CN115483710A - 分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护方法及*** - Google Patents

分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护方法，包括获取目标变电站的运行参数数据信息；进行防孤岛运行的联切回路分析；进行防孤岛运行的联切回路应用范围分析；进行对应的防孤岛运行的联切回路设计；采用设计的防孤岛运行的联切回路进行实际的分布式电源并网变电站的防非计划孤岛运行的保护。本发明还公开了一种实现所述分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护方法的***。本发明能够有效提升电网安全可靠运行，实现防止变电站非计划孤岛运行，并确保含分布式电源并网变电站重合闸及备用电源自投装置快速投入，提升安全自动装置的正确动作率，有效提升供电可靠性；而且本发明的可靠性高，实用性好。

Description

分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护方法及***
技术领域
本发明属于电气自动化领域，具体涉及一种分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护方法及***。
背景技术
目前，越来越多的新能源发电***接入电网***，改变了配网单纯从主网接收和消耗电能的方式，必将对电网的继电保护及控制带来极大的挑战。目前，分布式电源一般选择在110千伏及以下的线路并网，而这些线路的保护及控制方式在设计时都只考虑了本段线路的运行需要，并没有考虑分布式电源接入形成多端电源供电的特殊性。特别是受分布式电源控制技术水平的限制，现有的中小型分布式电源并网运行规范要求，在任何情况下绝不允许分布式电源带负荷孤岛运行情况的发生。
但是，目前电网***并没有针对该类情况发生时完整的应对措施，而是只能采用现有保护和控制方式进行电网控制。如果不对现有电网保护和控制方式进行适当调整，将很容易在线路发生故障时，造成分布式电源带并网变电站负荷的非计划性孤岛运行，极大威胁人身、电网及设备的安全。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种可靠性高且实用性好的分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护方法。
本发明的目的之二在于提供一种实现所述分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护方法的***。
本发明提供的这种分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护方法，包括如下步骤：
S1.获取目标变电站的运行参数数据信息；
S2.根据步骤S1得到的目标变电站的运行参数数据信息，进行防孤岛运行的联切回路分析；
S3.根据步骤S2得到的分析结果，进行防孤岛运行的联切回路应用范围分析；
S4.根据步骤S3得到的分析结果，进行对应的防孤岛运行的联切回路设计；
S5.采用步骤S4得到的防孤岛运行的联切回路设计，进行实际的分布式电源并网变电站的防非计划孤岛运行的保护。
步骤S2所述的进行防孤岛运行的联切回路分析，具体包括如下步骤：
针对110kV及35kV变电站的110kV并网电源及35kV等并网电源，不考虑低压侧并网小电源防孤岛运行；
为防止孤岛运行条件的形成，防非计划孤岛运行的联跳回路分为3类，动作时实现5种联跳情况；
第一类：分布式电源并网变电站***联络线纵联保护联跳电源进线
正常运行时进线1和进线2互为备用，进线1和进线2的线路保护动作联跳高压侧分布式电源并网进线3及中压侧分布式电源进线4；
进线故障时设计以下两种进线纵联差动保护联跳并网线：
联跳情况1：进线1保护投入，进线1联切进线3及进线4出口压板投入，进线1、进线3及进线4在合位，当进线1线路发生故障时，进线1保护动作跳进线1的同时联切进线3及进线4；
联跳情况2：进线2保护投入，进线2联切进线3出口压板投入，进线2、进线3及进线4在合位，当进线2线路发生故障时，进线2保护动作跳进线2的同时联切进线3及进线4；
