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        分布式安全穩(wěn)定控制裝置的應(yīng)用

        2016-05-09 08:11:20曹曉梅
        電力安全技術(shù) 2016年11期
        關(guān)鍵詞:主變控制策略電網(wǎng)

        曹曉梅,陳 熙

        (1.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司海安縣供電公司,江蘇 南通 226600; 2.南京師范大學(xué),江蘇 南京 210000)

        分布式安全穩(wěn)定控制裝置的應(yīng)用

        曹曉梅1,陳 熙2

        (1.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司海安縣供電公司,江蘇 南通 226600; 2.南京師范大學(xué),江蘇 南京 210000)

        介紹了分布式安全穩(wěn)定控制裝置的基本原理和控制策略,結(jié)合實(shí)例闡述了具體的系統(tǒng)配置方案與控制策略的設(shè)置。結(jié)果表明,合理的控制策略可以有效提高安全穩(wěn)定控制裝置的運(yùn)行可靠性,確保信號(hào)采集的正確性,進(jìn)而保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

        安穩(wěn)裝置;控制策略;通道配置;穩(wěn)控策略

        0 引言

        近年來(lái),為了優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、推動(dòng)節(jié)能減排,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展,國(guó)家大力推廣特高壓骨干電網(wǎng)以及光伏電源建設(shè),我國(guó)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)因此發(fā)生了很大變化。因多個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的聯(lián)系加強(qiáng),一旦特高壓骨干電網(wǎng)發(fā)生故障,將波及多個(gè)區(qū)域電網(wǎng),增加了電網(wǎng)穩(wěn)定特性的復(fù)雜度。

        安全穩(wěn)定控制裝置(以下簡(jiǎn)稱“安穩(wěn)裝置”)是能夠快速切除系統(tǒng)故障、確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的裝置。電力系統(tǒng)發(fā)生短路或異常運(yùn)行稱為電力系統(tǒng)的一次事故,而把可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)失步的稱為二次事故。為了防止二次事故產(chǎn)生的嚴(yán)重后果,必須裝設(shè)安穩(wěn)裝置。當(dāng)電網(wǎng)受到大擾動(dòng)而出現(xiàn)緊急狀態(tài)時(shí),安穩(wěn)裝置能夠迅速執(zhí)行緊急控制措施,維持系統(tǒng)功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定,使系統(tǒng)恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。裝設(shè)安穩(wěn)裝置是提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、防范電網(wǎng)穩(wěn)定事故、防止大面積停電事故的有效措施,目前已廣泛應(yīng)用在全國(guó)各級(jí)電網(wǎng)和電廠。

        1 分布式安穩(wěn)裝置基本原理

        分布式安穩(wěn)裝置是在多年研制開(kāi)發(fā)安穩(wěn)裝置經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,為了滿足特高壓互聯(lián)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行要求而研發(fā)的新一代安穩(wěn)裝置。分布式安穩(wěn)裝置既可用于特高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定控制和大區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定控制,又可適用于區(qū)域電網(wǎng)和單個(gè)廠站的穩(wěn)定控制,滿足電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制的需要,提高對(duì)電網(wǎng)的駕馭能力。

        分布式安穩(wěn)裝置要采集交流電流、交流電壓等模擬量信息和開(kāi)關(guān)、刀閘等位置信號(hào)以及保護(hù)跳閘信號(hào);并且為實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制,還需要采集異地的線路、元件、裝置等運(yùn)行信息,通過(guò)采集的信息自動(dòng)識(shí)別電網(wǎng)當(dāng)前的運(yùn)行方式。當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí),根據(jù)判斷出的故障類型(包括遠(yuǎn)方送來(lái)的故障信息)、事故前電網(wǎng)的運(yùn)行方式及主要送電斷面的潮流大小,查找存放在裝置內(nèi)的預(yù)先經(jīng)離線穩(wěn)定分析制定的控制策略表,確定應(yīng)采取的控制措施及控制量,如切機(jī)、切負(fù)荷、解列、直流功率緊急調(diào)制、調(diào)機(jī)組出力、投切電抗器/電容器等。

