提高小水电调度执行力的研究与应用

高丁义

摘 要：调度部门对部分并网小水电的调度执行力低，无法有效地控制小水电的运行方式，导致上网区域配网的电压合格率受到了严重影响。因此，急需采用一种新型的断路器，既能实现小水电与调度之间的信息传递，又能实现故障状态下配网与水电站的自动隔离，以达到并网区域电站、电网的统一运行调管，提高供电区域供电可靠性和电能质量的目的。

关键词：小水电 智能断路器 创新

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（b）-0052-02

1 研究对象

某地区存在着小水电无视调度指令，自行调整机组运行状态，导致并网区域电压偏高、损耗增加、丰水期电力外送受阻以及非专线并网线路供电可靠性低等问题，用户用电设备频繁烧毁。该地区并网小水电站46座，装机容量36.172 MW，131台，分布在A、B、C、D、E、F、G共7个区域。小水电最大装机容量2 500 kW，最小装机容量50 kW。据统计，区域B、区域C丰水期投诉事件中电压超高、供电可靠性低的问题占总投诉量的50%以上。区域B和区域C的两座变电站电压监测仪显示10 kV母线电压合格率平均不足70%。

2 解决措施

目前国内外也开展了关于小水电并网后对电能质量、继电保护、电压水平的影响研究。如在配网中安装限流器，以削弱小水电并网后对继电保护装置的影响，但该限流器仅在故障后发挥作用；采取自适应保护方案，用以解决小水电并网后系统整定值随时校准的问题；采用并联电抗器以解决过电压问题。但是上述解决方案仅处于理论方面，并未应用到实际中。

2.1 控制目标

（1）实现水电并网区域电站运行信息远方实时监视，解决电站盲调问题，试点区域小水电调度指令执行率达到99.8%。

（2）提高水电并网区域调度执行力和电压质量合格率，试点区域电压质量合格率提高到90%。

（3）形成水电并网区域电网的统一调管机制，建立以并网点电压为导向的电站机组运行的调管模式，保障水电站利益，试点区域小水电运行信息远方监视率达到98.9%。

2.2 智能分界断路器工作原理

智能分界断路器采用分体式结构，由一次采用执行部分和二次智能控制部分组成。一次部分由电压互感器、电流互感器、断路器组成。电流、电压互感器用于完成分界点电流、电压量的采集，为智能控制单元和电度表提供了采样信号和工作电源；断路器接收智能控制单元指令，执行断合任务。二次控制部分由电源控制器、电度表、智能单元、电路器控制器和GPRS组成。电源控制器由电池和整流逆变模块组成，为智能单元、电路控制、GPRS通信提供直流24 V工作电源；电度表根据电流、电压采样信号完成分界点电度量计算；智能单元根据采样的电流、电压信号及接收到的主站指令，发出分合闸指令，同时向主站提供分界点运行信息；电路控制器，接受智能单元指令，驱动断路器分合；GPRS作用主要提供分界点与调度主站通信通道。

2.3 实施效果

对区域C的水电并网区进行试点验证，该地区承担了5 800户供电任务。因2013年已实现了2座电站远程监控，为了解决该区域小水电外送不畅、电压高的问题，安装2台TBG-101小水电智能分界断路器。自投运以来，调度可以实时掌握两站的运行信息，并成功隔离故障12次，其中站内故障5次、线路故障7次，有效地提高了故障的处理效率，同时有效地解决了并网区电能质量的问题。

3 创新点

（1）故障状态下并网水电站的自动隔离，故障区段自动提示，解决了非专线并网线路重合闸不能投入的问题，提高了线路的供电可靠性。

①短路故障。规定流过断路器QF2的电流指向系统侧为正方向，反之为反方向。在k2点发生短路故障时，断路器QF1、QF2均跳闸。当k2点故障消除后，断路器QF1合闸，10 kV干线恢复带电。智能单元判断故障属于断路器QF2正方向故障，在检测到系统侧电压恢复正常后，重合闸出口动作，断路器QF2合闸，发电站方可并网发电。在k1点发生故障时，断路器QF2跳闸，故障得到隔离。即使在k1点发生故障时保护越级断路器QF1、QF2均发生跳闸，因故障及时隔离，断路器QF1会重合成功。智能控制单元判断故障属于断路器QF2反方向故障，将闭锁重合闸功能，断路器QF2保持分闸状态。待故障消除后，由水电站值班员向远方监控中心申请远方遥控断路器QF2合闸。②接地保护，智能单元依据采样到的零序电流、电压幅值和角度，可精确提示接地区段。③过电压保护，分段式电压保护功能。每段电压保护定值可设，保护出口可按跳闸和告警进行设置，便于对水电站并网点电压管控。如，电压I段，定值110 V，时限0 s，保护出口跳闸；电压II段，定值107 V，时限30 s，保护出口告警。电压越限检测原理，通过多功能前端采集装置采集线路信息，并将信息送交主站系统判别。

（2）采用GPRS通讯技术，实现了小水电并网点运行信息的实时监控，保证水电并网区域电压质量合格与电网的经济安全运行。如，并网点电压超高10.7 kV时，主站监控系统发出告警提示，监控值班員提示电站运行人员，调整机组运行状态，在调度2次警告后电站仍未采取措施，依据调度协议，调度员可远方遥控智能分界断路器跳闸，直接切除发电站。

（3）计量与监控功能的融合，减少了计量设施的重复投资。通过增加智能断路器采样互感器绕组数，实现计量回路采样需求，减少计量一次设施的投资。利用智能电表通信接口和智能分解控制器通信功能将电度量上传电网调控中心，可降低抄表人员现场作业风险。

4 结语

采用小水电分界智能断路器，实现了水电并网区域电网的统一调管，实现了并网线路与电站故障的有效隔离，提高了并网区域内的电能质量和供电可靠性，有较强的可推广性和现实意义。

参考文献

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