微型燃?xì)廨啓C(jī)

微型燃?xì)廨啓C(jī)微網(wǎng)技術(shù)方案

郭 力1,王成山1,王守相1,胡玉峰2,王 兵2,吳小辰2

(

1.天津大學(xué)電力系統(tǒng)仿真控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津市300072;

2.南方電網(wǎng)公司技術(shù)研究中心,廣東省廣州市510623

)

摘要:詳細(xì)介紹了微型燃?xì)廨啓C(jī)微網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。首先介紹了示范工程的冷/電系統(tǒng)結(jié)構(gòu);然后

圍繞燃機(jī)分組、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、保護(hù)配合與整定、系統(tǒng)自動(dòng)化配置等技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行研究,從技

術(shù)先進(jìn)性、可行性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性對(duì)比分析了各種可能存在的技術(shù)方案;最后針對(duì)推薦方案詳細(xì)說(shuō)

明了系統(tǒng)保護(hù)配置與整定的實(shí)施建議,以及系統(tǒng)在不同運(yùn)行工況下的運(yùn)行方式。研究表明,推薦方

案能夠滿(mǎn)足微網(wǎng)的設(shè)計(jì)要求,有效提高了系統(tǒng)的供電可靠性,且具備可實(shí)施性。

關(guān)鍵詞:微型燃?xì)廨啓C(jī);微網(wǎng)方案;保護(hù);運(yùn)行

中圖分類(lèi)號(hào):TM61;TM727.2

收稿日期:2008211224;修回日期:2009202205。

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(

863計(jì)劃)目標(biāo)導(dǎo)向項(xiàng)目

(

2007AA05Z250

)

;國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(

50625722,

50837001

)。

0 引言

為解決分布式電源接入大電網(wǎng)的安全可靠性問(wèn)

題,美國(guó)電力可靠性技術(shù)解決方案協(xié)會(huì)(

CERTS

)于

2002年提出了“微網(wǎng)”概念[1]。現(xiàn)有研究和實(shí)踐已

表明,將分布式發(fā)電供能系統(tǒng)以微網(wǎng)的形式接入大

電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行,與大電網(wǎng)互為支撐,是發(fā)揮分布式發(fā)

電供能系統(tǒng)效能的最有效方式[2]。

目前,包括美國(guó)、歐盟、日本、中國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)

家和地區(qū)都加強(qiáng)了對(duì)微網(wǎng)技術(shù)的研究和示范工程建

設(shè)的力度[324]。其中,歐盟開(kāi)展了MicroGrid計(jì)劃,

并相繼建立了不同規(guī)模的微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái);美國(guó)能源

部和國(guó)家自然基金委共同贊助建造了CERT微網(wǎng)

系統(tǒng);日本的新能源和工業(yè)技術(shù)發(fā)展組織(

NEDO

)

相繼推動(dòng)建造了Aomori,Aichi,Kyoto,Sendai這

4個(gè)微網(wǎng)示范工程[5];此外,加拿大、美國(guó)GE公司

等也相應(yīng)開(kāi)展了微網(wǎng)示范項(xiàng)目的建設(shè);中國(guó)雖然已

經(jīng)建成了一些冷熱電聯(lián)供分布式能源系統(tǒng),如上海

浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)能源中心、北京燃?xì)饧瘓F(tuán)調(diào)度指揮中

心熱電聯(lián)供項(xiàng)目等,但由于受多方面因素的影響,成

功并網(wǎng)運(yùn)行的還不多,這些系統(tǒng)多數(shù)采取了“以熱定

電”和“并網(wǎng)不上網(wǎng)”的原則,刻意回避向電網(wǎng)輸送電

力的問(wèn)題,許多深層次的技術(shù)問(wèn)題有待解決。

2007年南方電網(wǎng)公司聯(lián)合天津大學(xué)、北京四方

繼保自動(dòng)化有限公司承擔(dān)了國(guó)家863計(jì)劃“兆瓦級(jí)

冷熱電聯(lián)供分布式能源微網(wǎng)并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)和工程示

范”項(xiàng)目,確定共同以佛山市禪城區(qū)供電局新調(diào)度大

樓為依托,建成一個(gè)具有典型代表性的基于兆瓦級(jí)

燃?xì)廨啓C(jī)的冷/電聯(lián)供與分布式能源微網(wǎng)系統(tǒng)示范

工程。通過(guò)該項(xiàng)目,將研究與微網(wǎng)相關(guān)的控制、保護(hù)

