含分布式电源的110kV变电站备自投二次回路的改造设计

马晶晶,曹 磊,尹 宏,张立辉,孔令号,代 江

(1.国网河北省电力公司保定供电分公司,河北 保定 071000; 2.中国南方电网贵州电网公司电力调度控制中心,贵阳 055000)

含分布式电源的110kV变电站备自投二次回路的改造设计

马晶晶1,曹 磊1,尹 宏1,张立辉1,孔令号1,代 江2

(1.国网河北省电力公司保定供电分公司,河北 保定 071000; 2.中国南方电网贵州电网公司电力调度控制中心,贵阳 055000)

针对分布式电源接入会使电网运行方式发生变化,相关备自投配置需要进行改造设计的情况,分析分布式电源对备自投装置及其二次回路的影响,介绍分布式电源单独出线、T接出线2种并网方式相应备自投二次回路的改造设计方案,并说明利用该方案进行改造设计提高了备自投装置的安全可靠性。

分布式电源;并网方式;备自投;二次回路

随着国家对清洁能源鼓励政策的不断加强,太阳能发电、风力发电、水利发电等分布式电源越来越多的接入到电网系统中。保定西部山区水资源、太阳能资源丰富,涞源、曲阳等地110kV变电站多有分布式电源接入。分布式电源的接入使电网运行方式发生变化,相关备用自投入(以下简称“备自投”)装置的配置都应做相应的改造设计。以往文献大多是对备自投动作逻辑进行分析讨论,因此有必要针对分布式电源不同的并网方式,对备自投二次回路设计进行一些探讨。

1 概述

1.1 分布式电源对备自投装置的影响

常规备自投以检测母线电压降低、进线无流为启动判据。由于分布式电源的存在,备自投动作行为可能会受到一定影响[1]。

a.当电源进线发生短路故障时,分布式电源能够提供一定量的短路电流,若分布式电源侧保护和解列装置未能迅速可靠动作解列,则备自投可能因电流闭锁而拒动。

b.由于发电机装有强行励磁装置,当系统发生短路故障时母线电压降低,在低于额定值的80%～85%时,强行励磁装置动作,迅速提高母线电压。此时母线电压有可能高于备自投启动电压,造成备自投装置拒动。

1.2 分布式电源对备自投二次回路的影响

备自投启动后,应尽快切除分布式电源以保证备自投正确动作。首先要求并网电厂装设解列

装置和相应的主保护,保证故障时分布式电源侧首先与系统解列。其次对于110kV备自投,如果110kV进线配备有线路保护,可利用线路保护联切分布式电源。同时,为了防止分布式电源未能与系统解列时备自投动作造成小电源与系统非同期并列,应在本侧备自投和上级备自投装置上均设置联切分布式电源二次回路。

分布式电源并网接线一般有2种方式,一种是从上级变电站母线单独出线,另一种是从上级变电站原有出线基础上T接。2种接线方式情况下备自投跳闸二次回路有所不同。

2 单独出线方式分布式电源备自投二次回路改造设计

以110kV涿县变电站为例,其所接分布式电源为单独出线方式,35kV侧315、316、317断路器下的DG1、DG2、DG3为分布式电源,如图1所示。

图1 110kV单独出线并网一次接线示意

2.1 开入量二次回路

35kV备自投采用南京南瑞继保电气有限公司RCS-9651C型装置,引入断路器的跳位TWJ接点、合后位KKJ接点作为备自投的充电条件之一。常规备自投需要引入进线301、302、分段345断路器的跳位和合后位。断路器跳位一般要求取断路器机构常开辅助接点,合后位取操作箱KKJ接点或重动继电器的带保持接点,如图2所示。

图2 常规备自投开入量

由于DG1、DG2、DG3为分布式电源,为了防止“孤岛运行”现象的出现,需要设计备自投联跳分布式电源二次回路。同时备自投还需要采集分布式电源出线断路器的跳位,以保证断路器确实已经跳开。因此将Ⅰ母需要联跳的315、317断路器位置接点(TWJ)串联引入备自投I母其他TWJ开入,将Ⅱ母需要联跳的316断路器位置接点(TWJ)引入II母其他TWJ开入,如图3所示。LP1、LP2、LP3为“断路器检修开放备自投”硬压板,其作用是315、317或316断路器间隔检修时,通过投入相应的压板,可以避免检修断路器分合闸对备自投装置的影响。