        2 安穩(wěn)裝置控制策略

        以某供電公司轄區(qū)內(nèi)110 kV光伏電站并網(wǎng)為例,對(duì)安穩(wěn)裝置控制策略進(jìn)行具體分析研究。各個(gè)變電站均采用SCS-500E型安穩(wěn)控制裝置,通過(guò)通信設(shè)備聯(lián)絡(luò)、多套裝置相互配合,組成分布式安穩(wěn)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)該區(qū)域電網(wǎng)的穩(wěn)定控制。其一次主接線如圖1所示。

        2.1 安穩(wěn)控制系統(tǒng)一次主接線運(yùn)行方式

        220 kV仲洋變1/2號(hào)主變分列運(yùn)行供110 kV正、副母線,110 kV仲戚Ⅰ/Ⅱ線分供戚莊變110 kV正、副母線,110 kV戚壩線/戚港線分供老壩港變110 kVⅠ/Ⅱ段母線,110 kV海東光伏經(jīng)過(guò)110 kV港海線上老壩港變110 kVⅠ段母線與系統(tǒng)并列,110 kV建海光伏經(jīng)過(guò)110 kV港建線上老壩港變110 kVⅡ段母線與系統(tǒng)并列。

        圖1 一次主接線

        2.2 通道配置及通道數(shù)據(jù)交換

        結(jié)合安穩(wěn)裝置的基本原理及圖1可以看出,系統(tǒng)一次接線方式復(fù)雜,運(yùn)行方式靈活多變,這給制定切實(shí)有效的控制策略帶來(lái)一定難度。為了能正確、及時(shí)地傳輸各類信息,自動(dòng)識(shí)別電網(wǎng)運(yùn)行方式,通過(guò)研究分析,安穩(wěn)系統(tǒng)對(duì)通道進(jìn)行了配置,并采取了通道數(shù)據(jù)交換。通道配置如圖2所示,通道數(shù)據(jù)的交換方式如圖3所示。

        圖2 通道配置示意

        該區(qū)域安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)控制策略表總的配置原則,就是防止110 kV海東光伏(建海光伏)電站孤島運(yùn)行。當(dāng)光伏電站并網(wǎng)通道上的某一斷路器跳閘后,若安穩(wěn)裝置判斷海東光伏(建海光伏)電站為孤島運(yùn)行時(shí),則向海東光伏(建海光伏)電站端的安穩(wěn)裝置發(fā)送跳閘命令,由其跳開(kāi)海東光伏(建海光伏)電站110kV高壓側(cè)開(kāi)關(guān)。當(dāng)仲洋變701開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后,穩(wěn)控策略應(yīng)能自動(dòng)識(shí)別跳開(kāi)海東光伏或建海光伏,或者同時(shí)跳開(kāi)。該區(qū)域安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)控制策略表的難點(diǎn)就在于任一通道受阻后,穩(wěn)控策略如何能自動(dòng)識(shí)別跳開(kāi)海東光伏還是建海光伏,或者兩者都跳。

        2.3 控制策略表信息

        根據(jù)總的配置原則,系統(tǒng)控制策略表采集了如下信息。

        (1) 仲洋變側(cè)。電氣量輸入:2臺(tái)主變中壓側(cè)三相電壓和三相電流;開(kāi)關(guān)量輸入:仲戚Ⅰ/Ⅱ線HWJ和正、副母刀閘位置信號(hào),2臺(tái)主變中壓側(cè)HWJ和正、副母刀閘位置信號(hào),母聯(lián)開(kāi)關(guān)HWJ;輸出:本地輸出無(wú)。