等單元技術(shù);開(kāi)發(fā)微網(wǎng)、熱網(wǎng)和大電網(wǎng)三網(wǎng)聯(lián)合的系

統(tǒng)集成技術(shù);研究分布式能源微網(wǎng)系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)

與運(yùn)行技術(shù)。其中,重點(diǎn)研究微網(wǎng)與大電網(wǎng)(配電

網(wǎng))互聯(lián)運(yùn)行模式、能量交換與接入技術(shù)、相互影響

與協(xié)調(diào)控制技術(shù)等涉及到微網(wǎng)與大電網(wǎng)互聯(lián)的關(guān)鍵

問(wèn)題,提高分布式能源微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與經(jīng)

濟(jì)性,解決當(dāng)前制約分布式能源系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸問(wèn)

題。

微網(wǎng)示范工程的建設(shè)是該項(xiàng)目實(shí)施的關(guān)鍵,本

文圍繞燃機(jī)分組、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、保護(hù)配合與

整定、系統(tǒng)自動(dòng)化配置和優(yōu)化運(yùn)行控制等技術(shù)問(wèn)題

進(jìn)行研究,從微網(wǎng)設(shè)計(jì)要求、技術(shù)可行性、系統(tǒng)可靠

性等方面對(duì)比分析各種可能存在的技術(shù)方案,并得

出可實(shí)施的推薦方案;然后針對(duì)推薦方案對(duì)系統(tǒng)保

護(hù)配置和整定,以及微型燃?xì)廨啓C(jī)在不同故障下的

動(dòng)作邏輯進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。

1 示范工程簡(jiǎn)介

1.1電氣系統(tǒng)

示范點(diǎn)負(fù)荷由3棟大樓組成:調(diào)度大樓、綜合樓

和試驗(yàn)樓。如圖1所示。

現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)的供電方式進(jìn)行如下說(shuō)明:

1

)調(diào)度大樓配電房采用雙電源進(jìn)線(xiàn)設(shè)計(jì),正常

運(yùn)行時(shí),10kV母聯(lián)開(kāi)關(guān)700和0.4kV母聯(lián)開(kāi)關(guān)

A3打開(kāi)。由佛山站送出的禪調(diào)甲線(xiàn)和由石灣站送

—18—

第33卷 第9期

2009年5月10日

Vol.33 No.9

May10,2009

出的禪調(diào)丙線(xiàn)通過(guò)2個(gè)主變T1和T2分別向低壓

母線(xiàn)LM1和LM2所帶負(fù)荷供電。綜合樓負(fù)荷由

禪調(diào)丙線(xiàn)單獨(dú)供電。試驗(yàn)樓負(fù)荷是由調(diào)度大樓配電

房的某個(gè)低壓開(kāi)關(guān)柜供電。

2

)母線(xiàn)M1與M2之間為具有備自投功能的分

段開(kāi)關(guān),T1與T2之間同樣安裝有分段開(kāi)關(guān),但需

要人工操作,且與進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)構(gòu)成電氣聯(lián)鎖。消防電

梯、應(yīng)急照明等重要負(fù)荷采用雙電源設(shè)計(jì),C1和C2

為電氣聯(lián)鎖。如果取T1作為主供電源,則C1閉

合,C2打開(kāi);如果取T2作為主供電源,則C1打開(kāi),

C2閉合。其余負(fù)荷,如普通照明、室內(nèi)外空調(diào)機(jī)、新

風(fēng)機(jī)等,采用單電源設(shè)計(jì)。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Fig.1 Systemstructure

3

)試驗(yàn)樓、綜合樓、調(diào)度大樓的最大冷、電負(fù)荷

預(yù)測(cè)結(jié)果如表1所示。需要特別指出的是,最大電

負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果僅僅包含有普通照明負(fù)荷和電梯、電

腦、開(kāi)水器等耗電設(shè)備,并不包含消防安全用電、特

一級(jí)或一級(jí)設(shè)備和空調(diào)等電力供應(yīng)要求較高的負(fù)

荷。以空調(diào)系統(tǒng)的單位新風(fēng)量和制冷量的實(shí)際耗電

為基礎(chǔ),分別計(jì)算3棟樓的最大空調(diào)電負(fù)荷(綜合

樓、新大樓采用中央空調(diào),試驗(yàn)樓采用分體空調(diào),取

中央空調(diào)冷電比為2.3,分體空調(diào)為4.8

)

