范麗 曹銳

摘 要：隨著油田并網(wǎng)伴生氣發(fā)電站數(shù)量的增多，對油田電網(wǎng)的沖擊也在逐漸變大。文中提出一種并網(wǎng)發(fā)電戶外綜合控制裝置，在油田配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中實現(xiàn)對并網(wǎng)發(fā)電機組低功率因數(shù)控制/告警、有功和無功計量、斷路器位置檢測、儲能狀態(tài)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(wǎng)的供電質量和供電穩(wěn)定性。

關鍵詞：伴生氣發(fā)電;并網(wǎng)發(fā)電;功率因數(shù);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(fā)展，伴生氣發(fā)電并入油田電網(wǎng)的情況呈遞增趨勢。由于伴生氣發(fā)電站容量小、位置分散、監(jiān)控設備落后等特點，隨著大量伴生氣發(fā)電站的接入，給油田電網(wǎng)正常供電帶來了較大影響。部分發(fā)電機組由于參數(shù)設置不當造成油田電網(wǎng)供電線路無功功率過高、功率因數(shù)低下的情況，對原有的電網(wǎng)潮流，系統(tǒng)的線路電壓、損耗等影響較大，直接影響到油田電網(wǎng)的經(jīng)濟安全運行。同時，由于伴生氣發(fā)電機組出口電壓與頻率的不穩(wěn)定性增加了油田電力系統(tǒng)的運行風險，并且在降低系統(tǒng)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(wǎng)中并網(wǎng)的發(fā)電機組運行狀態(tài)進行監(jiān)控，監(jiān)測發(fā)電機組的功率因數(shù)等數(shù)據(jù)，當無功功率無法滿足時應與電網(wǎng)解列運行，同時可以有效對并網(wǎng)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(wěn)定性。

1 并網(wǎng)發(fā)電戶外綜合控制器設計

1.1 技術選型

針對油田電網(wǎng)的運行特點，并網(wǎng)發(fā)電戶外綜合控制器需具備對發(fā)電機組低功率因數(shù)控制/告警、有功和無功計量、斷路器位置檢測、儲能狀態(tài)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(wǎng)發(fā)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(shù)：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(yōu)質硅鋼繞制，具體參數(shù)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(wǎng)通通信模塊。

控制室安裝控制終端、通信終端和后備電源?？蓹z測三相電流以及三相電壓，具備低功率因數(shù)控制、斷路器位置檢測、儲能狀態(tài)檢測、過流、速斷以及零序保護功能，可與配網(wǎng)主站進行通信，上行規(guī)約滿足DL/T 634.5101規(guī)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(xiàn)電能量、電能質量數(shù)據(jù)的自動周期采集、數(shù)據(jù)補測以及參數(shù)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(tǒng)。

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?？刂蒲b置能采樣線路電流、電壓（組合互感器提供采樣）等技術數(shù)據(jù);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?？刂蒲b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(fā)電機組功率因數(shù)不達標（大于0.8）可投跳/投信，發(fā)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(fā)電分支進行了調試安裝，目前可遠程監(jiān)控自發(fā)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(shù)（cos φ）、頻率（f）、電池電壓等11項遙測數(shù)據(jù)。經(jīng)現(xiàn)場核對，實時數(shù)據(jù)正確率100%，遙控成功率100%，每日發(fā)電量及電表底數(shù)可上傳至主站。油田并網(wǎng)發(fā)電控制計量裝置使用后，利用力率保護功能對伴生氣發(fā)電功率因數(shù)控制取得顯著效果。

力率保護投入前后功率因數(shù)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(shù)>定值2（0.9）時長約為1 400 min（23.3 h），不符合規(guī)定要求。

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

3 結 語

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

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