第二类：备自投保护联切：
正常运行时进线1和进线2互为备用，进线备自投保护动作联切进线3及进线4，确保备自投合闸时不发生非同期合闸；
联跳情况3：备自投保护投入，备自投联切进线3及进线4的出口压板投入，当母线电压低于设定压定值，主供进线无流，备供进线有压，经电源跳闸时间后，跳主供进线断路器及进线3及进线4断路器，确认主供进线断路器及进线3及进线4断路器跳开后，经合备用电源延时后，合备供进线断路器；
第三类：主变保护联跳：
联跳条件4：#1主变保护投入，#1主变联切进线6的出口压板投入，进线6在合位，420在分位或400在分位时，当#1主变保护动作跳410时，同时经420或400断路器分位辅助接点常闭联跳进线6；
联跳条件5：#2主变保护投入，#2主变联切进线6的出口压板投入，进线6在合位，410在分位或400在分位时，当#2主变保护动作跳420时，同时经410或400断路器分位辅助接点常闭联跳进线6。
步骤S3所述的进行防孤岛运行的联切回路应用范围分析，具体包括如下步骤：
第一类：分布式电源并网变电站***联络线纵联保护联跳电源进线：
防止***故障进线保护动作时，因分布式电源并网的存在，导致分布式电源接入站与***隔离形成孤岛，从而实现加速小电源线路解列的目的，阻止非计划孤岛运行情况的出现，实现电网正常的重合闸、备自投动作及遥控合闸操作，避免出现变电站全停的情况；
第二类：备自投保护联切：
防止***故障进线保护未动作时，因分布式电源的存在，并网站与***隔离形成孤岛；作为***故障时进线保护联切的补充，在母线电压降到设定值的情况下，达到加速小电源线路解列的目的；同时，确保备自投合闸时不发生非同期合闸的有效手段；
第三类：主变保护联跳：
防止***故障主变保护跳闸，因分布式电源并网线路的存在，并网线路带中压侧母线及出现相关变电站与***隔离形成孤岛运行的情况，从而达到加速分布式电源线路解列的目的，阻止非计划孤岛运行情况的出现。
步骤S4所述的进行对应的防孤岛运行的联切回路设计，具体包括如下步骤：
第一类：分布式电源并网变电站***联络线纵联保护联跳电源进线：
分别敷设进线1保护屏、进线2保护屏至进线3及进线4保护屏控制电缆各1根，分别用于进线1保护、进线2保护出口联跳进线3断路器及进线4；
将进线1保护备用保护出口配线到端子排，增加联跳进线3及进线4出口压板及配线，采用永跳或手跳开入；
将进线2保护备用保护出口配线到端子排，增加联跳进线3及进线4出口压板及配线，采用永跳或手跳开入；
第二类：备自投保护联切：
敷设备自投保护屏至进线3保护屏控制电缆1根，用于备自投保护出口联跳进线3断路器；
投入备自投联切的控制字及出口矩阵，用于联跳进线3；
第三类：主变保护联跳：
通过选择主变保护跳中压侧断路器的出口继电器矩阵投入，开放相关备用跳闸出口，从而实现主变保护跳中压侧断路器时，经过相关的位置接点判断是否有孤岛，出口联跳相关并网线路；
分别敷设410断路器机构箱、420断路器机构箱、400断路器机构箱、进线6断路器机构箱至进线6保护屏控制电缆各1根用于主变中压侧进线开关分闸联跳进线6断路器。
本发明还公开了一种实现所述分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护方法的***，包括孤岛信息获取、联切回路分析、联切回路设计模块和保护动作回路模块；数据获取模块用于获取目标变电站的运行参数数据信息，并将数据信息通过硬件电路形成孤岛分析；联切回路分析模块用于根据接收到的数据，进行防孤岛运行的联切回路应用范围分析，并将数据信息上传联切回路设计模块；联切回路设计模块用于根据接收到的信息，进行对应的防孤岛运行的联切回路动作出口，进行实际的分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护及控制。
本发明提供的这种分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护方法及***，能够有效提升电网安全可靠运行，实现防止变电站非计划孤岛运行，并确保含分布式电源并网变电站重合闸及备用电源自投装置快速投入，提升安全自动装置的正确动作率，有效提升供电可靠性；而且本发明的可靠性高，实用性好。
附图说明
图1为本发明方法的方法流程示意图。