图3 并网线断路器位置接点开入示意

2.2 跳合闸二次回路

将301断路器跳合闸回路接入备自投1DL跳合闸接点出口;将302断路器跳合闸回路接入备自投2DL跳合闸接点出口;将345断路器合闸回路接入备自投3DL合闸接点出口,不考虑备自投跳分段断路器的方式,如图4所示。

将Ⅰ母联跳、II母联跳出口接点通过中间继电器重动,315、316、317的跳闸回路分别接入Ⅰ母联跳出口重动、II母联跳出口重动之后的2组独立出口接点,如图5所示,51ZJ为重动继电器。

备自投跳301、302断路器出口均应接入其相应操作箱的“保护跳闸”开入,备自投合301、302、345出口应接入其相应操作箱的“手合”开入。而备自投联跳315、316、317断路器出口宜接入其相应操作箱的“手跳”开入,这样可以避免分布式电源出线重合闸动作。110kV备自投联跳分布式电源断路器二次回路与上述35kV备自投联跳回路类似,这里不再赘述。

图4 备自投跳合闸二次回路示意

图5 备自投联跳并网线二次回路示意

3 T接出线方式分布式电源备自投二次回路改造设计

以110kV涞源变电站为例,分布式电源通过35kV接入系统T接至涞源变电站35kV312线路,如图6所示。

图6 T接形式并网一次接线示意

由于一次接线是T接方式,为了防止110kV涞源变电站保护联跳分布式电源时误切35kV水堡变电站,在光伏变电站-水堡变电站-涞源变电站配置三端光差保护。一方面作为线路主保护,区内故障时瞬时跳三侧断路器;另一方面,提供光纤通道实现110kV涞源变电站主变圧器间隙、故障解列、备自投远跳并网线回路。

3.1 三端光差保护回路

为提高可靠性,三端光差保护采用专用光纤通道通信方式,如图7所示。

图7 三端系统接线方式

对于三端系统,电流差动保护只有在三侧差动压板均处于投入状态时才能动作,三侧压板互为闭锁。

3.2 远方跳闸回路

110kV备自投、35kV备自投、主变圧器间隙等保护动作时需要远跳凉都小电厂,但是又不能远跳水堡变电站(水堡变电站为负荷站),可通过远跳功能实现。将110kV备自投、35kV备自投、主变圧器间隙等保护动作接入线路保护装置的“远方跳闸”开入端子。保护动作时,有“远方跳闸”开入,会向线路对侧传送信号。对侧收到“远方跳闸”信号后,判别满足定值的条件后驱动永跳。对于凉都小电厂侧,其定值中“远跳经本侧控制”控制字设置为0,即收到远跳命令后直接跳闸;对于水堡变电站侧,其保护定值中“远跳经本侧控制”控制字设置为1,当收到备自投等远跳命令后,由于其保护启动元件不会启动,故不会出口跳闸。

3.3 远传回路

备自投装置需要采集分布式电源断路器的跳位,可以借助数字通道远传实现。线路保护装置设有1个经光电隔离的“远传命令”开入端子,可将分布式电源断路器的跳闸位置TWJ接入此开入。当断路器跳位时,利用每帧数据中的控制字向对侧传送,对侧保护收到远传命令后不是直接

跳闸,而是输出2付触点,将这2付触点分别引入至110kV备自投和35kV备自投的备自投母线其他TWJ开入。

图8 光纤通道远跳并网线二次回路

4 结束语

分布式电源并入电网后对系统安全稳定运行和保护配置均提出了新的要求,以上针对2种不同并网方式的110kV变电站,对其备自投二次回路进行了改造设计。按此方案进行改造设计的备自投装置自投运以来运行良好、可靠,未发生过任何问题,有利于电网安全稳定运行。智能变电站中站域保护是安全自动装置发展方向之一,因此站域备自投二次回路是我们下一步研究的重点。

[1] 王立新,王彦良,陈晓红.地方小电厂并网的变压器和线路保护及安全自动装置配置方案探讨[J].继电器,2007,35 (21):67-70.

[2] DL/T584-1995,3～110kV电网继电保护装置运行整定规程[S].

本文责任编辑:齐胜涛

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

马晶晶(1983-),男,工程师,主要从事继电保护管理工作。