,示范點(diǎn)最

大電負(fù)荷將超過(guò)2000kW。

表1 負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果

Table1 Loadforecastingresults

kW

大樓最大冷負(fù)荷最大空調(diào)電負(fù)荷最大電負(fù)荷

試驗(yàn)樓544.61113.5084.89

綜合樓1238.48538.47330.90

調(diào)度大樓1484.57645.50302.82

總計(jì)3256.431297.47718.21

1.2 冷/電系統(tǒng)方案

由于示范點(diǎn)負(fù)荷大部分屬于辦公負(fù)荷,具有較

強(qiáng)的實(shí)時(shí)性,每天8:00～18:00,負(fù)荷需求較大,

7:00～8:00和18:00～20:00屬于負(fù)荷較小時(shí)段,其

他時(shí)段負(fù)荷很小。為了實(shí)現(xiàn)燃機(jī)的高效、可靠運(yùn)行,

滿(mǎn)足燃機(jī)一次能源利用率達(dá)到75%以上的考核指

標(biāo),根據(jù)對(duì)3棟樓的逐時(shí)冷、電負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果,通過(guò)

對(duì)大量組合方案的全工況性能的優(yōu)化計(jì)算和比較,

在綜合考慮冷/電聯(lián)供系統(tǒng)的能效比、電熱比、運(yùn)行

小時(shí)數(shù)、投資經(jīng)濟(jì)分析、調(diào)峰及備用能力基礎(chǔ)上,采

用如圖2所示的供電、制冷方案。

圖2 供冷、供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Fig.2 Coolingandpowersupplysystem

建議采用600kW～800kW微型燃?xì)廨啓C(jī)與

雙效煙氣制冷機(jī)組成冷/電聯(lián)供系統(tǒng);并網(wǎng)運(yùn)行時(shí),

微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)出的電首先提供給部分調(diào)度大樓負(fù)

荷和試驗(yàn)樓負(fù)荷,不足部分由外購(gòu)電網(wǎng)的電滿(mǎn)足;微

型燃?xì)廨啓C(jī)排出的煙氣通過(guò)雙效吸收式制冷機(jī)轉(zhuǎn)為

冷氣,首先滿(mǎn)足調(diào)度大樓的制冷需求,不足部分由中

央電空調(diào)滿(mǎn)足,多余部分可以為綜合樓制冷,綜合樓

不足部分由電空調(diào)補(bǔ)充;試驗(yàn)樓的冷負(fù)荷則由分體

式電空調(diào)提供。

2 備選技術(shù)方案

按照燃機(jī)結(jié)構(gòu)不同,可簡(jiǎn)單分為不帶齒輪箱的

Ⅱ型微型燃?xì)廨啓C(jī)和帶齒輪箱的Ⅰ型微型燃?xì)廨啓C(jī)

2種結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)2種雙模式微型燃?xì)廨啓C(jī)并網(wǎng)技

術(shù)方案的比較,本文針對(duì)單機(jī)容量為200kW的Ⅰ型

微型燃?xì)廨啓C(jī)[6]進(jìn)行微網(wǎng)設(shè)計(jì)。

圍繞Ⅰ型微型燃?xì)廨啓C(jī)提出如表2所示的5種

微網(wǎng)設(shè)計(jì)方案,燃機(jī)的單機(jī)容量為200kW。

表2 微網(wǎng)技術(shù)方案

Table2 Designschemeofmicrogrid

方案燃機(jī)組合并網(wǎng)方式

1600kW/800kW單并網(wǎng)開(kāi)關(guān)

2600kW/800kW雙并網(wǎng)開(kāi)關(guān)

3400kW+200kW,400kW+400kW單并網(wǎng)開(kāi)關(guān)

4400kW+200kW,400kW+400kW雙并網(wǎng)開(kāi)關(guān)

5600kW/800kW升壓變壓器

方案1和方案2采用單組燃機(jī)方案,所有燃機(jī)

接在同一側(cè)。方案3和方案4采用分組方案,2組

燃機(jī)分別接在2段0.4kV母線(xiàn)上。方案1～方案4

中,微型燃?xì)廨啓C(jī)通過(guò)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)接在0.4kV母線(xiàn)

處,方案5采用升壓變壓器將微型燃?xì)廨啓C(jī)接在

10kV母線(xiàn)處。方案1和方案3采用如圖3

(

a

)所示

的單并網(wǎng)開(kāi)關(guān)方案,微網(wǎng)與外網(wǎng)連接只有一個(gè)并網(wǎng)

