含分布式電源接入的變電站備自投應用問題

汪韜

摘要：由于在變電站當中大量接入分布式電源，變電站內部備用電源自動投入裝置動作時間被延長，這樣將無法快速投入備自投，此次研究主要對變電站在接入DG之后對備自投裝置延時的影響進行分析。

關鍵詞：分布式電源；變電站；備自投；應用探討

在電力系統當中，備自投裝置是能夠確保可靠性供電所設立的自動裝置。在電力系統當中已經廣泛應用備自投裝置。該裝置在一次系統接線方面存在不同的方式，但是其基本原則比較一致。

1 分布式電源接入對備自投時延的影響

1.1 QF1對側開關無重合閘功能

當電源進線故障，對側保護動作，這樣就會導致母線缺少工作電源，此時需要立即啟動電源裝置，跳QF1之后閉合QF2，這樣能夠恢復供電。然而因為接入DG，突然失去系統電源，導致DG與Ⅰ母，Ⅱ母之間形成短時孤島，由于存在DG，將使Ⅰ母與Ⅱ母上存在電壓，備自投只能在無電壓情況下才能接入，因此就需要等到DG失穩之后才能夠借助于穩控裝置切除DG，之后才能接入備自投。所以接入DG使備自投的啟動時間延長。

1.2 QF1對側開關有重合閘功能

當沒有接入DG時，如果系統電源進線存在瞬間故障情況，QF1對側開關跳開之后，在進行延時檢查之后沒有發現電壓時將會出現自動重合情況，此時不需要投入備自投也能夠恢復供電。如果系統電源出現永久性故障，重合開關之后又一次跳開，這時需要接入備自投。因此，備自投裝置需要經過延時才能夠與對側開關重合閘時間錯開，該階段需要花費較長的時間。當接入DG之后，由于存在DG，將會造成QF1對側開關檢查電壓的功能消失，如果此時使用檢同期重合方式，將無法進行重合。如果此時進行手工自動重合，將會導致沖擊DG，并且對其產生破壞影響。所以，在接入DG之后重合閘將會失去立即恢復瞬時故障的能力，這樣將會延長備自投的動作時間。因此判斷針對具備DG的變電站，不適宜將重合閘安裝在進線開關上，需要利用備自投在較短時間內恢復負荷供電。

2 解決方法及實現

如果忽略孤島運行基礎之上處理DG接入問題，那么應用備自投裝置的關鍵之處在于沒有系統工作電源支撐之下，如何能夠對工作母線上的DG接入問題進行立即切除。

2.1 解決方法

為了能夠對DG接入立即可靠進行切除，可以通過以下解決方案。

（1）使用全面速動的光纖縱差保護替代原有的進線線路保護方式。一旦進線線路出現故障問題，并且線路兩側的開關出現同時跳閘時，聯跳DC接入開關，備自投在確定無電壓情況下進行啟動，這樣能夠提升備自投的速度。該項方案的弊端在于具有較高的改造成本。

（2）需要將監控裝置安裝在開關QF1處，該監控裝置能夠對QF1的電流，功率，電壓等進行檢測。

按照設定的運行方式能夠看出，當電力系統處于正常運行狀態時，開關QF1的功率流向主要為線路母線的方向。如果電源的進線線路出現故障，由于存在DG，這時將導致QF1功率方向為母線指向線路。如果由于其他原因造成對側開關出現誤跳情況，此時進線電源就會消失，如果此時Ⅰ母存在電壓，然而流經QF1的電流為零。所以，如果檢測到QF1處功率方向為母線方向，那么在QF1跳開之后將會立即切除DG接入開關。

然而該種方案的不足之處在于如果上一級變電所當中相鄰系統電源進線出現故障時，將會導致功率元件出現誤動作情況。為了降低其產生誤動作情況，可以使用下述方式進行優化。（1）需要設置電流門檻值，如果功率元件工作在相同時間內流過QF1，那么為了確保監控裝置出現動作出口，需要將該處的電流設置在門檻值以上。需要根據上級變電所母線出現兩相短路故障時的靈敏度對電流門檻值進行調整。（2）通過方向距離保護方式，根據線路全長對保護動作值進行修正和調整。

通過改進以上方法之后，能夠在較大程度上降低誤動作情況。即使出現誤動作情況，也能夠利用立即投入備自投裝置對其進行彌補。為了防止出現誤動作，需要將備自投裝置進行3秒延長方式進行調整，但是該種調整方式將會使備自投的動作時間延長，因此兩種方式都具有優勢和不足。

第二種方案會較小改動變電站設備，具有較低的成本，還能夠將備自投與其他方式進行聯合應用。例如變壓器自投和分段備自投等，以上都能夠借助于相應的技術措施進行優化改進。

2.2 實現

為了確保在合閘之前，QF2上的DG已經跳開，此次研究需要改進備自投方式，需要將QF7作為跳位設置在備自投門與合閘處，并將其作為必要的輸入條件。只有滿足以上條件才能確保QF2實現延時合閘情況。等到母線恢復供電之后，可以借助于開關QF7跳閘返回信號的檢測，使備自投裝置能夠檢測到母線電壓存在狀態，以及QF7線路側無壓條件，之后通過備自投裝置的開關節點向QF7發出合閘指令。DG機組需要借助于端口檢同期裝置在變電站系統當中重新接入，并且恢復供電。

3 結論

綜上所述，本文主要是以DG接入單側電源典型終端變電站為主要研究對象，全面研究了接入DG之后影響變電站備用電源自投的程度，按照以上影響問題提出針對性地解決措施。接入DG之后將備自投的啟動時間延長；不能將重合閘安裝在接入DG 的變電站的電源進線當中，能夠利用備自投裝置對負荷恢復供電；為了使備自投動作時間縮短，此次研究提出兩種解決方案：其一，使用全面速動的光纖縱差保護替代原有的進線線路保護方式，其二，在開關QF1處安裝監控裝置，通過實際研究分析可以看出，建議推廣使用在開關QF1處安裝監控裝置方式。

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