近年來(lái),我國(guó)電網(wǎng)規(guī)模和復(fù)雜程度已達(dá)很*,但潮流分布不均大大制約了電網(wǎng)供電能力,發(fā)電調(diào)節(jié)、負(fù)荷轉(zhuǎn)移等傳統(tǒng)潮流控制手段速度慢、效果差,在某些場(chǎng)合無(wú)法滿足潮流快速、靈活、精準(zhǔn)控制的實(shí)際需求。
統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)是功能強(qiáng)大的柔性交流輸電裝備,可實(shí)現(xiàn)潮流的快速、靈活、精準(zhǔn)控制。但UPFC技術(shù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜,技術(shù)研發(fā)難度大。長(zhǎng)期以來(lái),全球UPFC技術(shù)和市場(chǎng)被美國(guó)企業(yè)壟斷。
自2006年開(kāi)始,在國(guó)家電網(wǎng)有限公司重大科技示范工程等項(xiàng)目支持下,國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院組織團(tuán)隊(duì)牽頭開(kāi)展了UPFC技術(shù)攻關(guān)。
實(shí)現(xiàn)UPFC技術(shù)從無(wú)到有的突破需要做好從基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵核心技術(shù)突破到綜合示范的全鏈條布局,這離不開(kāi)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新。通過(guò)分析UPFC在電網(wǎng)中應(yīng)用推廣的標(biāo)準(zhǔn)化需求,我們創(chuàng)建了新一代UPFC整體技術(shù)架構(gòu)。在技術(shù)攻關(guān)過(guò)程中,我們及時(shí)將重大成果轉(zhuǎn)化形成標(biāo)準(zhǔn)提案,開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)研制,并在裝備研制、工程建設(shè)中檢驗(yàn)和優(yōu)化技術(shù)創(chuàng)新及標(biāo)準(zhǔn)研制內(nèi)容,反復(fù)迭代,促進(jìn)了UPFC技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)水平的持續(xù)提升。
1、概述(LYDCS-3000直流接地故障儀測(cè)試速度大大提高)
是新一代直流接地故障測(cè)試儀。它能夠適用于任何電壓等級(jí)的直流系統(tǒng),配備了高精度的檢測(cè)鉗表,通過(guò)對(duì)多種信號(hào)的高效處理大大提高了檢測(cè)范圍與抗干擾能力;采用了優(yōu)良的算法和*模糊控制計(jì)算理論,將被檢測(cè)絕緣支路的優(yōu)勢(shì)程度以數(shù)值的形式表示出來(lái),充分體現(xiàn)了人工智能的*性;對(duì)于接地點(diǎn)位置的斷定,它們更是擁有準(zhǔn)確的判斷力,每次檢測(cè)都能夠指出接地點(diǎn)位置及方向。
本裝置以系統(tǒng)安全為首要前提,按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的*高要求,以可靠的低頻信號(hào)方式進(jìn)行檢測(cè),并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了大量的實(shí)際應(yīng)用,對(duì)系統(tǒng)無(wú)任何影響。
發(fā)電廠、變電站的直流系統(tǒng)為控制、保護(hù)、信號(hào)和自動(dòng)裝置提供電源,直流系統(tǒng)的安全連續(xù)運(yùn)行對(duì)保證發(fā)供電有著極大的重要性。由于直流系統(tǒng)為浮空制的不接地系統(tǒng),如果發(fā)生兩點(diǎn)接地,就可能引起上述裝置誤動(dòng)、拒動(dòng),從而造成重大事故。因此當(dāng)發(fā)生一點(diǎn)接地時(shí),就應(yīng)在保證直流系統(tǒng)正常供電的同時(shí)準(zhǔn)確迅速地探測(cè)出接地點(diǎn),排除接地故障,從而避免兩點(diǎn)接地可能帶來(lái)的危害。
用于在不斷電情況下查找發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)接地點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。各種類型的接地故障,均能迅速地查找出接地點(diǎn),準(zhǔn)確率達(dá)到100%。