開(kāi)關(guān)1DL,1DL、重要負(fù)荷和燃機(jī)構(gòu)成微網(wǎng)。方案

—28—

2009,33

(

9

)

2、方案4采用如圖3

(

b

)所示的雙并網(wǎng)開(kāi)關(guān)方案,取

消并網(wǎng)開(kāi)關(guān)1DL,低壓母線(xiàn)LM1和燃機(jī)構(gòu)成微網(wǎng),

微網(wǎng)與外網(wǎng)有A1和A3這2個(gè)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)。

圖3 單、雙并網(wǎng)開(kāi)關(guān)方案

Fig.3 Single,doublegrid2connectingswitchscheme

3 技術(shù)方案比較

微網(wǎng)設(shè)計(jì)方案應(yīng)確保微網(wǎng)與主網(wǎng)長(zhǎng)期互聯(lián)運(yùn)行

的可靠性和經(jīng)濟(jì)性,并為冷/電聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行

提供技術(shù)支持平臺(tái)與實(shí)現(xiàn)手段;同時(shí),微網(wǎng)設(shè)計(jì)方案

還應(yīng)充分考慮示范點(diǎn)的實(shí)際情況,遵循示范點(diǎn)對(duì)工

程實(shí)施可行性、運(yùn)行維護(hù)方便性等環(huán)節(jié)的限制性要

求。根據(jù)以上設(shè)計(jì)要求,對(duì)備選方案進(jìn)行比較。

如果采用10kV升壓變方案,不論將燃機(jī)和升

壓變接至哪一段10kV母線(xiàn),當(dāng)主變發(fā)生故障時(shí),

該主變所帶負(fù)荷將全部停電,直至主變重新投入運(yùn)

行。因此,該方案并不能有效發(fā)揮微型燃?xì)廨啓C(jī)替

代電源的作用。其次,如果將燃機(jī)與10kV變壓器

接至10kV母線(xiàn)M1或者M(jìn)2處,按照負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)

果,由于T1和T2下最大負(fù)荷有可能超過(guò)800kW,

微網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí),需要安裝切負(fù)荷裝置。

雙并網(wǎng)開(kāi)關(guān)方案中,微網(wǎng)模式控制器無(wú)法選取

合適的母線(xiàn)電壓作為模式轉(zhuǎn)換的判斷依據(jù)。以方案

2為例,假設(shè)選擇LM1母線(xiàn)電壓作為判斷依據(jù),

10kV禪調(diào)甲線(xiàn)故障時(shí),如果備自投失效,燃機(jī)從并

網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)模式時(shí),模式控制器需要同時(shí)確保打開(kāi)

A1和A3這2個(gè)聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)。微網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行后,LM1

電壓一直正常,外網(wǎng)是否恢復(fù)正常,微網(wǎng)模式控制器

無(wú)從判斷。采用雙并網(wǎng)開(kāi)關(guān)方案,燃機(jī)從熱備用重

新并網(wǎng)或者從孤網(wǎng)運(yùn)行模式向并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)換時(shí)需要

人工操作,無(wú)法實(shí)現(xiàn)模式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。由于0.4kV

母線(xiàn)所帶負(fù)荷有可能大于燃機(jī)容量,因此微網(wǎng)孤網(wǎng)

運(yùn)行時(shí),需要利用負(fù)荷切除裝置切除部分負(fù)荷,且需

要同時(shí)保證打開(kāi)2個(gè)斷路器,增加了二次回路的復(fù)

雜性。綜合以上考慮,在該系統(tǒng)中采用單并網(wǎng)開(kāi)關(guān)

方案。

方案1中,對(duì)于Ⅰ型800kW微型燃?xì)廨啓C(jī),雖

然燃機(jī)出力能夠滿(mǎn)足微網(wǎng)內(nèi)的最大電負(fù)荷需求,但

是由于整個(gè)示范點(diǎn)大部分時(shí)間的冷、電負(fù)荷較低,

800kW燃機(jī)滿(mǎn)發(fā)后,大量電力將倒送10kV電網(wǎng),

長(zhǎng)期運(yùn)行在這種方式下,變壓器損耗較大。其次,燃

機(jī)所連接的降壓變壓器容量為1250kVA,選擇單

組800kW燃機(jī),燃機(jī)容量超過(guò)變壓器容量的60%,

燃機(jī)啟、停過(guò)程中,將對(duì)系統(tǒng)電壓和負(fù)荷造成較大沖

擊。方案3中,將燃機(jī)分組后,各組燃機(jī)容量減小,

微網(wǎng)內(nèi)所帶重要負(fù)荷容量也相應(yīng)減少;由于需要使

用2套模式控制器和上層控制系統(tǒng)分別控制2組燃

機(jī),面向整個(gè)系統(tǒng)層面的冷、電優(yōu)化控制將難以

實(shí)現(xiàn)。

綜合以上考慮,該示范工程擬采用600kW單

組燃機(jī)方案。

4 保護(hù)整定

燃機(jī)的保護(hù)整定應(yīng)滿(mǎn)足2個(gè)設(shè)計(jì)要求:燃機(jī)的

快速低電壓保護(hù)整定值應(yīng)按照確保系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備故障

