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含小水电上网配网线路孤网分析及故障后复电方案 　　摘要：小水电因地制宜，零散分布，就地上网，对配网线路管理带来挑战。文章分析了目前含小水电上网的配网线路在实现自动复电过程中存在的难题和线路跳闸后孤网运行的特性，提出了针对性的自动复电解决方案，能够实现小水电可靠快速解列和线路自动检无压重合闸。 　　关键词：配网线路；小水电；孤网运行；重合闸；解列 文献标识码：A 　　中图分类号：TM73 文章编号：1009-2374（2016）28-0117-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.059 　　韶关地区水电资源非常丰富，有大量的小型水电站上网。但由于丘陵地形限制，上网小水电的建设比较分散，设施通常位于负荷附近，在配电网的末端或者中间接入系统。随着小水电在配电网的大量接入，传统的配电网由单电源辐射型网络逐步发展成复杂的双电源甚至是多电源网络。多电源网络的继电保护比单一电源复杂得多，需要线路过流保护、重合闸装置、水电解列装置配合作用，才能在线路发生瞬时非永久性故障后快速与主电源侧恢复连接。由于配网线路没有电压抽取装置，重合闸不能实现检无压或检同期，直接重合将面临非同期并网对上网水电的发电机组造成冲击的风险。因此目前的继电保护方案中，含水电上网线路不投重合闸，线路跳闸后待水电解列装置全部动作、机组与线路解列后，才合上线路的主电源侧开关。水电解列装置动作于水电机组开关，以电压为主判据，一定时限内过压或低压将动作。该工作方式下，装置容易受系统电压波动影响发生误动，为减少对机组正常运行的影响，最大化发电收益，厂站运维人员大多采用退出解列装置动作出口，一旦线路与变电站10kV母线解列，发生过压工况时，过电压无法及时消除，很可能会大面积烧坏用户设备。针对上述问题，本文旨在探讨一种解决方案，通过增加频率判据提高水电解列装置的可靠性，同时增加配网线路检无压重合闸功能，最终实现快速复电。 　　1 含小水电配网线路跳闸后运行分析 　　配网线路跳闸大多为瞬时故障，线路跳闸后短时间内上网水电与用户短时间内还将保持孤网运行。下面将对孤网的电压和频率特性进行分析： 　　1.1 孤网过电压分析 　　如图1所示为含小水电地区电网的等值简化模型图，根据戴维南定理，将线路上全部小水电等值为单电源来分析。 　　雷雨多发的丰水期，小水电向主网输送有功和无功，即%e5%9b%be%e5%83%8f1658840.PNG、%e5%9b%be%e5%83%8f1658858.PNG。从式（1）可知，当孤网运行时，一旦线路跳闸，与主网解列，%e5%9b%be%e5%83%8f1658875.PNG与%e5%9b%be%e5%83%8f1658891.PNG迅速降至0，同时功角%e5%9b%be%e5%83%8f1658910.PNG减小，因此电压增大。 　　在仿真软件DIgSILENT/PowerFatory中按照图1搭建模型进行分析验证丰水期配网线路中大量水电上网、跳闸后孤网中不平衡功率将较大引起电压大幅波动的工况。设置小水电额定视在功率1658924.png为0.32MVA，机端额定电压1658931.png为0.4kV，额定功率因数0.8。变压器高压侧额定电压为10kV。输电线路参数1658938.png=0.3321658948.png，1658957.png=0.3561658965.png。在t=30s时断开与外网连接的断路器，得到孤网运行仿真结果如图2： 　　由图2仿真结果中可以看到，孤网形成后，bus1和bus2电压均从1.014p.u.上升至1.207p.u.，远远超出电压允许范围，导致严重过电压。仿真结果与理论分析结论一致，可验证丰水期孤网将产生严重过压。 　　1.2 孤网频率分析 　　并网稳态运行时，水轮机组和系统同步运行，转速与频率的关系满足： 　　我们从式（4）中可知，%e5%9b%be%e5%83%8f1659141.PNG由出水量（汽轮机由蒸汽量）决定，%e5%9b%be%e5%83%8f1659156.PNG则由电磁功率决定，即电机转速变化取决于电机出力和用电功率的平衡情况。并网运行时，整个大电网是一个整体，有功功率供需处于动态平衡状态，局部负荷的波动对大容量电网的干扰可以忽略。但在孤网状态下，水电机组成为了主要电源，线路上机组转速直接决定了孤网的频率。孤网中负荷的变化造成%e5%9b%be%e5%83%8f1659175.PNG的改变。小水电机组没有安装自动调频装置，即%e5%9b%be%e5%83%8f1659194.PNG不能进行实时调节，因此负荷变化基本决定了不平衡力矩的产生，造成机组转速变化。 　　丰水期水电机组向主供线路输出大量有功，当主供线路跳闸后，负荷大