本儀器與國(guó)內(nèi)外同類型的儀器相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、使用簡(jiǎn)單。本儀器只需打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)就可直接使用,無(wú)需別的按鍵操作。
2、安全可靠。本儀器無(wú)需停浮充電機(jī)及其它一切電源,對(duì)直流系統(tǒng)沒(méi)有任何影響。
3、適用電壓等級(jí)多。直流系統(tǒng)220V、110V、48V、24V都可以使用。
4、適用范圍廣。任何類型電廠、變電站、煤礦、化工廠等供電部門都可使用。
5、攜帶方便,信號(hào)接收器自帶電池,無(wú)需外接電源,可以隨身攜帶到任何地方查找接地點(diǎn)。
6、直流系統(tǒng)不斷電查找接地點(diǎn),不影響系統(tǒng)正常工作。
7、抗干擾能力強(qiáng),克服了系統(tǒng)分布電容的影響。
8、智能化充電管理,減少充電時(shí)間,延長(zhǎng)電池壽命。
2、工作原理(LYDCS-3000直流接地故障儀測(cè)試速度大大提高)
用于在不斷電情況下查找發(fā)電廠、變電站直流系統(tǒng)接地點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。該儀器在原理上引入一種全新的探測(cè)方法----波形分析法,其主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn):檢測(cè)靈敏度高、排查系統(tǒng)分布電容能力強(qiáng)、不斷電查找、不影響系統(tǒng)正常運(yùn)行、抗干擾能力強(qiáng)、安全可靠等。
波形分析法,就是利用在直流母線與地之間加入一種特定的周期性電壓信號(hào),通過(guò)卡鉗式探頭探測(cè)各支路電流,分析、計(jì)算電流信號(hào)基波與諧波的相位及相位差,進(jìn)而判斷是否存在接地故障及接地故障點(diǎn)。
本裝置由信號(hào)發(fā)生器、信號(hào)接收器和信號(hào)采集器(卡鉗)三部分組成。在查找直流系統(tǒng)故障時(shí),三者須同時(shí)配合使用。
本信號(hào)發(fā)生器不采用傳統(tǒng)的LC或RC的振蕩電路,而采用全新的數(shù)字技術(shù),因而具有信號(hào)穩(wěn)定的特點(diǎn)。該信號(hào)發(fā)生器由單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)放大濾波電路、功率放大及隔直電路、輸出反饋及保護(hù)等部分組成,其實(shí)現(xiàn)原理圖如下:
信號(hào)發(fā)生器原理圖 信號(hào)接收器原理圖 3、技術(shù)指標(biāo)(LYDCS-3000直流接地故障儀測(cè)試速度大大提高)
1、信號(hào)發(fā)生器
輸出信號(hào)頻率:2.5Hz
信號(hào)空載輸出電壓:±20V±5%
信號(hào)電壓幅值偏差:<5%
信號(hào)短路輸出電流:≤80mA
輸出口抗沖擊能力:400V直流沖擊
電源電壓:AC220V±10%
電壓頻率:50Hz±5%
輸入保險(xiǎn):200mA
*大功率:3W
體積:300mm×270mm×200mm
2、信號(hào)接收器
信號(hào)電流檢測(cè)靈敏度:0.5mA
信號(hào)發(fā)生器阻抗:40KW
*大輸出電流:2.5毫安
接收器顯示:數(shù)字0-19
體積:210mm×100mm×32mm
A鉗口尺寸:Φ50mm
B鉗口尺寸:Φ7mm×9mm
3、整機(jī)
檢測(cè)*大接地電阻:300KΩ
檢測(cè)*大電容:20μF
接地電阻測(cè)量精度:0-4.5KΩ 偏差≤0.5KΩ
接地電容檢測(cè)范圍:3-60uF
接地電容測(cè)量精度:3-10uF 偏差≤1uF 4、結(jié)構(gòu)(LYDCS-3000直流接地故障儀測(cè)試速度大大提高)
1、整機(jī)構(gòu)成
①信號(hào)發(fā)生器 ②信號(hào)接收器 ③A鉗(大鉗) ④B鉗(小鉗) ⑤信號(hào)輸出線 ⑥電源線
2、信號(hào)發(fā)生器(見(jiàn)圖1)
圖1 信號(hào)發(fā)生器面板圖示意圖 【電源輸入】:信號(hào)發(fā)生器工作時(shí)需要外接AC220V電源,該電源插座下部方框內(nèi)有一保險(xiǎn)絲(2A)。
【電源開(kāi)關(guān)】:開(kāi)機(jī)時(shí)將開(kāi)關(guān)標(biāo)有“I"的一端按下,關(guān)機(jī)時(shí)將另一端標(biāo)有“O"的一端按下。
【輸出指示】:打開(kāi)電源后信號(hào)發(fā)生器即開(kāi)始輸出信號(hào),信號(hào)輸出正常時(shí),輸出指示燈會(huì)閃爍,表示有正常低頻電壓輸出。