(禪調(diào)甲線(xiàn)、10kV母線(xiàn)M1、配變T1和380V母線(xiàn)

LM1

)可靠動(dòng)作來(lái)整定;對(duì)于系統(tǒng)外部故障,如佛山

站10kV母線(xiàn)上的其他10kV線(xiàn)路故障,則應(yīng)盡可

能保證燃機(jī)不轉(zhuǎn)入熱備用運(yùn)行,避免頻繁轉(zhuǎn)換對(duì)冷/

電聯(lián)供系統(tǒng)、接觸器等設(shè)備的影響。按照以上要求

對(duì)系統(tǒng)和燃機(jī)的保護(hù)配置和整定進(jìn)行如下說(shuō)明:

1

)禪調(diào)甲線(xiàn)710開(kāi)關(guān)配置瞬時(shí)過(guò)流、定時(shí)限過(guò)

流保護(hù)和過(guò)負(fù)荷報(bào)警,其中瞬時(shí)過(guò)流保護(hù)范圍可按

照延伸至配變T1內(nèi)部70%～80%整定,時(shí)間0s;

過(guò)流保護(hù)定值按躲過(guò)最大負(fù)荷電流整定,時(shí)間

0.7s。601開(kāi)關(guān)不單獨(dú)配置保護(hù)。配變T1僅高壓

側(cè)配置瞬時(shí)速動(dòng)與過(guò)流保護(hù),整定原則與傳統(tǒng)整定

一致。瞬時(shí)段過(guò)流定值按照躲變壓器勵(lì)磁涌流定值

整定;而過(guò)流保護(hù)則按照躲過(guò)最大負(fù)荷電流來(lái)整定,

時(shí)間與甲線(xiàn)過(guò)流保護(hù)時(shí)間定值配合,取0.4s。

2

)其他10kV線(xiàn)路故障,僅在故障點(diǎn)距離佛山

站10kV母線(xiàn)電氣距離較近的情況下機(jī)端電壓才

比較低,低壓保護(hù)動(dòng)作。對(duì)于近區(qū)故障,一般10kV

線(xiàn)路可由瞬時(shí)過(guò)流速動(dòng)保護(hù)切除,保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為

0s,加上開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間可認(rèn)為在100ms以?xún)?nèi)。因

此,如果能夠在燃機(jī)保護(hù)整定中將快速低電壓保護(hù)

動(dòng)作時(shí)間整定為100ms以上(具體配置需要與燃機(jī)

廠商溝通)

,則可以有效躲開(kāi)系統(tǒng)外部的10kV近

區(qū)故障,減少燃機(jī)模式轉(zhuǎn)換對(duì)冷/電聯(lián)供系統(tǒng)和接觸

器等設(shè)備的影響。如果無(wú)法更改燃機(jī)快速低電壓保

—38—

?綠色電力自動(dòng)化? 郭 力,等 微型燃?xì)廨啓C(jī)微網(wǎng)技術(shù)方案

護(hù)動(dòng)作整定值,則當(dāng)其他10kV線(xiàn)路發(fā)生近母線(xiàn)端

故障時(shí),燃機(jī)轉(zhuǎn)入熱備用狀態(tài),待故障線(xiàn)路切除后燃

機(jī)重新并網(wǎng)運(yùn)行。

3

)

1DL配置瞬時(shí)、短延時(shí)及過(guò)載保護(hù),與傳統(tǒng)

380V開(kāi)關(guān)柜保護(hù)配置一致。為簡(jiǎn)化保護(hù)配合,瞬

時(shí)電流保護(hù)定值按照躲過(guò)燃機(jī)所能提供的最大短路

電流進(jìn)行整定,短延時(shí)過(guò)流保護(hù)時(shí)間定值按照躲過(guò)

