一种保证余能发电机组接入稳定性的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及余能发电及配电系统暂态稳定技术领域，尤其涉及一种中小型容量余 能发电机组以电压直配线方式接入系统时保证稳定性的方法。
【背景技术】
[0002 ]当余能电站接入电网后，因余能发电机组的容量一般均小于接入点负荷的容量， 所以余能发电属于"自发自用"；且余能发电机组必须要与系统联网运行，当接入点其它回 路发生故障时，由电网继电保护正确动作切除故障回路;此时，如果余能发电机组不能保持 稳定，则会与电网系统发生解裂，只有正确设置继电保护动作时间才能保证发电机组接入 系统的稳定性。
[0003] 目前，对于上述情况下余能发电机组能否保持暂态稳定国内外少有研究，余能发 电站并入系统后，使得原有电网系统的结构发生变化，由原来的单一送电方式改为双向供 电的模式，这样使得原有电网系统的继电保护灵敏性及选择性降低，给整定计算带来困难。 如果现有继电保护装置不能及时调整，那么很可能造成诸多问题，例如联络线故障，不能快 速切除等，从而导致余能发电机组失去稳定性。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种保证余能发电机组接入稳定性的方法，通过确定余能发电机组 暂态稳定与电网系统继电保护设置之间的关系，对继电保护设置进行修正，从而确保余能 发电机稳定可靠的接入电网系统。
[0005] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
[0006] -种保证余能发电机组接入稳定性的方法，包括如下步骤：
[0007] 1)系统电网的低压母线上并联有供电负荷、厂用电负荷与余能发电机，供电负荷 和厂用电负荷设有继电保护装置，当供电负荷或厂用电负荷发生故障时由继电保护装置切 除;此时，余能发电机接入系统的暂态稳定与继电保护动作的时间相关；
[0008] 2)余能发电机的暂态电势及电磁功率关系式为：
[0010] 式中发电机次暂态电势；
[0011] U-发电机端电压；
[0012] Xi-系统暂态电抗；
[0013] δ-功角；
[0014] 3)余能发电机的极限切除角和对应时间的关系式为：
[0016] 式中：δ"-极限切除角；
[0017] Pt-系统故障前发电机功率特性；
[0018] PiIM-系统故障时发电机功率特性；
[0019] Piiim-系统故障切除后发电机功率特性；
[0020] Sh--故障切除后的功角；
[0021]知一故障前运行功角；
[0022] 4)绘制的"角度一时间"曲线，找出极限切除角的对应时间，修正继电保护装置的 动作时间，使继电保护动作时间+断路器固有分闸时间 < 余能发电机极限切除角对应时间， 即可保证余能发电机接入系统的稳定性。
[0023] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0024] 基于对余能发电机组暂态稳定分析，研究余能发电机组接入电网系统后的暂态稳 定极限切除角及对应时间与电网系统继电保护之间的关系，对继电保护设置进行修正，确 保余能发电机组稳定可靠的接入系统。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明实施例中余能发电机组接入电网系统的一次系统图。
[0026] 图2是本发明实施例中继电保护配置图。
[0027] 图3是本发明实施例中阻抗元件计算图。
[0028] 图4是本发明实施例中功角-时间特性曲线图。
[0029] 图5是本发明实施例中与暂态稳定相关的继电保护配置图。
[0030] 图6是本发明实施例中经修正后的的继电保护配置图。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明：
[0032] 本发明一种保证余能发电机组接入稳定性的方法，包括如下步骤：
[0033] 1)系统电网的低压母线上并联有供电负荷、厂用电负荷与余能发电机，供电负荷 和厂用电负荷设有继电保护装置，当供电负荷或厂用电负荷发生故障时由继电保护装置切 除;此时，余能发电机接入系统的暂态稳定与继电保护动作的时间相关；
[0034] 2)余能发电机的暂态电势及电磁功率关系式为：
[0036] 式中：发电机次暂态电势；
[0037] U-发电机端电压；
[0038] X1-系统暂态电抗；
[0039] δ-功角；
[0040] 3)余能发电机的极限切除角和对应时间的关系式为：
[0042] 式中：δ"-极限切除角；
[0043] Pt-系统故障前发电机功率特性；
[0044] Ρπμ-系统故障时发电机功率特性；
[0045] PmM-系统故障切除后发电机功率特性；
[0046] 4)绘制的"角度一时间"曲线，找出极限切除角的对应时间，修正继电保护装置的 动作时间，使继电保护动作时间+断路器固有分闸时间 < 余能发电机极限切除角对应时间， 即可保证余能发电机接入系统的稳定性。
[0047] 以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具 体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特 别说明均为常规方法。
[0048]【实施例】
[0049] 新建一套干熄焦余能发电机组，余能发电机组的额定容量为25MW，并网点选择在 企业总降变电站的IOkV侧。总降变电站电压等级为66/10kV，设置有两台40MVA的主变，66kV 侧与IOkV侧的主结线型式均为单母线分段。
[0050] 总降变电站IOkV系统的原有设备的热稳定要求为31.5kA，3s，动稳定为80kA。总降 变电站66kV系统最大运行方式下的短路容量为1263MVA，最小运行方式下的短路容量为 413MVA。IOkV馈出线保护定值最大为新回收线，设置两段过电流保护，过流Π 段整定值 4400A，延时0.5s，过流ΙΠ 段整定值2200A，延时Is。IOkV馈出线保护定值最小为双翻线，设置 两段过电流保护，过流Π 段整定值1100A，延时0.5s，过流ΙΠ 段整定值360A，延时Is。
[0051 ] 发电站配电断路器为VB2PLUS-12型断路器，12kV，短时耐受电流40kA(4s)，峰值耐 受电流125kA，固有分闸时时间65ms，燃弧时间15ms，DC % = 52。
[0052]发电机额定转动惯量为9.7t .m2，暂态电抗为0.215，额定功率因数为0.8，运行功 率因数为0.95。
[0053]如图1所示，是本实施例中余能发电机组接入电网系统的一次系统图。如图2所示， 是本发明实施例中继电保护配置图。图中继电保护代码如下表所示：
[0055] 一、参数计算
[0056] 1、电网系统元件参数计算：
[0057] 如图3所示，是本电网系统中的阻抗元件计算图，各元件的阻抗标幺值计算如下： (基准值S j = 25MVA，Uj = 10 · 5kV)
[0058] 1)发电机电抗标幺值：
[0060] 式中：Sg--发电机额定容量MVA [00611 XM-发电机暂态电抗；
[0062] 2)电缆线路的电抗标幺值：
[0063]