閘動(dòng)作。110kV備自投聯(lián)跳分布式電源斷路器二次回路與上述35kV備自投聯(lián)跳回路類似,這里不再贅述。

圖4 備自投跳合閘二次回路示意

圖5 備自投聯(lián)跳并網(wǎng)線二次回路示意

3 T接出線方式分布式電源備自投二次回路改造設(shè)計(jì)

以110kV淶源變電站為例,分布式電源通過35kV接入系統(tǒng)T接至淶源變電站35kV312線路,如圖6所示。

圖6 T接形式并網(wǎng)一次接線示意

由于一次接線是T接方式,為了防止110kV淶源變電站保護(hù)聯(lián)跳分布式電源時(shí)誤切35kV水堡變電站,在光伏變電站-水堡變電站-淶源變電站配置三端光差保護(hù)。一方面作為線路主保護(hù),區(qū)內(nèi)故障時(shí)瞬時(shí)跳三側(cè)斷路器;另一方面,提供光纖通道實(shí)現(xiàn)110kV淶源變電站主變圧器間隙、故障解列、備自投遠(yuǎn)跳并網(wǎng)線回路。

3.1 三端光差保護(hù)回路

為提高可靠性,三端光差保護(hù)采用專用光纖通道通信方式,如圖7所示。

圖7 三端系統(tǒng)接線方式

對(duì)于三端系統(tǒng),電流差動(dòng)保護(hù)只有在三側(cè)差動(dòng)壓板均處于投入狀態(tài)時(shí)才能動(dòng)作,三側(cè)壓板互為閉鎖。

3.2 遠(yuǎn)方跳閘回路

110kV備自投、35kV備自投、主變圧器間隙等保護(hù)動(dòng)作時(shí)需要遠(yuǎn)跳涼都小電廠,但是又不能遠(yuǎn)跳水堡變電站(水堡變電站為負(fù)荷站),可通過遠(yuǎn)跳功能實(shí)現(xiàn)。將110kV備自投、35kV備自投、主變圧器間隙等保護(hù)動(dòng)作接入線路保護(hù)裝置的“遠(yuǎn)方跳閘”開入端子。保護(hù)動(dòng)作時(shí),有“遠(yuǎn)方跳閘”開入,會(huì)向線路對(duì)側(cè)傳送信號(hào)。對(duì)側(cè)收到“遠(yuǎn)方跳閘”信號(hào)后,判別滿足定值的條件后驅(qū)動(dòng)永跳。對(duì)于涼都小電廠側(cè),其定值中“遠(yuǎn)跳經(jīng)本側(cè)控制”控制字設(shè)置為0,即收到遠(yuǎn)跳命令后直接跳閘;對(duì)于水堡變電站側(cè),其保護(hù)定值中“遠(yuǎn)跳經(jīng)本側(cè)控制”控制字設(shè)置為1,當(dāng)收到備自投等遠(yuǎn)跳命令后,由于其保護(hù)啟動(dòng)元件不會(huì)啟動(dòng),故不會(huì)出口跳閘。

3.3 遠(yuǎn)傳回路

備自投裝置需要采集分布式電源斷路器的跳位,可以借助數(shù)字通道遠(yuǎn)傳實(shí)現(xiàn)。線路保護(hù)裝置設(shè)有1個(gè)經(jīng)光電隔離的“遠(yuǎn)傳命令”開入端子,可將分布式電源斷路器的跳閘位置TWJ接入此開入。當(dāng)斷路器跳位時(shí),利用每幀數(shù)據(jù)中的控制字向?qū)?cè)傳送,對(duì)側(cè)保護(hù)收到遠(yuǎn)傳命令后不是直接

跳閘,而是輸出2付觸點(diǎn),將這2付觸點(diǎn)分別引入至110kV備自投和35kV備自投的備自投母線其他TWJ開入。

圖8 光纖通道遠(yuǎn)跳并網(wǎng)線二次回路

4 結(jié)束語

分布式電源并入電網(wǎng)后對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和保護(hù)配置均提出了新的要求,以上針對(duì)2種不同并網(wǎng)方式的110kV變電站,對(duì)其備自投二次回路進(jìn)行了改造設(shè)計(jì)。按此方案進(jìn)行改造設(shè)計(jì)的備自投裝置自投運(yùn)以來運(yùn)行良好、可靠,未發(fā)生過任何問題,有利于電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。智能變電站中站域保護(hù)是安全自動(dòng)裝置發(fā)展方向之一,因此站域備自投二次回路是我們下一步研究的重點(diǎn)。

[1] 王立新,王彥良,陳曉紅.地方小電廠并網(wǎng)的變壓器和線路保護(hù)及安全自動(dòng)裝置配置方案探討[J].繼電器,2007,35 (21):67-70.

[2] DL/T584-1995,3～110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程[S].

本文責(zé)任編輯:齊勝濤

Secondary Circuit Design of Busbar Automatic Transfer for 110kV Substation with Distributed Generation

Ma Jingjing1,Cao Lei1,Yin Hong1,Zhang Lihui1,Kong Linghao1,Dai Jiang2
(1.State Grid Hebei Electric Power Corporation Baoding Supply Branch,Baoding 071000,China; 2.South State Grid Guizhou Electric Power Corporation Dispatching Control Center,Guiyang 055000,China)

In view of the situation that distributed generation is connected in electric power network and busbar automatic transfer is reformed,the influence of distributed generation on busbar automatic transfer is introducted.Aiming at multi-terminal lines and single line network synchronization mode of distributed generaror,secondary circuit design and reformation of busbar automatic transfer are analysed and discussed,reformation design is illustrated through this project,in order to ensure the safety and reliabilityof automatic transfer device.

distributed generator;network synchronization mode;busbar automatic transfer;secondary circuit

TM762.1

B

1001-9898(2016)03-0047-04

2016-01-14

馬晶晶(1983-),男,工程師,主要從事繼電保護(hù)管理工作。