        (2) 戚莊變側(cè)。電氣量輸入:仲戚Ⅰ/Ⅱ線三相電壓和三相電流;開(kāi)關(guān)量輸入:仲戚Ⅰ/Ⅱ線HWJ和正、副母刀閘位置信號(hào),戚壩線/戚港線HWJ和正、副母刀閘位置信號(hào),母聯(lián)開(kāi)關(guān)HWJ;輸出:本地輸出無(wú)。

        (3) 老壩港變側(cè)。電氣量輸入:戚壩線/戚港線、港建線/港海線三相電壓和三相電流;開(kāi)關(guān)量輸入:戚壩線/戚港線、港建線/港海線HWJ,分段開(kāi)關(guān)HWJ;輸出:本地輸出無(wú)。

        圖3 穩(wěn)定控制系統(tǒng)通道數(shù)據(jù)交換示意

        (4) 建海光伏側(cè)。電氣量輸入:港建線三相電壓和三相電流;開(kāi)關(guān)量輸入:港建線HWJ;輸出:跳港建線開(kāi)關(guān)出口。

        (5) 海東光伏側(cè)。電氣量輸入:港海線三相電壓和三相電流;開(kāi)關(guān)量輸入:港海線HWJ;輸出:跳港海線開(kāi)關(guān)出口。

        根據(jù)上述采集的信息以及預(yù)先經(jīng)離線穩(wěn)定分析制定的控制策略表,安全穩(wěn)定系統(tǒng)就能自動(dòng)判別仲洋變、戚莊變110 kV母線的結(jié)排方式,以及并網(wǎng)通道上相關(guān)斷路器的分、合閘狀態(tài)。

        3 實(shí)例說(shuō)明及分析

        若判斷出光伏電站接入系統(tǒng)的并網(wǎng)通道上有某一斷路器處在分閘位置(使得該光伏電站所有并網(wǎng)通道全部斷開(kāi)),則可得出該光伏電站將孤島運(yùn)行的結(jié)論,如此,裝置發(fā)出將光伏電站解列的跳閘命令?,F(xiàn)取以下2個(gè)實(shí)例予以說(shuō)明。

        3.1 實(shí)例1方式

        老壩港變110 kV分段開(kāi)關(guān)打開(kāi);戚莊變110 kV母聯(lián)打開(kāi),戚壩線和仲戚Ⅱ線掛一段母線,戚壩線和仲戚線掛另一段母線;仲洋變110 kV母聯(lián)打開(kāi),仲戚Ⅰ線和2號(hào)主變中壓側(cè)掛一段母線,仲戚Ⅱ線和1號(hào)主變中壓側(cè)掛一段母線,實(shí)例1的運(yùn)行方式如圖4所示。

        圖4 實(shí)例1運(yùn)行方式

        根據(jù)掛母線的情況,戚莊變側(cè)穩(wěn)控裝置判別出戚壩線和仲戚Ⅱ線屬于同一串,戚港線和仲戚Ⅰ線屬于同一串。仲洋變判別出仲戚Ⅰ線和2號(hào)主變中壓側(cè)屬于同一串,仲戚Ⅱ線和1號(hào)主變中壓側(cè)屬于同一串。

        當(dāng)仲洋變裝置判出1號(hào)主變中壓側(cè)跳閘,則同時(shí)判定同串元件仲戚Ⅱ線輸出通道受阻,并將此信息發(fā)送給戚莊變。戚莊變收到仲戚Ⅱ線輸出通道受阻的信息,則同時(shí)判定同串元件戚壩線輸出通道受阻,并將此信息發(fā)送給老壩港變。老壩港變收到戚壩線輸出通道受阻的信息,執(zhí)行本地該方式下的策略,切除海東光伏。

