CN103166249B - 一种快速并网系统安全稳定控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速并网系统安全稳定控制方法，基于脱离大电网的小电网，为了实现小电网系统能够安全运行，需要将小电网随时可以同期并入大电网，大电网与小电网之间通过母联分段开关、电抗器、隔离开关相连，且在母联两端并联同期联络变压器；在母联分段开关串联电抗器起到限流和滤波作用，防止超过开关最大遮断电流；为确保发电机故障解列时迅速并网接入系统，在发电机所带小电网和大电网之间设置一台同期联络变压器，同期联络变压器起到大电网与小电网保持同期状态，为快速并网赢得时间，缩短故障停电时间，也大大减少不必要设备无故停电，保障了企业设备安全，提供企业生产效率，消除电网谐波，提高电能质量。

Description

一种快速并网系统安全稳定控制方法

技术领域

本发明涉及发电、输电、变电、配电及用电等电力控制领域，具体涉及一种小电网与大电网快速并网系统安全稳定控制方法。

背景技术

孤网是孤立电网的简称，一般泛指脱离大电网的小容量的电网，电力建设规程规定，最大单机容量小于电网总容量的8％的电网，可以称为大电网，目前我国各大地区电网的机网容量比已经小于8％，可以看作无限大电网，相比之下，机网容量比大于8％的电网，统称为小网，孤立运行的小网，称为孤网。

由于孤网容量较小，其中旋转惯量储能和锅炉群所具备的能力势能均较小，要求机组的调速系统具有更高的灵敏度，更小的迟缓率和更快的动态响应特性，需要随时与大电网保持同期运行，随时可并网运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种电力系统孤立运行的小网，在遇到发电机故障跳机、甩负荷、解列、低压、低周、大电机启停等各种突发工况时，随时与大电网保持同期运行，可并网运行。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：一种快速并网系统安全稳定控制方法，基于脱离大电网的小电网，为了实现小电网系统能够安全运行，需要将小电网随时可以同期并入大电网，其发明内容包含以下：

a、大电网与小电网之间通过母联分段开关、电抗器、隔离开关相连，且在母联两端并联同期联络变压器，见图1电气主接线图所示；

b、母联分段开关串联电抗器起到限流和滤波作用，防止超过开关最大遮断电流；

c、为确保发电机故障解列时迅速并网接入系统，在发电机所带小电网和大电网之间设置一台同期联络变压器，见图2同期联络变压器接线原理图，其特点如下：

①变压器两侧电压等级相同，变比为1，保证小电网实时跟踪大电网电压；

②变压器由三个独立相同的单相变压器组成，分别为A相变压器、B相变压器、C相变压器，可以防止三相变压器磁路之间的耦合，大大提高小电网与大电网之间的同步能力；

③变压器第三线圈开口三角串联一个可调的磁阻，可以起到消谐作用；

④还可以起到小电网与大电网锁相作用；

⑤变压器有良好的绝缘耐压设计,在系统单相接地情况下能够稳定运行；

⑥变压器过载能力很高,允许10倍额定电流时，过载能力不低于0.6秒或4倍额定电流时，过载能力不低于4秒。

d、为了实现在小电网出现故障时能够快速与大电网并网，有两种情况，情况一当快速并网系统同时检测到发电机故障、孤网运行、小电网有压时，再判断母联分段开关在分位，且快速并网投入许可开关处于合位，则启动快速并网出口合母联分段开关；情况二当快速并网系统同时检测到同期联络变压器投入运行、同期联络变压器过载、小电网有压时，再判断母联分段开关在分位，且快速并网投入许可开关处于合位，则启动快速并网出口合母联分段开关，加2秒脉冲是为了确保并网出口有足够时间保证，见图3快速并网逻辑原理图；

e、孤网判据，判据的原则是小电网与大电网脱离，有四种情况，情况一A31无流且与A31相对应的断路器在分位、情况二A32无流且与A32相对应的断路器在分位、情况三A37或A38在分位且A312无流且在分位、情况四小电网的R302无流且在分位且R321无流且在分位，参见图1电气主接线图、图4孤网判据逻辑原理图、图5孤网判据PLC程序原理图。

f、并网汽机调节，分两种情况，情况一遥控功率调节，即远方调节发电机功率，把同期联络变压器穿越功率的模拟量通过专用光纤传送给远方汽机DEH调节，通过DEH自动调节发电机功率，达到大电网与小电网负荷趋于平衡；另一种情况就是手动调节发电机功率，一般用于手动并网方式，通过手动同期增减速按钮，通过专用光纤传送给远方汽机DEH调节，通过DEH自动调节发电机功率，或调节励磁系统电压，达到大电网与小电网同期，即合母联分段开关并网，详细见图6并网汽机调节原理图。

