高丁義

摘 要：調(diào)度部門對(duì)部分并網(wǎng)小水電的調(diào)度執(zhí)行力低，無法有效地控制小水電的運(yùn)行方式，導(dǎo)致上網(wǎng)區(qū)域配網(wǎng)的電壓合格率受到了嚴(yán)重影響。因此，急需采用一種新型的斷路器，既能實(shí)現(xiàn)小水電與調(diào)度之間的信息傳遞，又能實(shí)現(xiàn)故障狀態(tài)下配網(wǎng)與水電站的自動(dòng)隔離，以達(dá)到并網(wǎng)區(qū)域電站、電網(wǎng)的統(tǒng)一運(yùn)行調(diào)管，提高供電區(qū)域供電可靠性和電能質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞：小水電 智能斷路器 創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）12（b）-0052-02

1 研究對(duì)象

某地區(qū)存在著小水電無視調(diào)度指令，自行調(diào)整機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致并網(wǎng)區(qū)域電壓偏高、損耗增加、豐水期電力外送受阻以及非專線并網(wǎng)線路供電可靠性低等問題，用戶用電設(shè)備頻繁燒毀。該地區(qū)并網(wǎng)小水電站46座，裝機(jī)容量36.172 MW，131臺(tái)，分布在A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)區(qū)域。小水電最大裝機(jī)容量2 500 kW，最小裝機(jī)容量50 kW。據(jù)統(tǒng)計(jì)，區(qū)域B、區(qū)域C豐水期投訴事件中電壓超高、供電可靠性低的問題占總投訴量的50%以上。區(qū)域B和區(qū)域C的兩座變電站電壓監(jiān)測(cè)儀顯示10 kV母線電壓合格率平均不足70%。

2 解決措施

目前國內(nèi)外也開展了關(guān)于小水電并網(wǎng)后對(duì)電能質(zhì)量、繼電保護(hù)、電壓水平的影響研究。如在配網(wǎng)中安裝限流器，以削弱小水電并網(wǎng)后對(duì)繼電保護(hù)裝置的影響，但該限流器僅在故障后發(fā)揮作用；采取自適應(yīng)保護(hù)方案，用以解決小水電并網(wǎng)后系統(tǒng)整定值隨時(shí)校準(zhǔn)的問題；采用并聯(lián)電抗器以解決過電壓?jiǎn)栴}。但是上述解決方案僅處于理論方面，并未應(yīng)用到實(shí)際中。

2.1 控制目標(biāo)

（1）實(shí)現(xiàn)水電并網(wǎng)區(qū)域電站運(yùn)行信息遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)監(jiān)視，解決電站盲調(diào)問題，試點(diǎn)區(qū)域小水電調(diào)度指令執(zhí)行率達(dá)到99.8%。

（2）提高水電并網(wǎng)區(qū)域調(diào)度執(zhí)行力和電壓質(zhì)量合格率，試點(diǎn)區(qū)域電壓質(zhì)量合格率提高到90%。

（3）形成水電并網(wǎng)區(qū)域電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)管機(jī)制，建立以并網(wǎng)點(diǎn)電壓為導(dǎo)向的電站機(jī)組運(yùn)行的調(diào)管模式，保障水電站利益，試點(diǎn)區(qū)域小水電運(yùn)行信息遠(yuǎn)方監(jiān)視率達(dá)到98.9%。

2.2 智能分界斷路器工作原理

智能分界斷路器采用分體式結(jié)構(gòu)，由一次采用執(zhí)行部分和二次智能控制部分組成。一次部分由電壓互感器、電流互感器、斷路器組成。電流、電壓互感器用于完成分界點(diǎn)電流、電壓量的采集，為智能控制單元和電度表提供了采樣信號(hào)和工作電源；斷路器接收智能控制單元指令，執(zhí)行斷合任務(wù)。二次控制部分由電源控制器、電度表、智能單元、電路器控制器和GPRS組成。電源控制器由電池和整流逆變模塊組成，為智能單元、電路控制、GPRS通信提供直流24 V工作電源；電度表根據(jù)電流、電壓采樣信號(hào)完成分界點(diǎn)電度量計(jì)算；智能單元根據(jù)采樣的電流、電壓信號(hào)及接收到的主站指令，發(fā)出分合閘指令，同時(shí)向主站提供分界點(diǎn)運(yùn)行信息；電路控制器，接受智能單元指令，驅(qū)動(dòng)斷路器分合；GPRS作用主要提供分界點(diǎn)與調(diào)度主站通信通道。