图2为本发明方法的进线联跳一次主接线示意图。
图3为本发明方法的主变联跳一次主接线示意图。
图4为本发明方法的电网进线保护联跳二次回路示意图。
图5为本发明方法的备自投联跳二次回路示意图。
图6为本发明方法的主变保护跳中压侧断路器联跳并网线路二次回路示意图。
图7为本发明***的功能模块示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明方法的方法流程示意图：本发明提供的这种分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护方法，包括如下步骤：
S1.获取目标变电站的运行参数数据信息；
S2.根据步骤S1得到的目标变电站的运行参数数据信息，进行防孤岛运行的联切回路分析；具体包括如下步骤：
110kV及35kV变电站的110kV并网电源及35kV并网电源的容量较大，发电功率可能大于本站负荷，存在非正常电压及频率的非计划孤岛运行的可能，非计划孤岛将电力***供电状态带入未知状态，将造成严重不利影响，可能危及电网及线路维护人员及用户生命安全，干扰电网正常的重合闸、备自投动作及遥控合闸操作，不可控的频率及电压容易损坏电网及用户设备；低压侧小电源并网容量一般容量较小(2000kW以下)，难以较长时间孤岛运行，故障时小电源一般在2～10秒以内脱网，时间较短，不会影响重合闸及备自投的可靠动作，因此针对110kV及35kV变电站的110kV并网电源及35kV并网电源，不考虑低压侧并网小电源防孤岛运行；
为防止孤岛运行条件的形成，防非计划孤岛运行的联跳回路分为3类，动作时实现5种联跳情况；
第一类：分布式电源并网变电站***联络线纵联保护联跳电源进线
以图2的一次接线图的结构为例；正常运行时进线1和进线2互为备用，进线1和进线2的线路保护动作联跳高压侧分布式电源并网进线3及中压侧分布式电源进线4；
进线故障时设计以下两种进线纵联差动保护联跳并网线：
联跳情况1：进线1保护投入，进线1联切进线3及进线4出口压板投入，进线1、进线3及进线4在合位，当进线1线路发生故障时，进线1保护动作跳进线1的同时联切进线3及进线4；
联跳情况2：进线2保护投入，进线2联切进线3出口压板投入，进线2、进线3及进线4在合位，当进线2线路发生故障时，进线2保护动作跳进线2的同时联切进线3及进线4；
第二类：备自投保护联切：
以图2的一次接线图的结构为例；正常运行时进线1和进线2互为备用，进线备自投保护动作联切进线3及进线4，确保备自投合闸时不发生非同期合闸；
联跳情况3：备自投保护投入，备自投联切进线3及进线4的出口压板投入，当母线电压低于设定压定值，主供进线无流，备供进线有压，经电源跳闸时间后，跳主供进线断路器及进线3及进线4断路器，确认主供进线断路器及进线3及进线4断路器跳开后，经合备用电源延时后，合备供进线断路器；
第三类：主变保护联跳：
主变联跳主要是针对中压的分布式电源进线并网情况，以单母线双分段为例，主接线以图3为例，说明主变保护动作联跳中压侧分布式电源进线6的原理；
联跳条件4：#1主变保护投入，#1主变联切进线6的出口压板投入，进线6在合位，420在分位或400在分位时，当#1主变保护动作跳410时，同时经420或400断路器分位辅助接点常闭联跳进线6；
联跳条件5：#2主变保护投入，#2主变联切进线6的出口压板投入，进线6在合位，410在分位或400在分位时，当#2主变保护动作跳420时，同时经410或400断路器分位辅助接点常闭联跳进线6。
S3.根据步骤S2得到的分析结果，进行防孤岛运行的联切回路应用范围分析；具体包括如下步骤：
第一类：分布式电源并网变电站***联络线纵联保护联跳电源进线：
防止***故障进线保护动作时，因分布式电源并网的存在，导致分布式电源接入站与***隔离形成孤岛，从而实现加速小电源线路解列的目的，阻止非计划孤岛运行情况的出现，实现电网正常的重合闸、备自投动作及遥控合闸操作，避免出现变电站全停的情况；
第二类：备自投保护联切：
防止***故障进线保护未动作时，因分布式电源的存在，并网站与***隔离形成孤岛；作为***故障时进线保护联切的补充，在母线电压降到设定值的情况下，达到加速小电源线路解列的目的；同时，确保备自投合闸时不发生非同期合闸的有效手段；
第三类：主变保护联跳：
