引言

陽煤電網(wǎng)結(jié)構(gòu)單一,目前僅有一座110kV變電站,接帶23所35kV變電站的用電負荷。隨著陽煤電網(wǎng)規(guī)模日益擴大,負荷日益增多,運行方式越來越復雜,因此電網(wǎng)的保護和穩(wěn)定控制也越來越重要。近年來發(fā)生的幾次停電事故都凸顯了目前電力系統(tǒng)存在著繼電保護和安全自動裝置之間不能很好配合的缺陷,使我們進一步認識到應該從整體或區(qū)域電網(wǎng)角度加強繼電保護和自動控制,不僅要加強繼電保護本身的可靠性,還要使繼電保護和自動控制裝置的動作相配合。廣域保護系統(tǒng)在獲取電網(wǎng)廣域測量信息基礎上,以全新的方式解決了大電網(wǎng)繼電保護和安全自動裝置之間的協(xié)調(diào)問題,是今后繼電保護的發(fā)展方向。故陽煤電網(wǎng)采用廣域保護顯得尤為重要,其所起的作用也可想而知。

1陽煤電網(wǎng)保護存在的問題

陽煤集團電網(wǎng)由于在綜自改造過程中選擇和使用保護系統(tǒng)時采用的廠家較多,部分線路無法配合,各站微機保護裝置廠家不同的問題集中體現(xiàn)為電網(wǎng)的保護配合困難,這在很大程度上影響了陽煤電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。廣域保護系統(tǒng)是常規(guī)保護和電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)/能量管理系統(tǒng)(SCADA-EMS)之間的系統(tǒng)保護和控制方法。在陽煤35kV電網(wǎng)實現(xiàn)廣域保護系統(tǒng),首先可以統(tǒng)一有效地管理陽煤電網(wǎng)現(xiàn)有的線路保護裝置,通過廣域后備保護在技術上的先進性,在設備發(fā)生故障時準確隔離故障點,縮小事故的停電范圍并對故障設備進行整體錄波,有助于事故的深層次分析:其次,能夠?qū)崟r掌握并充分利用電網(wǎng)的輸電能力,實時監(jiān)控所有設備的實際運行狀況,確保陽煤電網(wǎng)經(jīng)濟效益最大化。

2廣域后備保護介紹

2.1廣域后備保護定義

廣域后備保護是一套完整的保護方案,它獲取電網(wǎng)多點信息,利用這些信息判斷故障元件并隔離,同時考慮故障切除之后對系統(tǒng)穩(wěn)定性帶來的影響,以防止保護動作導致系統(tǒng)崩潰。在廣域保護中,繼電保護和自動控制裝置融為一體,相互配合,協(xié)調(diào)動作,保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

2.2廣域后備保護和傳統(tǒng)繼電保護的區(qū)別

傳統(tǒng)的繼電保護主要集中于元件保護,以線路、母線、變壓器、發(fā)電機和電動機等為保護對象。傳統(tǒng)保護以切除被保護元件內(nèi)部故障為己任,主要通過開關動作來實現(xiàn)故障隔離。

廣域保護更注重保護整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行,可識別系統(tǒng)的各種運行狀態(tài)(正常狀態(tài)、警戒狀態(tài)等),通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)的P-8、0-v和各種保護措施,同時實現(xiàn)繼電保護和自動控制的功能,其中可能會有本地、遠程開關的動作,以避免局部或整個系統(tǒng)大面積停電或崩潰等嚴重事故的發(fā)生,保證電網(wǎng)在故障后仍能保持所需的安全穩(wěn)定工況。

2.3廣域后備保護系統(tǒng)組成

廣域后備保護采用分散采集、集中處理模式,系統(tǒng)中主要設備有:光合并服務器、光交換服務器、GPS時鐘服務器、數(shù)據(jù)采集終端、集成保護測控裝置。

3陽煤電網(wǎng)總系統(tǒng)廣域后備保護的實現(xiàn)

3.1陽煤電網(wǎng)廣域系統(tǒng)設置的基本情況

陽煤集團電網(wǎng)總系統(tǒng)集中光纖差動保護方案改造所涉及的變電站(電廠)共計111臺高壓開關。保護屏和綜合屏安裝在礦區(qū)110kV站,分別在每個變電站放置光合并服務器,各個合并單元的光纖通過跳線引入至本站安裝的光合并服務器,每個變電站的光合并服務器以級聯(lián)的形式通過站上原有光纖將數(shù)據(jù)接入到礦區(qū)110kV站光交換服務器。

安裝在礦區(qū)110kV站的集成保護測控裝置將針對系統(tǒng)所需功能配置相應的保護測控單元,本系統(tǒng)將配置三臺集成保護測控裝置,其中兩臺集成保護測控裝置主要用于系統(tǒng)中集中差動保護及線路后備保護功能,另外一臺集成保護測控裝置主要用于系統(tǒng)高級應用,另外再配置一臺專用型故障錄波儀。

3.2改造的實施步驟

3.2.1建立主系統(tǒng)

