并網(wǎng)發(fā)電戶外綜合控制器研究應(yīng)用

范麗 曹銳

摘 要：隨著油田并網(wǎng)伴生氣發(fā)電站數(shù)量的增多，對油田電網(wǎng)的沖擊也在逐漸變大。文中提出一種并網(wǎng)發(fā)電戶外綜合控制裝置，在油田配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組低功率因數(shù)控制/告警、有功和無功計(jì)量、斷路器位置檢測、儲能狀態(tài)檢測、過流、速斷保護(hù)告警、零序保護(hù)告警等功能，以提高油田配電網(wǎng)的供電質(zhì)量和供電穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：伴生氣發(fā)電;并網(wǎng)發(fā)電;功率因數(shù);保護(hù)告警;真空斷路器;無功計(jì)量

中圖分類號：TP368.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-1302（2020）10-0-02

0 引 言

隨著油田二次加快發(fā)展，伴生氣發(fā)電并入油田電網(wǎng)的情況呈遞增趨勢。由于伴生氣發(fā)電站容量小、位置分散、監(jiān)控設(shè)備落后等特點(diǎn)，隨著大量伴生氣發(fā)電站的接入，給油田電網(wǎng)正常供電帶來了較大影響。部分發(fā)電機(jī)組由于參數(shù)設(shè)置不當(dāng)造成油田電網(wǎng)供電線路無功功率過高、功率因數(shù)低下的情況，對原有的電網(wǎng)潮流，系統(tǒng)的線路電壓、損耗等影響較大，直接影響到油田電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。同時(shí)，由于伴生氣發(fā)電機(jī)組出口電壓與頻率的不穩(wěn)定性增加了油田電力系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，并且在降低系統(tǒng)供電質(zhì)量的同時(shí)也易造成停電事故[1]。

因此，有必要對油田電網(wǎng)中并網(wǎng)的發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)測發(fā)電機(jī)組的功率因數(shù)等數(shù)據(jù)，當(dāng)無功功率無法滿足時(shí)應(yīng)與電網(wǎng)解列運(yùn)行，同時(shí)可以有效對并網(wǎng)機(jī)組電量進(jìn)行計(jì)量，從而保證配電線路的供電質(zhì)量和運(yùn)行穩(wěn)定性。

1 并網(wǎng)發(fā)電戶外綜合控制器設(shè)計(jì)

1.1 技術(shù)選型

針對油田電網(wǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)，并網(wǎng)發(fā)電戶外綜合控制器需具備對發(fā)電機(jī)組低功率因數(shù)控制/告警、有功和無功計(jì)量、斷路器位置檢測、儲能狀態(tài)檢測、過流、速斷保護(hù)告警、零序保護(hù)告警、電量采集等功能，裝置考慮利用斷路器智能控制技術(shù)和電能量遠(yuǎn)程采集技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

并網(wǎng)發(fā)電戶外綜合控制器由真空斷路器、組合互感器、智能控制箱及二次控制電纜、安裝支架組成。

（1）斷路器

斷路器采用真空滅弧室滅弧，其三相共箱式斷路器的開關(guān)本體、主回路及二次元器件、操作機(jī)構(gòu)均置于充滿SF6氣體的密封箱內(nèi)。電流互感器配置：內(nèi)置三相式CT，一只零序互感器;在斷路器壽命周期內(nèi)免維護(hù)，并具有防爆功能。電流互感器變比參數(shù)：電流互感器變比為300/5 A，5P10，10 V·A，零序CT 20/1。

（2）組合互感器

采用全絕緣式組合互感器，將硅橡膠材質(zhì)作為絕緣材料，電壓互感器鐵芯采用優(yōu)質(zhì)硅鋼繞制，具體參數(shù)見表1、表2所列。

（3）智能控制箱

智能控制箱由控制室和計(jì)量室組成，控制箱與互感器之間通過計(jì)量電纜和控制電纜連接，采用4G全網(wǎng)通通信模塊。

控制室安裝控制終端、通信終端和后備電源?？蓹z測三相電流以及三相電壓，具備低功率因數(shù)控制、斷路器位置檢測、儲能狀態(tài)檢測、過流、速斷以及零序保護(hù)功能，可與配網(wǎng)主站進(jìn)行通信，上行規(guī)約滿足DL/T 634.5101規(guī)約。同時(shí)安裝控制終端和后備電源，在線路斷電時(shí)可自動(dòng)切換至后備電源，保證在48 h內(nèi)能夠?qū)嗦菲鬟M(jìn)行合分操作。