2.3 實(shí)施效果

對(duì)區(qū)域C的水電并網(wǎng)區(qū)進(jìn)行試點(diǎn)驗(yàn)證，該地區(qū)承擔(dān)了5 800戶供電任務(wù)。因2013年已實(shí)現(xiàn)了2座電站遠(yuǎn)程監(jiān)控，為了解決該區(qū)域小水電外送不暢、電壓高的問題，安裝2臺(tái)TBG-101小水電智能分界斷路器。自投運(yùn)以來，調(diào)度可以實(shí)時(shí)掌握兩站的運(yùn)行信息，并成功隔離故障12次，其中站內(nèi)故障5次、線路故障7次，有效地提高了故障的處理效率，同時(shí)有效地解決了并網(wǎng)區(qū)電能質(zhì)量的問題。

3 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）故障狀態(tài)下并網(wǎng)水電站的自動(dòng)隔離，故障區(qū)段自動(dòng)提示，解決了非專線并網(wǎng)線路重合閘不能投入的問題，提高了線路的供電可靠性。

①短路故障。規(guī)定流過斷路器QF2的電流指向系統(tǒng)側(cè)為正方向，反之為反方向。在k2點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，斷路器QF1、QF2均跳閘。當(dāng)k2點(diǎn)故障消除后，斷路器QF1合閘，10 kV干線恢復(fù)帶電。智能單元判斷故障屬于斷路器QF2正方向故障，在檢測(cè)到系統(tǒng)側(cè)電壓恢復(fù)正常后，重合閘出口動(dòng)作，斷路器QF2合閘，發(fā)電站方可并網(wǎng)發(fā)電。在k1點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，斷路器QF2跳閘，故障得到隔離。即使在k1點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)保護(hù)越級(jí)斷路器QF1、QF2均發(fā)生跳閘，因故障及時(shí)隔離，斷路器QF1會(huì)重合成功。智能控制單元判斷故障屬于斷路器QF2反方向故障，將閉鎖重合閘功能，斷路器QF2保持分閘狀態(tài)。待故障消除后，由水電站值班員向遠(yuǎn)方監(jiān)控中心申請(qǐng)遠(yuǎn)方遙控?cái)嗦菲鱍F2合閘。②接地保護(hù)，智能單元依據(jù)采樣到的零序電流、電壓幅值和角度，可精確提示接地區(qū)段。③過電壓保護(hù)，分段式電壓保護(hù)功能。每段電壓保護(hù)定值可設(shè)，保護(hù)出口可按跳閘和告警進(jìn)行設(shè)置，便于對(duì)水電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓管控。如，電壓I段，定值110 V，時(shí)限0 s，保護(hù)出口跳閘；電壓II段，定值107 V，時(shí)限30 s，保護(hù)出口告警。電壓越限檢測(cè)原理，通過多功能前端采集裝置采集線路信息，并將信息送交主站系統(tǒng)判別。

（2）采用GPRS通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了小水電并網(wǎng)點(diǎn)運(yùn)行信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證水電并網(wǎng)區(qū)域電壓質(zhì)量合格與電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。如，并網(wǎng)點(diǎn)電壓超高10.7 kV時(shí)，主站監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出告警提示，監(jiān)控值班員提示電站運(yùn)行人員，調(diào)整機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，在調(diào)度2次警告后電站仍未采取措施，依據(jù)調(diào)度協(xié)議，調(diào)度員可遠(yuǎn)方遙控智能分界斷路器跳閘，直接切除發(fā)電站。

（3）計(jì)量與監(jiān)控功能的融合，減少了計(jì)量設(shè)施的重復(fù)投資。通過增加智能斷路器采樣互感器繞組數(shù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)量回路采樣需求，減少計(jì)量一次設(shè)施的投資。利用智能電表通信接口和智能分解控制器通信功能將電度量上傳電網(wǎng)調(diào)控中心，可降低抄表人員現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語

采用小水電分界智能斷路器，實(shí)現(xiàn)了水電并網(wǎng)區(qū)域電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)管，實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)線路與電站故障的有效隔離，提高了并網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的電能質(zhì)量和供電可靠性，有較強(qiáng)的可推廣性和現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭立山，黃佐.國內(nèi)外小水電管理比較研究[J].中國農(nóng)村水利水電，2003（3）：57-59.

[2] 黃明，田申，趙虹.小水電建設(shè)資金運(yùn)行機(jī)制分析[J].中國農(nóng)村水利水電，2009（8）：73-75.

[3] 方可行.短路器故障與檢修[M].北京：中國電力出版社，2008.