燃機(jī)保護(hù)快速低電壓動(dòng)作時(shí)間的原則來(lái)整定。

4

)微網(wǎng)內(nèi)去負(fù)荷的380V開(kāi)關(guān)柜配置瞬時(shí)、短

延時(shí)及過(guò)載保護(hù),與傳統(tǒng)380V開(kāi)關(guān)柜保護(hù)配置一

致;由于并網(wǎng)開(kāi)關(guān)1DL的引入,保護(hù)配合上增加了

一級(jí)級(jí)差,與1DL的時(shí)間配合可能會(huì)存在困難,建

議此處允許保護(hù)失配,或者適當(dāng)放寬上級(jí)保護(hù)的時(shí)

間整定值,如佛山站、石灣站的10kV保護(hù)延長(zhǎng)到

1.0s,為后面留出保護(hù)級(jí)差配合的空間。

5

)微型燃?xì)廨啓C(jī)接入系統(tǒng)處的開(kāi)關(guān)柜配置過(guò)流

保護(hù)即可,作為開(kāi)關(guān)房至燃機(jī)房380V電纜故障與

燃機(jī)機(jī)組故障的總保護(hù),電流按躲過(guò)燃機(jī)最大負(fù)荷

電流與外部故障時(shí)燃機(jī)所能提供的最大短路電流整

定,時(shí)間采用短延時(shí)(如50ms

)。

6

)為了確保運(yùn)行人員的操作安全,應(yīng)將燃機(jī)內(nèi)

部接觸器的節(jié)點(diǎn)位置引出,作為備自投合閘的閉鎖

條件之一,防止在燃機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)備自投閉合。

7

)如果10kV備自投成功動(dòng)作,運(yùn)行人員需要

恢復(fù)正常運(yùn)行方式時(shí),應(yīng)首先將燃機(jī)轉(zhuǎn)為熱備用,然

后進(jìn)行倒閘操作。為防止運(yùn)行人員操作遺漏,建議

在10kV線(xiàn)路601開(kāi)關(guān)、配變低壓開(kāi)關(guān)A1以及

10kV母聯(lián)與380V母聯(lián)開(kāi)關(guān)的測(cè)控處均配置檢無(wú)

壓功能。

5 推薦方案的運(yùn)行方式

下面針對(duì)推薦方案中的各種故障情況,對(duì)微型

燃?xì)廨啓C(jī)和保護(hù)的動(dòng)作邏輯進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:

1

)禪調(diào)甲線(xiàn)故障時(shí),速斷過(guò)流保護(hù)動(dòng)作,710開(kāi)

關(guān)打開(kāi),M1母線(xiàn)失電,同時(shí)燃機(jī)內(nèi)部的接觸器在低

壓保護(hù)作用下斷開(kāi),微網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷處于無(wú)源狀態(tài)。

當(dāng)模式控制器檢測(cè)到低壓母線(xiàn)LM1的電壓過(guò)低

時(shí),控制器進(jìn)入模式轉(zhuǎn)換倒計(jì)時(shí)(設(shè)定倒計(jì)時(shí)時(shí)間大

于備自投700的動(dòng)作時(shí)間)。若經(jīng)過(guò)短暫時(shí)間后,備

自投700正常閉合,模式控制器檢測(cè)到LM1電壓恢

復(fù)正常,則取消模式轉(zhuǎn)換倒計(jì)時(shí)。700閉合后,將

M1母線(xiàn)與M2母線(xiàn)連通,由M2向M1的負(fù)荷提供

電力。由于在整個(gè)故障期間,1DL始終閉合,燃機(jī)

處于熱備用狀態(tài),因此當(dāng)燃機(jī)保護(hù)檢測(cè)到母線(xiàn)LM1

電壓正常后,將重新啟動(dòng)并網(wǎng)程序并網(wǎng)運(yùn)行。

如果禪調(diào)甲線(xiàn)故障修復(fù),恢復(fù)故障的基本操作

為:運(yùn)行人員取消模式控制器的自動(dòng)模式轉(zhuǎn)換功能,

打開(kāi)燃機(jī)內(nèi)部接觸器,燃機(jī)轉(zhuǎn)入熱備用狀態(tài)。然后

打開(kāi)母聯(lián)開(kāi)關(guān)700,由系統(tǒng)側(cè)閉合710開(kāi)關(guān),對(duì)甲線(xiàn)

充電。確認(rèn)電纜已經(jīng)無(wú)故障后,閉合601開(kāi)關(guān)給配

電室充電(此處只有在監(jiān)視到接觸器確實(shí)打開(kāi)的情

況下才允許閉合甲線(xiàn)兩端斷路器)