防止***故障主变保护跳闸，因分布式电源并网线路的存在，并网线路带中压侧母线及出现相关变电站与***隔离形成孤岛运行的情况，从而达到加速分布式电源线路解列的目的，阻止非计划孤岛运行情况的出现；
S4.根据步骤S3得到的分析结果，进行对应的防孤岛运行的联切回路设计；具体包括如下步骤：
第一类：分布式电源并网变电站***联络线纵联保护联跳电源进线：
分别敷设进线1保护屏、进线2保护屏至进线3及进线4保护屏控制电缆各1根，分别用于进线1保护、进线2保护出口联跳进线3断路器及进线4；如图4所示；
将进线1保护备用保护出口配线到端子排，增加联跳进线3及进线4出口压板及配线，采用永跳或手跳开入；
将进线2保护备用保护出口配线到端子排，增加联跳进线3及进线4出口压板及配线，采用永跳或手跳开入；
第二类：备自投保护联切：
敷设备自投保护屏至进线3保护屏控制电缆1根，用于备自投保护出口联跳进线3断路器；如图5所示；
投入备自投联切的控制字及出口矩阵，用于联跳进线3；
第三类：主变保护联跳：
通过选择主变保护跳中压侧断路器的出口继电器矩阵投入，开放相关备用跳闸出口，从而实现主变保护跳中压侧断路器时，经过相关的位置接点判断是否有孤岛，出口联跳相关并网线路；
其二次回路原理如图3所示，分别敷设410断路器机构箱、420断路器机构箱、400断路器机构箱、进线6断路器机构箱至进线6保护屏控制电缆各1根用于主变中压侧进线开关分闸联跳进线6断路器。
S5.采用步骤S4得到的防孤岛运行的联切回路设计，进行实际的分布式电源并网变电站的防非计划孤岛运行的保护。
如图7所示为本发明***的功能模块示意图：本发明公开的这种实现所述分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护方法的***，包括数据获取模块、联切回路分析模块、应用范围分析模块、联切回路设计模块和保护模块；数据获取模块、联切回路分析模块、应用范围分析模块、联切回路设计模块和保护模块依次串联；数据获取模块用于获取目标变电站的运行参数数据信息，并将数据信息上传联切回路分析模块；联切回路分析模块用于根据接收到的数据，进行防孤岛运行的联切回路分析，并将数据信息上传应用范围分析模块；应用范围分析模块用于根据接收到的数据，进行防孤岛运行的联切回路应用范围分析，并将数据信息上传联切回路设计模块；联切回路设计模块用于根据接收到的数据，进行对应的防孤岛运行的联切回路设计，并将数据信息上传保护模块；保护模块用于根据接收到的数据，采用防孤岛运行的联切回路设计结果，进行实际的分布式电源并网变电站的防非计划孤岛运行的保护。

Claims (5)

1.一种分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护方法，包括如下步骤：
S1.获取目标变电站的运行参数数据信息；
S2.根据步骤S1得到的目标变电站的运行参数数据信息，进行防孤岛运行的联切回路分析；
S3.根据步骤S2得到的分析结果，进行防孤岛运行的联切回路应用范围分析；
S4.根据步骤S3得到的分析结果，进行对应的防孤岛运行的联切回路设计；
S5.采用步骤S4得到的防孤岛运行的联切回路设计，进行实际的分布式电源并网变电站的防非计划孤岛运行的保护。
2.根据权利要求1所述的分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护方法，其特征在于步骤S2所述的进行防孤岛运行的联切回路分析，具体包括如下步骤：
针对110kV及35kV变电站的110kV并网电源及35kV等并网电源，不考虑低压侧并网小电源防孤岛运行；
为防止孤岛运行条件的形成，防非计划孤岛运行的联跳回路分为3类，动作时实现5种联跳情况；
第一类：分布式电源并网变电站***联络线纵联保护联跳电源进线
正常运行时进线1和进线2互为备用，进线1和进线2的线路保护动作联跳高压侧分布式电源并网进线3及中压侧分布式电源进线4；
进线故障时设计以下两种进线纵联差动保护联跳并网线：
联跳情况1：进线1保护投入，进线1联切进线3及进线4出口压板投入，进线1、进线3及进线4在合位，当进线1线路发生故障时，进线1保护动作跳进线1的同时联切进线3及进线4；
联跳情况2：进线2保护投入，进线2联切进线3出口压板投入，进线2、进线3及进线4在合位，当进线2线路发生故障时，进线2保护动作跳进线2的同时联切进线3及进线4；
