双电源30度相位差的电网运行方式优化及防误闭锁技术的研究及应用

中国科技纵横 / 2017年11月21日 10:07

新闻

配电网运行与管理技术

胡海琴++罗志丰++黄守华++汪柏胜

摘 要:对两路进线电源相位差30度的电网运行方式优化及防误闭锁技术的研究及应用,通过在变电站内设置进线开关断路器位置接点闭锁、SCADA系统操作时判电压条件开放两种技术手段,修编变电站运行规程、调控操作管理规定以及事故处理预案等管理手段,实现35kV变电站两路电源不同相、不能合环运行情况下的快速、安全切换,最大限度地缩短电源倒换、故障恢复时间,确保供电的连续性、可靠性。

关键词:30度相位差;电源切换;选用策略;操作闭锁

中图分类号:TM734 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)19-0136-02

目前,国网黄山供电公司管辖电网中有9座35kV变电站的两路进线分别从110kV变电站的35kV母线、220kV变电站的35kV母线引出,两路35kV系统因上级变电站接线组别不同存在30度相位差。由于交流电不仅有大小之分,且有相位之别,若相位或相序不同的电源并列或合环,将产生很大的冲击电流,会造成发电机或电气设备的损坏。为防止两系统间误合环造成短路,按省公司调度规程要求不允许一回路运行时另一回路热备用。当运行线路故障或失压時,变电站单母线运行的两回线路会同时断电,同时由于需要隔离开关或手车的操作,不能通过远方操作开关恢复供电,增加了电源倒换时间,影响电网供电的连续性和可靠性。

1 不同相双电源切换策略分析

要想实现双电源安全、快速切换,必须分析切换中的物理量变化过程和实现原理。两路电源间切换时,切换时间不能太长,不能长时间中断供电。目前,国内还没有解决双电源30度相位差不能合环倒换电源的成熟方法,理论上可以通过移相技术在220kV变电站35kV侧加装转角变压器来调整相位,实现同110kV变电站35kV侧同相位。但220kV变压器容量普遍较大,就需要很大容量的转角变,造价及占地面积都很高。此问题根本解决方法,需要由电网发展规划来解决,通过220kV和110kV变电站合理布点,实现分区供电,但此方法需要时间较长。

为保证供电可靠性,35kV两路电源相位差30度倒换时,需实现远程遥控快速切换,且在技术管理上做到避免现场运维人员和调控人员误合环,同时在故障时各种方式下可靠开放闭锁条件。确保当常用电源出现失压、欠压、过压、缺相等故障时,能将负载迅速地从常用电源自动切换到备用电源,快速切换是最理想的一种合闸方式。

快速切换,采用“先分后合”原理,当母线电源中断后,会立刻同时发出断路器的分、合闸指令,跳开工作电源,同时合上备用电源,能迅速恢复供电,缩短电源倒换时间,确保供电的连续性、可靠性。

2 电网运行方式优化策略研究

电网运行方式优化旨在提升整个网络当前系统的运行管理水平、供电质量、供电稳定性及服务质量。在确保安全、稳定和供电质量的前提下,从设备、网络结构、调度管理等多方面着手,综合考虑调度人员、运行人员的操作难度、操作复杂性及操作风险,采取合理的调配运行方式,进一步挖掘电网运行的潜力,优化电网的运行方式,尽可能地保证电网的安全、经济运行。

为提高供电运行的可靠性、安全性和最大限度地缩短停电时间,国网黄山供电公司通过技术手段实现变电站存在30度相差两条线路中备用线路运行方式可以由一侧开关运行、一侧开关热备用,实现电网运行方式的优化,实现电源倒换的远方操作。同时,在变电站内设置进线开关断路器位置接点闭锁、SCADA系统操作时判电压条件开放两种技术手段,结合修编变电站运行规程、调控操作管理规定以及事故处理预案等管理手段,保障了操作的安全性和可靠性,缩短了变电站正常倒电及故障停电时间,极大地提高了电网供电的可靠性。

3 快速切换防误闭锁技术研究

国网黄山供电公司通过技术手段实现不同相双电源电网运行方式的综合优化,为保证供电可靠性,除需实现双电源远程快速切换,还要求在技术管理上做到避免现场运维人员和调控人员误合环,同时在故障时各种方式下又能可靠开放闭锁条件从而缩短变电站故障恢复时间,提高供电可靠性和经济效益。

具体实现方案:

(1)在变电站将该站所有35kV进线开关的手动合闸回路(控制把手与保护装置连接处)开断,取本站另一35kV线路开关位置的常闭节点,闭锁合环操作。同时,在该回路并接一块硬压板,用于特殊情况下解锁操作。

(2)在调度SCADA系统中设置该站35kV进线开关合闸的解锁(闭锁)条件:开环点两侧变电站35kV母线电压至少一侧为0,方可允许遥控合闸操作,两侧均有压闭锁合闸操作。同时,在SCADA系统画面带角差开环点处设置显目标识。

4 不同相双电源切换应用研究

如图1供电系统简图。

变电站两路进线分别从从110kV变电站的35kV母线、220kV变电站的35kV母线引出,其中110kV变电站的主变35kV侧是星形接线方式,220kV变电站的35kV侧是三角形接线方式,两路进线电源相位存在30度角差,上级部门不允许一回路运行时另一回路带电备用。因此在电源切换及事故停电的情况下,由于受供电方式的限制,倒换电源时必须先停运行的线路或断开联络开关,才能送另一回路,增加了电源倒换时间,影响电网供电的连续性和可靠性。

为保证供电可靠性和安全性,两路电源切换须实现自投、闭锁,防止并联使用。国网黄山供电公司通过技术手段、管理手段并行,实现不同相双电源电网运行方式的综合优化:存在30度相差的两条线路中备用线路运行方式可以一侧开关运行、另一侧开关热备用。同时,在变电站内进线开关的手动合闸回路(控制把手与保护装置连接处)开断,取本站另一35kV线路开关位置的常闭节点,不会影响遥控合闸、保护合闸回路只闭锁手动合闸回路,确保当一开关合闸后另一开关能可靠闭锁手动合闸(遥控合闸判开环点两侧变电站35kV母线电压均有压,闭锁合闸操作,确保开关两侧电压存在30度相位差时不会合环);在闭锁回路并接一块硬压板,压板投入时短接闭锁回路,允许一个开关合位时另一个开关的手合操作;SCADA系统中开环点两侧变电站35kV母线电压至少一侧为0,方可允许遥控合闸操作,保证在故障情况下能够通过远程遥控操作恢复供电。

5 结语

通过双电源30度相位差的电网运行方式优化及防误闭锁技术的研究及应用,使得运行方式灵活,电源倒换时实现开关手动合闸和遥控合闸的可靠解闭锁,实现变电站内来源于220kV-35kV、110kV-35kV两个系统的不同进线可以一条线路运行一条线路热备用,便于供电方式灵活调整和故障停电快速恢复,具有非常大的经济效益和社会效益。同时,该技术不受地域环境、一次设备、二次装置的影响,在所有进线含有角差的变电站均可实施,具有极大的推广价值。

参考文献

[1]李大巍.关于两路电源存在相位差问题的初步探讨[J].科技论坛,2009.

[2]刘汝谦,裴晓琼.关于两路电源“并路倒闸”问题的讨论[J].科技创新导报,2015.

[3]付英杰,梁志珊.双电源快速切换事件过程仿真分析[J].电力系统及其自动化,2012.endprint

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