,恢復(fù)由甲進(jìn)線(xiàn)單

獨(dú)向M1負(fù)荷的供電。待母線(xiàn)LM1電壓恢復(fù)正常

后,將處于熱備用狀態(tài)的微型燃?xì)廨啓C(jī)重新并網(wǎng);最

后恢復(fù)微網(wǎng)模式控制器的自動(dòng)模式轉(zhuǎn)換功能。在這

種恢復(fù)方式中,運(yùn)行人員將燃機(jī)轉(zhuǎn)入熱備用,斷開(kāi)燃

機(jī)與電網(wǎng)的連接,增加了現(xiàn)場(chǎng)操作人員的操作安全

性;由于提前將燃機(jī)的雙模式轉(zhuǎn)換功能取消,當(dāng)燃機(jī)

轉(zhuǎn)為熱備用后,不會(huì)因?yàn)長(zhǎng)M1停電而自動(dòng)轉(zhuǎn)為孤

網(wǎng)模式,避免了燃機(jī)模式的頻繁轉(zhuǎn)換,以及1DL的

自動(dòng)斷開(kāi)和閉合。

2

)禪調(diào)甲線(xiàn)故障,710開(kāi)關(guān)打開(kāi),而備自投700

沒(méi)有正常投入運(yùn)行。微網(wǎng)模式控制器在檢測(cè)到低壓

母線(xiàn)LM1的電壓過(guò)低后,進(jìn)入模式轉(zhuǎn)換倒計(jì)時(shí)。

由于在倒計(jì)時(shí)結(jié)束前700仍沒(méi)有閉合,模式控制器

將打開(kāi)1DL,同時(shí)向燃機(jī)發(fā)出模式切換命令,經(jīng)預(yù)

定邏輯后燃機(jī)從并網(wǎng)模式轉(zhuǎn)為孤網(wǎng)運(yùn)行模式,獨(dú)自

向微網(wǎng)內(nèi)的所有負(fù)載供電。

如果甲進(jìn)線(xiàn)故障修復(fù),需要重新將甲進(jìn)線(xiàn)投入

運(yùn)行。在確認(rèn)備自投700打開(kāi)后,由系統(tǒng)側(cè)閉合

710開(kāi)關(guān),然后閉合601開(kāi)關(guān)給配電房充電。模式

控制器在檢測(cè)到LM1有電后,首先向燃機(jī)發(fā)出模

式轉(zhuǎn)換指令,燃機(jī)內(nèi)部接觸器斷開(kāi),負(fù)荷短時(shí)停電。

然后發(fā)出閉合1DL的指令,恢復(fù)由甲進(jìn)線(xiàn)向微網(wǎng)內(nèi)

負(fù)載供電,燃機(jī)在一定時(shí)間以后并入電網(wǎng),恢復(fù)正常

運(yùn)行狀態(tài)。

3

)如果丙線(xiàn)故障,因?yàn)檫M(jìn)線(xiàn)不帶微網(wǎng)運(yùn)行,所以

其故障后以及故障恢復(fù)的動(dòng)作都基本與傳統(tǒng)的

一樣。

4

)如果變壓器T1發(fā)生故障,T1高壓側(cè)斷路器

動(dòng)作,模式控制器向燃機(jī)發(fā)出模式切換命令,經(jīng)預(yù)定

邏輯后燃機(jī)獨(dú)自向微網(wǎng)內(nèi)的負(fù)載供電。在確認(rèn)T1

開(kāi)關(guān)已由保護(hù)斷開(kāi),運(yùn)行人員可以手動(dòng)打開(kāi)低壓開(kāi)

關(guān)A1,閉合母聯(lián)開(kāi)關(guān)A3,由M2向M1下所帶負(fù)荷

供電。模式控制器在檢測(cè)到LM1恢復(fù)電壓后,將

重新啟動(dòng)并網(wǎng)程序。在將T1重新投入運(yùn)行的過(guò)程

中,同樣需要首先取消模式控制器的自動(dòng)模式轉(zhuǎn)換

功能,打開(kāi)燃機(jī)內(nèi)部接觸器,燃機(jī)轉(zhuǎn)入熱備用狀態(tài),

然后按照預(yù)定的操作程序逐一恢復(fù)供電。

通過(guò)對(duì)微型燃?xì)廨啓C(jī)在系統(tǒng)各種故障情況下的

動(dòng)作邏輯分析,除少數(shù)故障恢復(fù)情況下,微網(wǎng)設(shè)計(jì)方

案能夠確保燃機(jī)運(yùn)行模式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

—48—

2009,33

(

9

)

