远方联切小电源应用

远方联切小电源应用

朱圣榆

广东电网有限责任公司清远供电局   广东清远  513400

摘要：随着以风能、光能和水能等形式的清洁能源发电的不断发展，清洁能源发电并入主网的规模也在不断扩大。目前，电网吸纳的大部分清洁能源发电以“小电源”的形式就近接入了110kV、220kV变电站，使电网吸收清洁能源的能力得到提高。但是，以风能、光能和水能为主体的清洁能源的发电能力受季节性变化影响较大，大量小电源线路的接入给电网安全稳定运行带来了巨大的挑战。因此，为了避免变电站主供电源消失后，小电源使变电站陷入孤网运行，引起缓慢失压或其他复杂的电压、频率问题，提高小电源接入后电网运行安全稳定性，变电站线路保护和备自投装置配置了联切小电源功能。

关键词：联切；备自投；小电源；

引言：研究表明，将小水电作为线路负荷的一部分变电站，极易由于线路跳闸，而出现孤网运行的情况。若小水电网络所具有调压、调频能力无法达到预期，则会使孤网运行电压频率及幅值发生偏移，进而影响重合成功率及电网运行的稳定性。

1目前联切小电源做法

1.1保护动作联切小电源的重要性

小电源先经由35kV的变电站上网，再通过联络线到达110kV变电站上网。当110kV变电站一条线路检修，由另一条线路单线运行并发生线路故障时，线路重合闸可能会重合不成功（永久性故障），这时候在主送电源线因故停止运行的同时就会启动联切回路，将会跳开并入此变电站的所有小电源开关，包括一些35kV变电站的联络线，就会导致35kV变电站失压。由此可见，该类变电站所具有可靠性，通常取决于小电源性能。

某变电站的L1、L2是110kV主网线路间隔，S1-S3是35kV小水电间隔，S4及S5是35kV联络线。考虑到110kV线路为同杆架设，线路因故停止运行后将第一时间跳闸，而小水电调压、调频能力有限，极易致使孤网电压幅值及频率偏移，导致110kV线路不满足同期合闸条件无法合闸，影响重合闸的成功率。

1.2保护动作的联切小电源原理和缺陷

考虑到串供线路发生故障后，故障线路并未达到重合标准，可提出以下解决方案：动作之后，通过故障线路的线路保护来联切相关的小水电开关，如图1所示[1]。这样做可保证线路重合闸发挥出应有作用，短时间内恢复正常供电。但要注意一点，上述方法对保护设施所提出要求相对严格，通常要对相关联切压板行改造，而且对投退的时间节点和运行方式要求比较高；由于保护装置多布设在小电源一侧，线路故障一般没有不会设有光差保护，极易由于缺少整定值而无法顺利完成联切任务，对其进行改进势在必行。

图1

1.3保护动作的联切小电源的改进措施

为避免上述情况出现，经过研究决定以本地联切为基础，对保护动作接点与小电源变电站进行连接，用对侧的保护去联切水电上网专线，在此基础上，基于通信接口对保护动作接点进行传送，确保该接点与小水电专线相连。要想实现该设想，关键要考虑三方面内容，一是接口装置和保护装置的适配度，二是升级既有传输通道，三是调整出口接点，保证其与小水电专线所提出需求相符。对重合闸、线路保护进行优化，更改主电源开关类型，通过远方联切的方式，对电源并网开关进行切除，确保终端能够尽快恢复正常供电。