        當(dāng)仲洋變裝置判出2號(hào)主變中壓側(cè)跳閘,則同時(shí)判定同串元件仲戚Ⅰ線輸出通道受阻,并將此信息發(fā)送給戚莊變。戚莊變收到仲戚Ⅰ線輸出通道受阻的信息,則同時(shí)判定同串元件戚港線輸出通道受阻,并將此信息發(fā)送給老壩港變。老壩港變收到戚港線輸出通道受阻的信息,執(zhí)行本地該方式下的策略,切除建海光伏。

        3.2 實(shí)例2方式

        老壩港變110 kV分段開(kāi)關(guān)閉合;戚莊變110 kV母聯(lián)打開(kāi),戚壩線和仲戚雙線掛一段母線,戚港停運(yùn);仲洋變110 kV母聯(lián)打開(kāi),仲戚Ⅰ/Ⅱ線和1號(hào)主變中壓側(cè)掛一段母線,2號(hào)主變中壓側(cè)單掛另一段母線,實(shí)例2的運(yùn)行方式如圖5所示。

        圖5 實(shí)例2運(yùn)行方式

        根據(jù)掛母線的情況,戚莊變裝置判別出戚壩線和仲戚Ⅰ/Ⅱ線屬于同一串。仲洋變判別出仲戚Ⅰ/Ⅱ線和1號(hào)主變中壓側(cè)屬于同一串,2號(hào)主變中壓側(cè)與仲戚Ⅰ/Ⅱ線沒(méi)有任何聯(lián)系。

        當(dāng)仲洋變裝置判出1號(hào)主變中壓側(cè)跳閘,則同時(shí)判定同串元件仲戚Ⅰ/Ⅱ線輸出通道受阻,并將此信息發(fā)送給戚莊變。戚莊變收到仲戚Ⅰ/Ⅱ線輸出通道受阻的信息,則同時(shí)判定同串元件戚壩線輸出通道受阻,并將此信息發(fā)送給老壩港變。老壩港變收到戚壩線輸出通道受阻的信息,執(zhí)行本地方式下的策略,切除建海光伏和海東光伏。

        當(dāng)仲洋變裝置判出2號(hào)主變中壓側(cè)跳閘,則同時(shí)判定沒(méi)有仲戚Ⅰ/Ⅱ線輸出通道受阻,不向戚莊變發(fā)送任何信息,裝置決策到此結(jié)束。

        3.3 實(shí)例分析

        由上述實(shí)例可以看出,任一運(yùn)行方式下的判別均遵循上述原理,安穩(wěn)裝置均能正確識(shí)別。因仲洋變、戚莊變110 kV為雙母線接線方式,為確保正、副刀閘位置采集信號(hào)的可靠,后期試驗(yàn)調(diào)試過(guò)程中,在仲洋變、戚莊變側(cè)增加了所有正、副母刀閘位置采集的強(qiáng)制壓板、檢修壓板及刀閘位置異常的告警信號(hào),有效確保信號(hào)采集的正確性,提高安穩(wěn)裝置的可靠運(yùn)行水平。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        電力市場(chǎng)結(jié)構(gòu)改革增加了電力系統(tǒng)穩(wěn)定性控制的難度,要充分發(fā)揮特高壓電網(wǎng)以及光伏電源的優(yōu)勢(shì),需要更先進(jìn)可靠的安全穩(wěn)定系統(tǒng),對(duì)穩(wěn)定控制技術(shù)和控制策略也提出了更高的要求。

        通過(guò)對(duì)分布式安穩(wěn)裝置控制策略的分析研究,合理地配置信息通道與正確地制定控制策略,能有效確保安穩(wěn)裝置信號(hào)采集的正確性,提高安穩(wěn)裝置運(yùn)行的可靠性水平,從而為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供有力的保障。

        2016-03-06;

        2016-06-06。

        曹曉梅(1980-),女,工程師,主要從事繼電保護(hù)專業(yè)管理工作,email:544213477@qq.com。

        陳 熙(1994-),男,本科在讀,主要學(xué)習(xí)有關(guān)電氣工程及自動(dòng)化的課程。

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