電力調(diào)度和礦區(qū)110kV站作為廣域系統(tǒng)的中心,廣域后備保護主機系統(tǒng)先行就位,敷設好站內(nèi)光纜與廣域后備保護屏柜之間的光纜:礦區(qū)110kV站的廣域后備保護屏柜首先布置到位,并上電達到運行狀態(tài),且能夠進入到礦區(qū)110kV站的廣域后備保護系統(tǒng)中。

3.2.2建立區(qū)域系統(tǒng)

在各一級站建立廣域后備保護區(qū)域系統(tǒng),敷設好站內(nèi)光纜與廣域后備保護屏柜之間的光纜,將主站所有線路合并單元接入光合并服務器,光合并服務器再由集團公司原備用2芯光纖上傳數(shù)據(jù)至礦區(qū)110kV站,確保一級站至礦區(qū)110kV站的通信暢通。

3.2.3末級子站加裝廣域系統(tǒng)

區(qū)域系統(tǒng)平臺建立完工后,在各礦末級站進行線路合并單元的安裝調(diào)試工作,裝配過程中需要對相應的線路進行停電,每個開關需要三根電纜(電流回路、電壓回路、控制回路),所有線路合并單元接入到本站的光合并服務器,再由2芯光纜上傳至區(qū)域中心站,在完成上述開關的廣域后備保護改造的同時,對廣域后備保護系統(tǒng)進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào),檢驗相關開關的動作信息是否能夠完整地上傳至區(qū)域中心平臺(各一級站)及廣域系統(tǒng)中心(礦區(qū)110kV站和電力調(diào)度)。這樣子站的裝配工作結(jié)束后,再按照本區(qū)域末級子站到一級子站的順序逐步完成調(diào)試工作。

3.2.4開關量接入

在變電站敷設兩條線路的電流回路8×2.5mm2鎧裝電纜接入保護電流和測量電流,敷設電壓回路8×1.5mm2鎧裝電纜接入母線電壓。敷設工作電源8×1.5mm2鎧裝電纜接入工作電源,敷設8×1.5mm2鎧裝電纜接入開關位置(雙位置)、跳閘出口(通過硬壓板)。

3.2.5光纖通道回路接入

光纖通道回路采用自上而下的順序,首先調(diào)通礦區(qū)110kV站至各一級站的光纖通道,再完成二級站與一級站之間的光纖通道連接。在站內(nèi)敷設一根光纜從廣域保護屏至35kV開關柜內(nèi),將熔接的光纜與柜內(nèi)備用光纜對接,逐步完成本區(qū)域末級站的工作,最后進行一級站的工作。

3.2.6廣域保護試驗及故障錄波功能驗證

廣域保護試驗工作包括全網(wǎng)所有裝置保護及故障錄波功能的驗證,所有保護定值在礦區(qū)110kV站保護屏圖形終端中進行配置,配置好后下傳給各站相應保護裝置。當各站與礦區(qū)110kV站光纖通道完好時,所有保護定值根據(jù)圖形終端中的定值來動作或告警,光纖縱差作為線路的主保護,限時速斷與過流作為線路后備保護,同時閉鎖速斷保護:當光纖通道故障時,光纖縱差保護自動退出,速斷保護投入。

通過廣域保護系統(tǒng)的試驗與驗證,實現(xiàn)了廣域系統(tǒng)的故障錄波功能,包括某條線路波形顯示、差分分析、諧波分析、向量分析以及阻抗分析等功能。

廣域系統(tǒng)是全站數(shù)據(jù)共享的系統(tǒng),因此系統(tǒng)能夠提供基于全站模擬量、開關量的故障錄波功能,可以對故障時刻全站的數(shù)據(jù)進行分析以及橫向和縱向比較,更快更準地確定故障點和故障情況。并且廣域保護的故障錄波圖不僅可以直觀地看到某條線路的故障波形,而且能通過故障波形的相位、阻抗、動作區(qū)域等分析圖深入分析事故發(fā)生時的各種參數(shù)變化,還有專業(yè)故障錄波分析軟件,能實現(xiàn)全站故障分析功能,為故障分析提供盡可能詳盡的數(shù)據(jù),為快速清除故障、恢復送電提供強有力的保障。

4結(jié)語

本次陽煤電網(wǎng)廣域保護系統(tǒng)共改造111臺保護,系統(tǒng)中配置有111套線路保護、55套光纖差動保護,實現(xiàn)了模擬量(包括電流量、電壓量)、開入量的數(shù)字化,所有數(shù)據(jù)能通過點對點光纖上送至礦區(qū)110kV站和電力調(diào)度,不僅克服了原先電網(wǎng)系統(tǒng)中傳統(tǒng)保護的局限性,而且有效降低了區(qū)域電網(wǎng)故障率,使陽煤集團35kV電網(wǎng)繼電保護裝置和自動裝置的配合更加協(xié)調(diào)完善,功能更加齊全,在有效消除當前繼電保護裝置缺陷的同時,也提高了電網(wǎng)的安全效益和經(jīng)濟效益,保證了煤礦安全可靠連續(xù)供電,杜絕了煤礦全停或區(qū)域停電事故的發(fā)生。