大电网与小电网通过一台同期联络变压器连接起来，母联断路器处于热备状态，随时可以检同期合闸，保持大电网与小电网同期，在理想情况下，小电网与大电网间通过遥控功率调节达到功率平衡。

当同期联络变压器穿越功率出现负荷波动值小于或等于500KW时，可视为负荷基本稳定，汽机不需要调节。

当同期联络变压器穿越功率出现负荷波动值大于500KW时，可通过采集同期联络变压器的穿越功率，传至汽轮机DEH，对汽轮机进行增减负荷的调节，以达到尽量减小同期联络变压器穿越功率的目的。

同期联络变压器保护配置有定时限过流保护动作电流100A时限0.6秒，反时限过流保护动作电流10A时限0.6秒，差动保护。

本发明具有以下优点：

1、同期联络变压器起到大电网与小电网保持同期状态，为快速并网赢得时间，缩短故障停电时间，也大大减少不必要设备无故停电，保障了企业设备安全，提供企业生产效率；

2、消除电网谐波，提高电能质量；

3、改变了传统检同期并网方式，并网时间需要几秒钟，现发明新的并网方式，大大缩短了并网时间，可以达到200毫秒；

4、汽机同期增减速远程调节，汽机发出功率远程遥控功率增减调节，远程通道采用双通道冗余，保证汽机远程调节可靠。

附图说明

图1为本发明电气主接线图；

图2为本发明同期联络变压器接线原理图；

图3为本发明快速并网逻辑原理图；

图4为本发明孤网判据逻辑原理图；

图5为本发明孤网判据PLC程序原理图；

图6为本发明并网汽机调节原理图；

图7为本发明PLC接线原理图。

具体实施方式

本发明具体实施步骤如下：

a、在大电网与小电网之间设立母联高压开关柜和隔离柜，可根据开关遮断电流大小，是否配置电抗器，参见图1电气主接线图；

b、在母联高压开关柜两端并联一台同期联络变压器，接线方式参见图2同期联络变压器接线原理图，配置2台冗余带方向变送器采集同期联络变压器的功率，使发电机孤网运行时与大电网系统实时同期，同期联络变压器的穿越功率，是发电功率协调控制及快速并网的重要判据，同期联络变压器瞬间最大穿越功率限制在500KW以内；

c、配置两套冗余PLC，8路AI,96路DI,48路DO,采集各种开关量和模拟量，并负责数据处理、孤网判据逻辑编程、并网逻辑等等，实现快速并网系统,参见图7PLC接线原理图；

d、配置一套接点远传装置，用于汽机DEH和并网PLC间传输同期请求、同期应答、同期增、同期减、遥控功率请求、遥控功率请求应答、遥控功率增脉宽、遥控功率减脉宽、孤网状态等信号。

实施例一，图1所示，当同期联络变压器穿越功率出现负荷波动值小于或等于500KW时，可视为负荷基本稳定，通过汽机自己来调节，或者当同期联络变压器穿越功率出现负荷波动值大于500KW时，可通过采集同期联络变压器的穿越功率，传至汽机DEH，对汽机进行增减负荷的调节，以达到尽量减小同期联络变压器穿越功率的目的。

实施例二，图1所示，当同期联络变压器故障，穿越电流反时限超过10A，0.6秒或过流100A，0.6秒时或差动保护动作，跳开A37和A38开关，退出同期联络变压器。

