大型企业电网典型稳控方案探讨

王 良 任祖怡 夏尚学 徐 柯

(南京南瑞继保电气有限公司，江苏 南京 211102)

大型企业电网典型稳控方案探讨

王 良 任祖怡 夏尚学 徐 柯

(南京南瑞继保电气有限公司，江苏 南京 211102)

大型企业电网存在以下典型问题：外部供电通道单一，可靠性差；受电比例高，发生与系统断开事故后有功缺额较大，频率稳定控制问题突出；当系统侧发生故障时会引发逆功率；当与系统某条联络线断开时，会导致剩余线路过载；大型企业电网与外部电网系统失步或其他原因会造成系统振荡；备用电源快速切换成功率不高。针对上述问题，提出了一种适用于此类电网的安全自动控制方案。

企业电网；频率控制；过载控制；系统振荡

0 引言

大型企业电网对外部电网稳定性、送电通道可靠性要求较高，但很多变电站没有真正实现双电源供电，基本上是一运一备方式运行，该类企业电网自身具备一定的发电能力，同时通过一回或多回联络线从系统受电，供电通道一旦断开，就会造成系统功率缺额较大，频率稳定问题突出。当系统侧发生故障时，联络线潮流向系统大量送出，此时需要主动断开与主网的联系，保证孤网稳定运行。一回联络线发生故障时，可能导致剩余一回运行线路过负荷，此时需要按功率缺失额度选切部分负荷，以保持功率平衡。同时，为确保系统稳定，需要在切负荷执行站配置就地低频低压减载作为第三道防线。当发生系统振荡时，需主动将企业电网与外部系统解列，然后通过减负荷等措施确保本地小系统的平衡与稳定。备用电源的切换不及时引起的停机停炉或切换时机不当可能对企业电网系统内设备造成不必要冲击，需要进行快速、准确的工作电源、备用电源间的切换，从而保持受端系统稳定。

综上所述，对于该类型电网架构，一方面需要提高系统联络线的供电能力以及可靠性；另一方面可以以较少的投资、较快的建设周期建设一套稳定控制、失步解列、备用电源快速切换系统，充分发挥现有电网的供电能力，提高现有电网供电可靠性。

1 大型企业电网典型稳控系统功能

基于上述需要解决的问题，本文提出了一套适用于大型企业电网系统稳定控制的、典型的配置方案。即在企业电网系统与外界电网接口控制站点配置稳定控制主站、在负荷变电站配置稳定控制系统执行站，主站和子站之间通过2M光纤复接通道建立通信联系，按照分层分布的原则设计整套系统。同时，在企业电网系统与外界电网接口控制站点配置一套失步解列装置、一套备用电源快速切换装置。

大型企业电网典型稳控系统主要具备以下功能：

1.1 主站功能

(1) 采集系统联络线、主变的高压侧三相电压、三相电流，接收执行站的可切负荷、机组信息。(2) 检测系统联络线、主变是否跳闸。当发生跳闸时，若事故前功率为受进，则根据事故前受进功率和发令切除执行站一部分负荷；若事故前功率为送出，则需要发令压机组出力或切机。(3) 若发生联络线一回跳闸，另一回过载，则装置根据过载情况进行精确切负荷，保证地区功率基本平衡。(4) 若系统侧发生故障，导致联络线潮流向系统大量送出，此时装置主动跳开联络线，同时发令切除执行站一部分负荷，保证孤网稳定运行。(5) 检测联络线的运行情况，当检测到供电电网与企业电网发生失步振荡时，将联络线解列，并在解列后，根据企业系统内部频率的情况采取一定措施保证企业系统的稳定。(6) 当检测到系统进线跳闸并无流时，经过检同期合热备用线路，完成备用电源快速切换。

1.2 执行站功能

(1) 采集负荷、机组信息并上送给主站。(2) 接收主站发送的切机、切负荷命令并执行。(3) 配置低频低压切负荷的功能，作为第三道防线，当切负荷量不足时，通过就地低频低压减载来切除负荷。

2 大型企业电网典型结构下的控制系统动作逻辑

针对大型企业电网典型网架结构(图1)，正常运行方式是#1联络线、#3联络线为主供线路，#2联络线为热备线路。企业电网系统与外界电网接口控制站点为系统主站，采集本站联络线电压、电流、开关运行状态，同时收集执行站的负荷、机组运行状态信息，根据以上信息实现前述主要功能。