【信號(hào)輸出】:信號(hào)輸出口。使用時(shí)插入輸出引線,通過(guò)其輸出信號(hào)。
信號(hào)發(fā)生器的接入:
信號(hào)輸出引線插入信號(hào)發(fā)生器,紅夾夾母線,黑夾接地線。確定信號(hào)發(fā)生器正確接好后,打開(kāi)信號(hào)發(fā)生器電源開(kāi)關(guān)。
根據(jù)直流系統(tǒng)接地故障的情況,將信號(hào)發(fā)生器接到靠近蓄電池輸出端的母線和地線上。已檢測(cè)到有接地但回路走向較遠(yuǎn)的支路,為提高檢測(cè)精度,可把信號(hào)發(fā)生器接在離故障區(qū)域更近的支路始端的直流保險(xiǎn)出口處,或回路下面的直流小母線上。檢測(cè)時(shí),應(yīng)使信號(hào)發(fā)生器始終接在直流支路的電源端,而故障檢測(cè)器和鉗表始終在直流支路的負(fù)荷端進(jìn)行檢測(cè)。
3、信號(hào)接收器
信號(hào)接收器面板(見(jiàn)圖2)
圖2 信號(hào)接收器面板圖 【A鉗接口】:接標(biāo)記為“A"的接收鉗,此鉗為大鉗。
【B鉗接口】:接標(biāo)記為“B"的接收鉗,此鉗為小鉗。
【液晶屏】:點(diǎn)陣式液晶顯示器。
【電源開(kāi)關(guān)】:開(kāi)機(jī)或者關(guān)機(jī)均按“ON/OFF"鍵。
信號(hào)接收器的使用:
用卡鉗分別鉗在與故障母線相聯(lián)的各個(gè)主回路上,并分別看液晶顯示器顯示情況。絕緣值由低到高用0-19顯示,01表示絕緣較差,19表示絕緣良好。當(dāng)液晶顯示器顯示一較低的數(shù)值時(shí),便可確定故障出現(xiàn)在此主回路上,然后再將卡鉗分別測(cè)與故障主回路相聯(lián)的各分支路,通過(guò)液晶顯示器狀態(tài)確定故障支路,依次類推,用同樣的方法便可找到*終的故障支路。
檢測(cè)出接地支路后,對(duì)具體接地故障點(diǎn)進(jìn)行定位檢測(cè)。用戶在檢測(cè)時(shí),可以采取二分法進(jìn)行故障區(qū)域的檢測(cè)定位。在每次檢測(cè)后,故障區(qū)域均按二分取點(diǎn)方式進(jìn)行下一次的檢測(cè)定位,以便迅速地檢測(cè)出具體的接地故障點(diǎn);假設(shè)在A處檢測(cè)時(shí)有接地狀況,在B處檢測(cè)時(shí)沒(méi)有接地狀況,就可以判斷接地故障點(diǎn)在A-B之間。同時(shí)可根據(jù)饋線電纜走向和設(shè)備連接情況,對(duì)故障支路的各個(gè)饋線入口分別進(jìn)行檢測(cè),找出故障支路,進(jìn)一步將故障定位。
本儀器所配卡鉗可用來(lái)測(cè)量母線上的電流、饋線上的電流,其靈敏度很高。由于其靈敏度高,在手拿卡鉗抖動(dòng)時(shí),可能因磁通變化而造成故障檢測(cè)儀顯示數(shù)據(jù)不穩(wěn)定。因此,測(cè)量時(shí)應(yīng)盡量拿穩(wěn)卡鉗或鉗住饋線后松開(kāi)手,讓它固定在測(cè)試位置,直到測(cè)量到穩(wěn)定的數(shù)據(jù)為止。
4、信號(hào)輸出線
紅色引線接故障母線端。黑色引線接地。紅色插頭插入信號(hào)發(fā)生器的“L"端,黑色插入“" 圖3 信號(hào)輸出線示意圖 5、注意事項(xiàng)
由于裝置是精密儀器,在運(yùn)輸、使用和存放時(shí)要小心輕放,各部件要防止摔、跌等強(qiáng)烈震動(dòng)。
信號(hào)源應(yīng)加在故障母線和地上。
本儀器鉗型卡鉗只能卡直流回路不能卡交流回路。
當(dāng)各個(gè)支路都無(wú)明顯接地時(shí),應(yīng)注意接地點(diǎn)是否在供電部分,例如蓄電池、充電機(jī)等部位。
在檢測(cè)過(guò)程中,鉗表和信號(hào)接收器不用時(shí)請(qǐng)關(guān)閉電源,以延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間。
信號(hào)接收器電量不足時(shí),應(yīng)及時(shí)更換電池,以提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。
由于鉗表的靈敏度很高,檢測(cè)時(shí)不要用手握鉗表,應(yīng)讓鉗表處于靜止?fàn)顟B(tài),以免影響檢測(cè)準(zhǔn)確度。
歷時(shí)10余年,我們?cè)趪?guó)際上創(chuàng)造了了模塊化多電平的新一代UPFC技術(shù),研制了《統(tǒng)一潮流控制器工程設(shè)計(jì)導(dǎo)則》等10項(xiàng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)了UPFC技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用推廣,建成南京西環(huán)網(wǎng)UPFC等工程。