2备自投联切小电源

2.1备自投装置

该装置是电力系统因故停止运行后，可第一时间启动备用电源，使负荷能够迅速恢复供电的一种自动装置。

2.2线路备自投功能的动作逻辑

① 充电条件满足Tc延时，则装置充电完成；

② 启动条件满足Tq延时，则装置启动；

③ TT时间内，线路开关处于分位时，继续当前动作逻辑，否则将装置放电；

④ 置初始备投优先级 n 为 1；

⑤ 检查当前优先级 n 的备投开关在启动前 5s 是否具备备投条件，是则进入步骤⑥，否则，进入步骤⑨；

⑥ 判断 n 是否为 1；

若 n=1，则判断是否需切小电源及负荷；若该站带有小电源，则出口切除小电源；

若需切负荷线路，则出口切除需切负荷；

若该站不带小电源且无需切负荷，则直接合备投线路开关。

若 n≠1，则发令切除前一级备投开关，TT时间内，线路开关分位后，进入步骤⑦；否则装置放电，报备自投失败。

⑦ 检查是否需补切负荷。需补切量=需切总量－已切除量：

若需补切量＞0，则出口补切需切负荷（补切范围应剔除已切负荷）；经 Tt延时后合第 n 级备投线路开关；

若需补切量≤0，则直接合第 n 级备投线路开关。

⑧ 若在 Th内检测到任一段母线所有健全相的电压恢复，则报备自投成功； 否则进入步骤⑨；

⑨ 令 n=n+1，若 n≤M，则返回步骤⑤；若 n＞M，则报备自投失败[2]。动

2.3备自动作分析

装置检测信号多为电压，检测信号比较单一，容易导致装置误动，对于存在比较多小电源的地区，由于小电源对系统电压的支撑作用，该问题尤为突出。另外，当主供的电源失去电压后，装置检测发现母线出现失压情况，将尽快启动相应逻辑。考虑到备自投合闸并不能够提供检同期的功能，如果存在小电源并网问题，将有一定概率出现非同期合闸的情况，使电力系统受到影响。为提高备自投的成功率，可提前切除小电源。

35kV小电源线路（以35kV1#小电源进线为例），35kV1#小电源进线运行于35kVⅠ段母线，受供于1号主变、110kV正母线时，应投入110kV备自投110kV正母线失电联切35kV1#小电源进线开关压板、35kV备自投动作联切35kV1#小电源进线开关出口压板。此时，35kV1#小电源进线与110kV正母线之间存在电气联系，当110kV正母线失电时应立即切掉35kV1#小电源进线开关，防止小电源在母线失电后继续向故障点供电，扩大事故影响范围。

2.4备自投接入稳控跳信机

设备内增设稳控跳信机，并完成屏内接线，包括：

a）将原切小电源线路（只针对负荷和电源的混合线路）的跳闸出口回路与A型接口相连，原跳闸回路应该取消；

b）稳控跳信机的供电回路；

c）将C型接口所提供同轴电缆接入通信接口；

d）稳控跳信机的其他监视信号，如告警等的回路。

稳控跳信机的应用实际上非常广泛，除备自投精准切小电源之外，还可以延伸应用至多个执行厂站并网的结构上。实际上在执行站端切负荷装置，当稳控执行站在启用切负荷时，可通过稳控跳信机的应用精准闭锁下一级的备自投，以防止备自投装置把切除的负荷备投在同一个供电区域。在本地的备自投装置侧和对侧执行站点分别安装稳控跳信机，并分别设置为发信模式和收信模式，将本地硬接点信号快速、可靠地传送至远方目标厂站；当稳控跳信机发信侧收到硬接点开入量后，通过通信网络向对侧站点的稳控跳信机发送命令报文，备自投远方执行站点的稳控跳信机收到命令报文后再向就地的开关操作箱发出跳闸的信号，实现精准切除小电源，可以避免更多的站点失压。

结语

本文以110kV变电站为例，从变电站系统情况、线路保护、备自投方式及启动条件、动作原理分析等方面，展开保护动作和备自投装置动作联切小电源的方式分析和改进措施。对于有大量小电源上网的线路，应调整保护配合，尽量避免出现重合闸不成功的情况，以此来提高大电网应对严重故障下的供电能力恢复，从而提高供电可靠性。

参考文献

[1]邓国锋.浅谈如何提高山区小水电区域电网供电可靠性.科技创新与应用.

[2]一种基于标准化备自投实现精准切小电源的优化方案-中国期刊网.

[3]4]张勇，梅勇。带小电源接入的变电站备自投应用探讨[J]. 南方电网技术，2013，2：120-122.A线开关在合闸位置，不满足110kV备自投充电条件，备自投未动作，造成110kV变电站失压。恢复供电的一种自动装置。