电力系统智能系统保护整体解决方案

 

客户需求

随着电网特高压交直流混联、大规模新能源接入,系统特性更加复杂,运行协调控制压力很大,过渡期内安全矛盾突出,对风险控制提出更高要求;智能变电站的快速发展,出现了很多采用常规与数字混合接入的变电站,这要求稳定控制系统(装置)的具有较好的适应性及易于快速维护;国网大运行体系建设提出构建电网全过程运行控制体系,要求加强电网实时控制能力;《电力安全事故应急处置和调查处理条例》(国务院599 号令)的事故判断标准给电网稳定控制提出了更高的要求;国内大型厂矿供电系统普遍存在着供电可靠性和供电质量不能满足企业生产需求的问题。因此,迫切需要将传统的电力系统安全稳定控制提升为智能系统保护控制(SSP)。作为电网安全稳定运行第二、三道防线和工业电力可靠性保障系统,智能系统保护控制的市场容量必将保持稳定增长。

方案概述

智能系统保护(SSP)实时监测电力系统运行状态,根据电网中关键设备的投/停状态自动判断电网运行方式,当电网故障时,及时准确地判断出故障类型,并依据事故前电网的运行方式及主要送电断面的潮流,查找预先制定的策略表,确定应采取切机、切负荷等控制措施,实现电网故障后的紧急控制;在电网出现频率、电压以及过载等稳定问题时,可根据既定逻辑采取措施,实现校正控制;在电力系统发生振荡时,根据保护范围解列失步断面,防止系统崩溃;针对新能源接入后新的需求,实现新能源场站的防孤岛保护、故障解列等功能;在电网故障清除后,通过对母线电压监测,自动投入备用电源,实现恢复控制;通过对大型工业企业电网电能质量的监测、分析、控制和治理,实现工业企业电网可靠优质供电。通过上述控制措施,智能系统保护提供了电力系统安全稳定控制的一体化解决方案。

智能系统保护全面支持智能变电站和传统变电站的标准体系和技术架构,既可适应单个变电站的就地控制,也能构成区域的安全稳定控制系统,满足电力系统安全稳定控制的需要。

就地型智能系统保护主要解决局部电网的稳定问题,通过对本地电气量和开关量的采集监测,判断本地电网故障并采取就地控制措施。

区域型智能系统保护主要实现区域或更大范围的电力系统的稳定控制,可按分层分区的结构设计,将多套智能系统保护经通道互联构成区域性的安全稳定控制系统。区域型智能系统保护通常由主站、子站以及执行站。

                             

                                           图 区域型智能系统保护

技术亮点

SSP智能系统保护针对特高压交直流混联、大规模新能源接入的电网特点,改进并提出了与之相适应的交流系统故障跳闸判据、无故障判据、失步振荡判据、防孤岛保护判据、故障解列判据等一系列稳控系统专用判据,能准确判出系统运行中遇到的各种故障;针对稳控系统建设周期短,电网结构可能变化的情况,SSP智能系统保护全面支持常规与IEC61850标准的混合接入,实现了插件的智能化管理方法,配置稍加修改即能适应不同电网结构的控制策略需要,提高了装置对不同工程需求的适应性;针对大运行体系和599号令的要求,SSP智能系统保护实现了负荷的精确控制,降低了控制成本;针对智能系统保护需要集中管理以实现无人值守,完善了基于D5000平台和SCMS平台的E语言支持系统,实现了对智能系统保护的全景监控。

SSP智能系统保护先后申请了发明专利8项,并在国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心通过电磁兼容试验和型式试验,在开普实验室通过型式试验。其中,“SSP-510频率电压紧急控制装置”通过了中国电机工程学会组织的技术鉴定;含密集冲击性功率注入节点的大型工业企业供电安全稳定保障技术研究及应用”通过了江苏省经济和信息委员会组织的科技成果鉴定。

方案价值

智能系统保护的应用显著改善故障跳闸对复杂电网的适应性,提升大电网运行的安全稳定性和经济性;增加安全稳定控制的准确性和可靠性,有效提升大电网应对严重故障的防御能力,可进一步提高电网的安全稳定运行控制水平,提升电网在交直流混联新形式下的防御能力,完善电网控制理论与控制手段,为电网重大工程的建设提供有力的技术支持,为我国即将形成的以交直流混联电网为骨干网架的坚强智能电网安全稳定运行提供理论、技术和装备支撑。可以避免电网稳定破坏事故的发生或减轻事故发生的后果,大大提高发电、输电容量的利用率,产生巨大的经济效益和社会效益,随着特高压电网和智能电网的建设,在未来的一段时间内对智能系统保护将产生更大的需求。

智能系统保护的应用将提高工业企业供电系统的可靠性,有效减小企业生产供电中的安全隐患,保证企业正常生产活动的连续性,保护企业重要设备的安全,减少企业人员伤亡,具有重大的经济与社会效益。

相关产品

SSP-500安全稳定控制装置

SSP-510频率电压紧急控制装置

SSP-512失步解列装置

SSP-621防孤岛保护装置

SSP-622故障解列装置

SCS-260电能质量智能监测装置

成功应用

1、浙-福特高压工程失步解列解决方案

 1000kV浙北-福州特高压输电线起于浙北特高压变电站,止于福州特高压变电站,是国家“十二五”重点工程、我国第三个1000千伏特高压交流工程、华东特高压主网架的重要组成部分。分析表明某些极端情况下电网故障可能导致的福建电网对华东主网失步运行,为此在浙北~福州特高压配套SSP-512失步解列装置,分别安装在1000kV榕城(福州)站及1000kV莲都(浙南)站,在福建电网对华东主网失步运行时,快速准确的解列1000kV都榕线,有效的提高浙江与福建联网输电能力,大大提升华东电网接受区外输电能力和抵御严重故障的能力。

2、酒泉二期风电300万千瓦送出工程稳定控制项目

酒泉二期风电300万千瓦送出工程布隆吉330千伏智能变电站位于瓜州市布隆吉乡,全面采用IEC61850标准技术建造,是甘肃省电力公司确定的重点优质工程。布隆吉地区300万千瓦新能源通过该站三回出线送至750kV敦煌变。而出线过载等问题严重制约着新能源送出。

应甘肃省电力公司委托,我公司对布隆吉区域电网进行认真分析后提出了布隆吉区域电网安全稳定控制系统方案。通过对布隆吉区域中布隆吉变、各新能源汇集站及所属新能源场站布置SSP-500稳定控制装置,系统性的保护了布隆吉区域电网安全稳定,实现了在电网安全稳定的前提下新能源厂站最大化输出。该系统已于2014年9月投入使用。

3、酒钢铝电网供电保障项目简介

为充分利用酒泉地区丰富的风电资源,2012年酒钢集团规划建设310万吨电解铝及配套煤电项目,形成以330kV电解铝供电开关站为枢纽的电源与负荷直供电网系统。该直供电网网架薄弱、供电可靠性差与电解铝生产对供电可靠性的高要求矛盾突出。

基于对不同投产阶段下酒钢铝供电系统的供电可靠性分析结果,从电网方式安排、无功补偿配置、变压器分接头调整、风电消纳能力等方面向酒钢集团能源管理中心提出了改进建议,设计并实施的酒钢铝电网安全稳定控制系统已经在现场投运并多次正确动作,避免了可能发生的大停电事故。

 

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