6 結(jié)語(yǔ)

在詳細(xì)調(diào)研主流雙模式微型燃?xì)廨啓C(jī)特性的基

礎(chǔ)上,圍繞佛山市禪城區(qū)供電局調(diào)度大樓供電系統(tǒng),

提出了冷/電聯(lián)供微網(wǎng)系統(tǒng)的若干種備選設(shè)計(jì)方案。

在綜合考慮微網(wǎng)基本設(shè)計(jì)原則、系統(tǒng)可靠性、設(shè)計(jì)可

行性和經(jīng)濟(jì)性等因素的基礎(chǔ)上,對(duì)備選方案進(jìn)行了

詳細(xì)分析比較,針對(duì)Ⅰ型微型燃?xì)廨啓C(jī),推選出適合

本示范工程的微網(wǎng)推薦技術(shù)方案,確定了微網(wǎng)系統(tǒng)

中微型燃?xì)廨啓C(jī)的類(lèi)型、容量、并網(wǎng)方式、運(yùn)行方式

和保護(hù)配置等。

微網(wǎng)設(shè)計(jì)方案符合現(xiàn)有的供配電系統(tǒng)保護(hù)整定

要求,不過(guò)多地增加保護(hù)極差;微網(wǎng)設(shè)計(jì)具備實(shí)施的

可行性,充分考慮了配電開(kāi)關(guān)房施工條件限制,如開(kāi)

關(guān)房占地面積限制以及高、低壓開(kāi)關(guān)柜的占地面積

和數(shù)量限制等;除少數(shù)情況下,微網(wǎng)設(shè)計(jì)方案能夠確

保微網(wǎng)運(yùn)行模式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換,且在模式轉(zhuǎn)換過(guò)程中,

負(fù)荷停電時(shí)間在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi);微網(wǎng)設(shè)計(jì)方案有

效地發(fā)揮了燃機(jī)作為分布式電源在事故情況下快速

帶負(fù)荷轉(zhuǎn)孤網(wǎng)運(yùn)行的能力,實(shí)現(xiàn)了微網(wǎng)系統(tǒng)整體供

電可靠性的提高;此外,推薦方案還滿(mǎn)足一定的經(jīng)濟(jì)

性,盡量減少了對(duì)一、二次設(shè)備的投資。

本文的研究成果將為示范工程的建設(shè)提供技術(shù)

依據(jù)與支撐。

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,男,通信作者,博士,現(xiàn)在博士后流動(dòng)

站從事研究工作,主要研究方向:電壓穩(wěn)定與優(yōu)化控制、分布

式發(fā)電系統(tǒng)。E2mail:liguo@

王成山(

1962—)

,男,長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授,主要研究方

向:電力系統(tǒng)安全性分析、城市電網(wǎng)規(guī)劃和分布式發(fā)電系統(tǒng)。

E2mail:cswang@

王守相(

1973—)

,男,博士,教授,主要研究方向:配電系

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ATechnicalSchemeofMicrogridSystemwithMicroTurbines

GUOLi1,WANGChengshan1,WANGShouxiang1,HUYufeng2,WANGBing2,WUXiaochen2

(

oratoryofPowerSystemSimulationandControlofMinistryofEducation,TianjinUniversity,

Tianjin300072,China;logyandRearchCenter,ChinaSouthernPowerGrid,Guangzhou510623,China

)

Abstract:,thecoldandelectricsupplysystems

,thetechnicalissuesofmicroturbinegrouping,gridstructure,operationmode,protectioncoordination

ernativetechnicalschemesareanalyzedandcomparedwithrespecttotheirtechnical

advancement,feasibility,economicsandreliability,y,someadvicesaboutsystem

protectionconfigurationandttingsaregiven,andtheoperatingmodeoftherecommendatoryschemeisintroducedindetail.

Therearchresultsshowthattherecommendeddesignschemecanmeettherequirementsofthemicrogridandiasytobe

ropodscheme,powersupplyreliabilityofthewholesystemcanbeimproved.

ThisworkissupportedbyNational863Project

(

No.2007AA05Z250

)

andNationalNaturalScienceFoundationofChina

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No.50625722,50837001

)

.

Keywords:microturbine;microgridscheme;protection;operation

—58—

?綠色電力自動(dòng)化? 郭 力,等 微型燃?xì)廨啓C(jī)微網(wǎng)技術(shù)方案