图1 企业电网系统关口站接线简图

2.1 联络线跳闸控制策略

(1) 线路发生无故障跳闸[1]，且检测到开关TWJ；(2) 线路发生无故障跳闸，且频率下降超过“频率变化量闭锁df”定值；(3) 线路发生故障跳闸[2]。

当满足上述3个条件中任意1个时，装置判断联络线跳闸，此时根据事故前断面潮流方向及大小，发令到执行站，切除相应容量的负荷或机组。

2.2 联络线逆功率控制策略

(1) 功率方向为企业系统向外送出；(2) 联络线断面功率和大于“逆功率动作功率”定值；(3) 系统频率降低，且低于“逆功率低频门槛”定值(可经“低频辅助判据投”控制字投退)；(4) 上述3个条件连续满足时间大于“逆功率延时”定值。

当上述4个条件均满足时，判断为逆功率动作，装置发令跳开与供电系统的联络线，并根据事故前断面功率和，发令到执行站，切除相应容量的负荷或机组。

2.3 联络线过载控制策略

(1) 功率方向为外部系统向企业系统送入；(2) 联络线电流大于“过载动作电流”定值；(3) 上述2个条件连续满足时间大于“过载动作延时”定值。

若以上3个条件均满足，则判断为过载动作，根据过载时刻的断面功率，发令到执行站，切除一部分负荷，维持功率的基本平衡。

2.4 系统振荡控制策略

在关口站专门配置一台失步解列装置，该装置采用ucosφ原理[3]，将ucosφ的变化范围分为7个区，振荡发生时振荡中心电压逐级穿过若干个区域。通过监测振荡中心电压的变化轨迹来区分失步振荡、短路故障。

当检测到电力系统或企业电网发生失步振荡时，将联络线断面解列，解列后，稳控系统根据企业系统内部频率的情况采取一定措施保证企业系统的稳定；若解列后系统频率稳定，则不采取措施，若系统出现低频，则稳控系统根据启动前送入功率，选切适量的负荷线路，若系统出现高频，则根据启动前送出功率，选切适量的机组。

2.5 备用电源切换控制策略

2.5.1 充电条件

(1) 两段母线均有压；(2) “备用电源有压”控制字退出，或#2联络线线电压Ux大于“有压幅值”；(3) 1DL、3DL合位且2DL分位。

上述条件均满足，经“自投充电时间”后充电完成。

2.5.2 放电条件

(1) #2联络线检修或2DL合位，立刻放电；(2) #1联络线、#3联络线均检修，立刻放电；(3) 1DL或2DL或3DL开关拒动，立刻放电；(4) 1DL或2DL或3DL开关异常，延时放电；(5) “备用电源有压”控制字投入，且#2联络线线电压Ux小于“有压幅值”经“后备失电延时”定值后报警，并放电；(6) 有闭锁备投开入，立刻放电。

2.5.3 动作过程

充电条件满足后，当检测到如下条件：(1) #1联络线、#3联络线电流均小于“线路无流幅值”；(2) 2条母线均无压；(3) #1、#3联络线开关均在跳位；(4) “后备失电闭锁”退出或#2联络线电压大于“有压幅值”。

当满足条件(1)、(2)、(4)时(无压+无流)，或者满足条件(1)、(3)、(4)时(跳位+无流)则启动，经“备投动作延时”动作，跳1DL、3DL，合闸条件满足后合2DL。

3 结语

针对此类典型的企业电网系统所存在的上述问题，在不改变一次接线结构的情况下，本文提出的综合解决方案，能够有效改善系统运行稳定性，对于提高该类电网的供电可靠性、抵御各种故障给企业电网带来的稳定风险，具有重要的实际应用价值。

[1] 蔡敏，孙光辉，吴小辰，等.稳定控制所用交流设备跳闸判据的分析及应用[J].电力系统自动化，2007(9)

[2] 窦乘国，任祖怡，孙光辉，等.稳定控制系统用交流线路故障跳闸判据的研究及应用[A].2008年中国电机工程学会年会论文集[C]，2008

[3] 宗洪良，任祖怡，郑玉平，等.基于ucosφ的失步解列装置[J].电力系统自动化，2003(19)

2014-09-15

王良(1980—)，男，辽宁抚顺人，工程师，主要从事电力系统继电保护与安全稳定控制的研究工作。