第二类：备自投保护联切：
正常运行时进线1和进线2互为备用，进线备自投保护动作联切进线3及进线4，确保备自投合闸时不发生非同期合闸；
联跳情况3：备自投保护投入，备自投联切进线3及进线4的出口压板投入，当母线电压低于设定压定值，主供进线无流，备供进线有压，经电源跳闸时间后，跳主供进线断路器及进线3及进线4断路器，确认主供进线断路器及进线3及进线4断路器跳开后，经合备用电源延时后，合备供进线断路器；
第三类：主变保护联跳：
联跳条件4：#1主变保护投入，#1主变联切进线6的出口压板投入，进线6在合位，420在分位或400在分位时，当#1主变保护动作跳410时，同时经420或400断路器分位辅助接点常闭联跳进线6；
联跳条件5：#2主变保护投入，#2主变联切进线6的出口压板投入，进线6在合位，410在分位或400在分位时，当#2主变保护动作跳420时，同时经410或400断路器分位辅助接点常闭联跳进线6。
3.根据权利要求2所述的分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护方法，其特征在于步骤S3所述的进行防孤岛运行的联切回路应用范围分析，具体包括如下步骤：
第一类：分布式电源并网变电站***联络线纵联保护联跳电源进线：
防止***故障进线保护动作时，因分布式电源并网的存在，导致分布式电源接入站与***隔离形成孤岛，从而实现加速小电源线路解列的目的，阻止非计划孤岛运行情况的出现，实现电网正常的重合闸、备自投动作及遥控合闸操作，避免出现变电站全停的情况；
第二类：备自投保护联切：
防止***故障进线保护未动作时，因分布式电源的存在，并网站与***隔离形成孤岛；作为***故障时进线保护联切的补充，在母线电压降到设定值的情况下，达到加速小电源线路解列的目的；同时，确保备自投合闸时不发生非同期合闸的有效手段；
第三类：主变保护联跳：
防止***故障主变保护跳闸，因分布式电源并网线路的存在，并网线路带中压侧母线及出现相关变电站与***隔离形成孤岛运行的情况，从而达到加速分布式电源线路解列的目的，阻止非计划孤岛运行情况的出现。
4.根据权利要求3所述的分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护方法，其特征在于步骤S4所述的进行对应的防孤岛运行的联切回路设计，具体包括如下步骤：
第一类：分布式电源并网变电站***联络线纵联保护联跳电源进线：
分别敷设进线1保护屏、进线2保护屏至进线3及进线4保护屏控制电缆各1根，分别用于进线1保护、进线2保护出口联跳进线3断路器及进线4；
将进线1保护备用保护出口配线到端子排，增加联跳进线3及进线4出口压板及配线，采用永跳或手跳开入；
将进线2保护备用保护出口配线到端子排，增加联跳进线3及进线4出口压板及配线，采用永跳或手跳开入；
第二类：备自投保护联切：
敷设备自投保护屏至进线3保护屏控制电缆1根，用于备自投保护出口联跳进线3断路器；
投入备自投联切的控制字及出口矩阵，用于联跳进线3；
第三类：主变保护联跳：
通过选择主变保护跳中压侧断路器的出口继电器矩阵投入，开放相关备用跳闸出口，从而实现主变保护跳中压侧断路器时，经过相关的位置接点判断是否有孤岛，出口联跳相关并网线路；
分别敷设410断路器机构箱、420断路器机构箱、400断路器机构箱、进线6断路器机构箱至进线6保护屏控制电缆各1根用于主变中压侧进线开关分闸联跳进线6断路器。
5.一种实现权利要求1～4之一所述的分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护方法的***，其特征在于包括孤岛信息获取、联切回路分析、联切回路设计模块和保护动作回路模块；数据获取模块用于获取目标变电站的运行参数数据信息，并将数据信息通过硬件电路形成孤岛分析；联切回路分析模块用于根据接收到的数据，进行防孤岛运行的联切回路应用范围分析，并将数据信息上传联切回路设计模块；联切回路设计模块用于根据接收到的信息，进行对应的防孤岛运行的联切回路动作出口，进行实际的分布式电源并网变电站防非计划孤岛运行保护及控制。
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