計(jì)量室內(nèi)安裝計(jì)量表計(jì)、采集終端和后備電源。計(jì)量電壓、電流采樣以及采集終端工作電源由組合互感器提供，計(jì)量電纜直接進(jìn)入控制箱接到計(jì)量專用接線盒。采集終端實(shí)現(xiàn)電能量、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)周期采集、數(shù)據(jù)補(bǔ)測以及參數(shù)下裝等功能，線路斷電時(shí)，采集終端能夠通過終端自帶電池與主站保持通信，并將斷電時(shí)間上傳至主站系統(tǒng)。

1.3 裝置功能

控制裝置具有過流、速斷保護(hù)、零序電流保護(hù)、力率保護(hù)、缺相保護(hù)等功能;控制裝置中應(yīng)同時(shí)具備保護(hù)告警和跳閘功能?？刂蒲b置能采樣線路電流、電壓（組合互感器提供采樣）等技術(shù)數(shù)據(jù);能采樣斷路器的分合位置、交流失電、電池欠壓、儲能、裝置故障及過流、速斷動(dòng)作、接地告警等遙信量?？刂蒲b置輸入信號有：電流互感器內(nèi)置3只CT，1只零序CT，輸入A，B，C三相保護(hù)電流和零序電流，AC 220 V交流電源、儲能信號、分合閘信號。

當(dāng)伴生氣發(fā)電機(jī)組功率因數(shù)不達(dá)標(biāo)（大于0.8）可投跳/投信，發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，可通過過流、速斷保護(hù)、零序電流保護(hù)、缺相保護(hù)投跳/投信，投信時(shí)需要手動(dòng)遙控跳閘。

2 應(yīng)用情況

通過在郝陽變HY6-51-1-2，HY8-61-22兩處自發(fā)電分支進(jìn)行了調(diào)試安裝，目前可遠(yuǎn)程監(jiān)控自發(fā)電三相電流（Ia，Ib，Ic）、零序電流（I0）、線電壓（Uab，Ubc）、有功（P）、無功（Q）、功率因數(shù)（cos φ）、頻率（f）、電池電壓等11項(xiàng)遙測數(shù)據(jù)。經(jīng)現(xiàn)場核對，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)正確率100%，遙控成功率100%，每日發(fā)電量及電表底數(shù)可上傳至主站。油田并網(wǎng)發(fā)電控制計(jì)量裝置使用后，利用力率保護(hù)功能對伴生氣發(fā)電功率因數(shù)控制取得顯著效果。

力率保護(hù)投入前后功率因數(shù)如圖1、圖2所示。

由圖1可知，2019年4月6日—26日期間，日功率因數(shù)>定值2（0.9）時(shí)長約為1 400 min（23.3 h），不符合規(guī)定要求。

由圖2可知，通過對伴生氣發(fā)電站運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)控分析，在力率保護(hù)投入后，日功率因數(shù)<定值1（0.8）時(shí)長約為1 440 min（24 h），日功率因數(shù)>定值2（0.9）時(shí)長為0，符合規(guī)定要求。

3 結(jié) 語

并網(wǎng)伴生氣發(fā)電功率因數(shù)過高，將導(dǎo)致油田配電線路功率因數(shù)整體降低，直接影響到油田電網(wǎng)的安全運(yùn)行。并網(wǎng)發(fā)電戶外綜合控制器的應(yīng)用，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，對并網(wǎng)機(jī)組發(fā)電量進(jìn)行計(jì)量，并且對并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，快速切除存在故障的伴生氣發(fā)電點(diǎn)，提高線路的功率因數(shù)，保障電網(wǎng)的供電質(zhì)量和供電穩(wěn)定性，是提高并網(wǎng)發(fā)電管理效率的有效途徑。

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