实施例三，图3所示，有两种情况，情况一当快速并网系统同时检测到发电机故障、孤网运行、小电网有压时，再判断母联分段开关在分位，且快速并网投入许可开关处于合位，则启动快速并网出口合母联分段开关；情况二当快速并网系统同时检测到同期联络变压器投入运行、同期联络变压器过载、小电网有压时，再判断母联分段开关在分位，且快速并网投入许可开关处于合位，则启动快速并网出口合母联分段开关，加2秒脉冲是为了确保并网出口有足够时间保证，出口脉宽300毫秒不检同期进行快合母联分段开关进行并网，出口脉宽800毫秒检相角差进行慢合母联分段开关进行并网。

Claims (5)

1.一种快速并网系统安全稳定控制方法，基于脱离大电网的小电网，为了实现小电网系统能够安全运行，需要将小电网随时能够同期并入大电网，包括以下步骤：

a、大电网与小电网之间通过母联分段开关、电抗器、隔离开关相连，且在母联两端并联同期联络变压器；

b、母联分段开关串联电抗器起到限流和滤波作用，防止超过母联分段开关最大遮断电流；

c、为确保发电机故障解列时迅速并网接入系统，在发电机所带小电网和大电网之间设置一台同期联络变压器，其特点如下：

①变压器两侧电压等级相同，变比为1，保证小电网实时跟踪大电网电压；

②变压器由三个独立相同的单相变压器组成，分别为A相变压器、B相变压器、C相变压器，能够防止三相变压器磁路之间的耦合，提高小电网与大电网之间的同步能力；

③变压器第三线圈开口三角串联一个可调的磁阻，能够起到消谐作用；

④还能够起到小电网与大电网锁相作用；

⑤变压器绝缘耐压设计,在系统单相接地情况下能够稳定运行；

⑥变压器允许10倍额定电流时，过载能力不低于0.6秒或4倍额定电流时，过载能力不低于4秒；

d、为了实现在小电网出现故障时能够快速与大电网并网，有两种情况，情况一当快速并网系统同时检测到发电机故障、孤网运行、小电网有压时，再判断母联分段开关在分位，且快速并网投入许可开关处于合位，则启动快速并网出口合母联分段开关；情况二当快速并网系统同时检测到同期联络变压器投入运行、同期联络变压器过载、小电网有压时，再判断母联分段开关在分位，且快速并网投入许可开关处于合位，则启动快速并网出口合母联分段开关，加2秒脉冲是为了确保并网出口有足够时间保证；

e、孤网判据，判据的原则是小电网与大电网脱离，有四种情况，情况一A31无流且与A31相对应的断路器在分位、情况二A32无流且与A32相对应的断路器在分位、情况三A37或A38在分位且A312无流且在分位、情况四小电网的R302无流且在分位且R321无流且在分位；

f、并网汽机调节，分两种情况，情况一遥控功率调节，即远方调节发电机功率，把同期联络变压器穿越功率的模拟量通过专用光纤传送给远方汽机DEH调节，通过DEH自动调节发电机功率，达到大电网与小电网负荷趋于平衡；另一种情况就是手动调节发电机功率，用于手动并网方式，通过手动同期增减速按钮，通过专用光纤传送给远方汽机DEH调节，通过DEH自动调节发电机功率，或调节励磁系统电压，达到大电网与小电网同期，即合母联分段开关并网。

2.根据权利要求1所述的快速并网系统安全稳定控制方法，其特征在于：大电网与小电网通过一台同期联络变压器连接起来，母联断路器处于热备状态，随时能够检同期合闸，保持大电网与小电网同期，小电网与大电网间通过遥控功率调节达到功率平衡。

3.根据权利要求1所述的快速并网系统安全稳定控制方法，其特征在于：当同期联络变压器穿越功率出现负荷波动值小于或等于500KW时，负荷基本稳定，汽机不需要调节。

4.根据权利要求1所述的快速并网系统安全稳定控制方法，其特征在于：当同期联络变压器穿越功率出现负荷波动值大于500KW时，能够通过采集同期隔离变压器的穿越功率，传至汽机DEH，对汽机进行增减负荷的调节，以达到减小同期联络变压器穿越功率的目的。

5.根据权利要求1所述的快速并网系统安全稳定控制方法，其特征在于：同期联络变压器保护配置有定时限过流保护动作电流100A时限0.6秒，反时限过流保护动作电流10A时限0.6秒，差动保护。