新一代UPFC技術(shù)代表了當(dāng)前潮流控制的最高技術(shù)水平,具有國(guó)際推廣前景。然而,技術(shù)在國(guó)際推廣過(guò)程中遇到一系列問(wèn)題,諸如國(guó)外同行對(duì)模塊化多電平UPFC技術(shù)的原理、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和應(yīng)用情況不了解;*技術(shù)的國(guó)際推廣應(yīng)用需要配套的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),但新一代UPFC的國(guó)際應(yīng)用無(wú)相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)可遵循;智能裝備相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)編制形成統(tǒng)一意見(jiàn)難度大等。
為此,我們編寫了相關(guān)英文專著,由國(guó)際很有名的出版機(jī)構(gòu)愛(ài)思唯爾出版發(fā)行。專著的發(fā)行增強(qiáng)了新一代UPFC技術(shù)的國(guó)際影響力。同時(shí),我們借助國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)、國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)舉辦了9場(chǎng)新一代UPFC技術(shù)的國(guó)際研討會(huì)與專題報(bào)告會(huì),向各國(guó)與會(huì)代表介紹了新一代UPFC技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用成效,獲得了廣泛共識(shí)。我們還基于新一代UPFC技術(shù),在IEC、IEEE牽頭成立了UPFC標(biāo)準(zhǔn)工作組,主導(dǎo)編制IEC標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)、IEEE標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng),將我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)UPFC技術(shù)原則推向國(guó)際,助力我國(guó)*UPFC技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和裝備“走出去"目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。依托標(biāo)準(zhǔn)研制的UPFC技術(shù)產(chǎn)品已在全國(guó)25個(gè)省份的電網(wǎng)投用,并出口至北美、東南亞。
2020年10月,UPFC系列標(biāo)準(zhǔn)作為唯依的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)榮獲2020年度中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新貢獻(xiàn)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。這既是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理機(jī)構(gòu)、有關(guān)專家和社會(huì)各界對(duì)UPFC自主創(chuàng)新成果的肯定,同時(shí)也是對(duì)國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在帶領(lǐng)重要產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展中所起的作用的認(rèn)可。
新一代UPFC技術(shù)成果是一個(gè)新起點(diǎn)。新型電力系統(tǒng)發(fā)展背景下,電網(wǎng)出現(xiàn)了廣泛的潮流控制需求和更豐富的潮流控制場(chǎng)景。目前,我們正在研發(fā)經(jīng)濟(jì)緊湊的可控移相器技術(shù)、裝備和標(biāo)準(zhǔn),與新一代UPFC技術(shù)形成應(yīng)用場(chǎng)景互補(bǔ),以滿足負(fù)荷密集地區(qū)電網(wǎng)廣泛的潮流控制需求,支撐新型電力系統(tǒng)發(fā)展。
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