并網發電戶外綜合控制器研究應用

范麗 曹銳

摘 要：隨著油田并網伴生氣發電站數量的增多，對油田電網的沖擊也在逐漸變大。文中提出一種并網發電戶外綜合控制裝置，在油田配網自動化系統中實現對并網發電機組低功率因數控制/告警、有功和無功計量、斷路器位置檢測、儲能狀態檢測、過流、速斷保護告警、零序保護告警等功能，以提高油田配電網的供電質量和供電穩定性。

關鍵詞：伴生氣發電;并網發電;功率因數;保護告警;真空斷路器;無功計量

中圖分類號：TP368.4文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2020）10-0-02

0 引 言

隨著油田二次加快發展，伴生氣發電并入油田電網的情況呈遞增趨勢。由于伴生氣發電站容量小、位置分散、監控設備落后等特點，隨著大量伴生氣發電站的接入，給油田電網正常供電帶來了較大影響。部分發電機組由于參數設置不當造成油田電網供電線路無功功率過高、功率因數低下的情況，對原有的電網潮流，系統的線路電壓、損耗等影響較大，直接影響到油田電網的經濟安全運行。同時，由于伴生氣發電機組出口電壓與頻率的不穩定性增加了油田電力系統的運行風險，并且在降低系統供電質量的同時也易造成停電事故[1]。

因此，有必要對油田電網中并網的發電機組運行狀態進行監控，監測發電機組的功率因數等數據，當無功功率無法滿足時應與電網解列運行，同時可以有效對并網機組電量進行計量，從而保證配電線路的供電質量和運行穩定性。

1 并網發電戶外綜合控制器設計

1.1 技術選型

針對油田電網的運行特點，并網發電戶外綜合控制器需具備對發電機組低功率因數控制/告警、有功和無功計量、斷路器位置檢測、儲能狀態檢測、過流、速斷保護告警、零序保護告警、電量采集等功能，裝置考慮利用斷路器智能控制技術和電能量遠程采集技術進行設計。

1.2 結構設計

并網發電戶外綜合控制器由真空斷路器、組合互感器、智能控制箱及二次控制電纜、安裝支架組成。

（1）斷路器

斷路器采用真空滅弧室滅弧，其三相共箱式斷路器的開關本體、主回路及二次元器件、操作機構均置于充滿SF6氣體的密封箱內。電流互感器配置：內置三相式CT，一只零序互感器;在斷路器壽命周期內免維護，并具有防爆功能。電流互感器變比參數：電流互感器變比為300/5 A，5P10，10 V·A，零序CT 20/1。

（2）組合互感器

采用全絕緣式組合互感器，將硅橡膠材質作為絕緣材料，電壓互感器鐵芯采用優質硅鋼繞制，具體參數見表1、表2所列。

（3）智能控制箱

智能控制箱由控制室和計量室組成，控制箱與互感器之間通過計量電纜和控制電纜連接，采用4G全網通通信模塊。

控制室安裝控制終端、通信終端和后備電源。可檢測三相電流以及三相電壓，具備低功率因數控制、斷路器位置檢測、儲能狀態檢測、過流、速斷以及零序保護功能，可與配網主站進行通信，上行規約滿足DL/T 634.5101規約。同時安裝控制終端和后備電源，在線路斷電時可自動切換至后備電源，保證在48 h內能夠對斷路器進行合分操作。

計量室內安裝計量表計、采集終端和后備電源。計量電壓、電流采樣以及采集終端工作電源由組合互感器提供，計量電纜直接進入控制箱接到計量專用接線盒。采集終端實現電能量、電能質量數據的自動周期采集、數據補測以及參數下裝等功能，線路斷電時，采集終端能夠通過終端自帶電池與主站保持通信，并將斷電時間上傳至主站系統。

1.3 裝置功能

控制裝置具有過流、速斷保護、零序電流保護、力率保護、缺相保護等功能;控制裝置中應同時具備保護告警和跳閘功能。控制裝置能采樣線路電流、電壓（組合互感器提供采樣）等技術數據;能采樣斷路器的分合位置、交流失電、電池欠壓、儲能、裝置故障及過流、速斷動作、接地告警等遙信量。控制裝置輸入信號有：電流互感器內置3只CT，1只零序CT，輸入A，B，C三相保護電流和零序電流，AC 220 V交流電源、儲能信號、分合閘信號。

當伴生氣發電機組功率因數不達標（大于0.8）可投跳/投信，發生內部故障時，可通過過流、速斷保護、零序電流保護、缺相保護投跳/投信，投信時需要手動遙控跳閘。

2 應用情況

通過在郝陽變HY6-51-1-2，HY8-61-22兩處自發電分支進行了調試安裝，目前可遠程監控自發電三相電流（Ia，Ib，Ic）、零序電流（I0）、線電壓（Uab，Ubc）、有功（P）、無功（Q）、功率因數（cos φ）、頻率（f）、電池電壓等11項遙測數據。經現場核對，實時數據正確率100%，遙控成功率100%，每日發電量及電表底數可上傳至主站。油田并網發電控制計量裝置使用后，利用力率保護功能對伴生氣發電功率因數控制取得顯著效果。

力率保護投入前后功率因數如圖1、圖2所示。

由圖1可知，2019年4月6日—26日期間，日功率因數>定值2（0.9）時長約為1 400 min（23.3 h），不符合規定要求。

由圖2可知，通過對伴生氣發電站運行數據的監控分析，在力率保護投入后，日功率因數<定值1（0.8）時長約為1 440 min（24 h），日功率因數>定值2（0.9）時長為0，符合規定要求。

3 結 語

并網伴生氣發電功率因數過高，將導致油田配電線路功率因數整體降低，直接影響到油田電網的安全運行。并網發電戶外綜合控制器的應用，能夠實時監控并網發電機的運行狀態，對并網機組發電量進行計量，并且對并網發電機組進行遠程自動控制，快速切除存在故障的伴生氣發電點，提高線路的功率因數，保障電網的供電質量和供電穩定性，是提高并網發電管理效率的有效途徑。

參考文獻

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