乔军 唐林峰 莫迎冰 王璐 秦世旭 韦艳 葛春宏 于鑫
（广西桂林兴安供电局 广西兴安 541399）
摘要：针对小水电站并网，因低谷时本地负荷较小，大部分功率通过线路外送，导致无功分配不合理，区域电压偏高等一系列问题，提出了一种基于无线通信的小水电站电能质量监控系统，研制小水电站智能分界监控终端，实现小水电站出口的电压、频率等数据的监控和保护，解决上述问题，保护系统安全运行。
关键词：小水电站；无线通信；智能分界监控终端
国家正在大力提倡使用清洁新能源发电，保护自然环境，为了合理利用清洁水能源进行发电，各区域进行了集中大规模的小水电站的建设。由于用电低谷时本地负荷相对较小，因此大量功率需要外送，导致无功功率分配不合理，区域电压过高等一系列问题。针对上述问题，结合现场的情况，提出建设小水电站电能质量监控系统，安装小水电站智能分界监控终端，实现小水电站出口的电压、频率等数据的监控和保护，从而更好的保护系统安全运行。
1、背景介绍
兴安位于广西桂北山区，地处亚热带，气候温和，雨量充沛，境内多为山地，且地形地貌复杂而形成沟渠纵横，溪流密布，是我国水资源较丰富的区域之一。目前经兴安供电公司管辖小水电达51家，装机容量5.6271MW；其中35kV上网电站19家，装机容量3.5625MW；10kV上网电站32家，装机容量2.0646MW。主要经35kV或10kV电网上网。大量的剩余能源接入公网，其不合格的电能质量将会对公网的稳定运行带来冲击。
2、现场检查
2.1、故障情况
根据统计，丰水期间由于上网水电站发电，各变电站35kV和10kV系统电压分别超过额定值20%以上。由此，引起站用变电压过高，以及大网故障时，保护瞬间跳闸，造成小水电独网运行，出现过压、过频等情况，造成用户设备和变电站直流充电模块等电子设备烧坏，对电网的运行带来极大的安全隐患，造成了巨大的经济损失与社会影响。
3、问题分析
经过现场检查与后台大量数据分析，大规模的小水电站接入公网，低谷时本地负荷相对较小，大部分功率通过线路向外输送，导致无功分配不合理，区域电压偏高等一系列问题；具统计，35kV电压达到42.5kV；10kV电压达到12.5kV。由此，引起站用变电压过高，以及大网故障时，保护瞬间跳闸，造成小水电独网运行，出现过压、过频等情况，造成变电站直流充电模块、逆变电源等电子元件烧坏。
4、改造设想
为了解决目前存在的问题，计划研制基于4G无线通信的小水电站电能质量监控系统。它由小型后台监控系统、监控服务器、小水电智能分界监控终端、断路器、新能源电源系统组成。将具有4G通讯功能的小水电智能分界监控终端、断路器、新能源电源安装于主线与水电站分界处，实现小水电站并网电压、频率等保护，超出规定值发出告警信号至跳闸，从而保证用户设备和变电站内设备的安全稳定运行；系统架构图，见图1。
5、技术方案
5.1 小水电智能分界监控终端。将保护、监控合一设计，配网络通信接口，与后台监控系统通信，户外安装。装置具备遥信、遥测、遥控、通讯、故障检测等功能。
5.2 断路器选型。选用SF6柱上10kV断路器，参数为630A/12kV，配置PT、CT。
5.3 新能源电源系统。选用太阳能光伏电池板作为后备电源，配备24V蓄电池，当线路故障停电时，保证装置的正常运行。
5.4 后台监控系统
5.4.1 系统配置。包括系统服务器、工作站、安全通信设备（交换机、防火墙、无线路由器等组成）、显示器、打印机等。
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图1
6、通信方案
采用VPDN虚拟拨号专网方式，需向运营商申请VPN通道租赁。智能分界监控终端通过RJ45与4G通信模块连接，以SIM卡的方式联网。监控装置信息由无线路由器之后通过防火墙隔离，保证系统信息安全，之后再接入到后台监控系统中；。
7、系统建设
系统安装地点应用于千祥变电站。千祥站10kV上网电站共9家，在每个上网电站分支分界处安装各安装1套小水电智能分界监控终端、断路器以及新能源电源系统，建设小水电后台监控系统。
8、结语
通过对小水电站现场的调研发现，大规模的小水电站接入电力系统，负荷不平衡，造成电压、频率异常等问题；提出了一种基于无线通信的水电站电能质量监控系统的技术方案。实现了对小水电站运行工况更加可靠的监控保护，解决了区域线路电压偏高带来的设备故障与损坏的情况，有效保障了变电站设备与用户设备及电网安全可靠的运行。
作者简介：乔军（1964），男，汉，甘肃泾川人，高级技师， 大专学历，从事电力设备检修与维修技术管理工作；
唐林峰（1977），男，广西兴安人，变电检修技师，大专学历，从事电力设备检修工作；
莫迎冰（1982），男，广西兴安人，本科学历，从事电力调度专业；
王璐（1992），女，广西兴安人，本科学历，从事电力设备检修工作；
秦世旭（1976），男，广西兴安人，本科学历，从事电力设备检修工作；
韦艳（1982），女，广西柳州市人，本科学历，从事电力设备计量统计工作；
葛春宏（1993），男，广西兴安人，本科学历，从事电力设备检修工作；
于鑫（1996），男，广西资源人，本科学历，从事电力设备检修工作；
论文作者:乔军,唐林峰,莫迎冰,王璐,秦世旭,韦艳,葛春宏
论文发表刊物:《云南电业》2019年8期
论文发表时间:2020/1/3
标签：电站论文; 兴安论文; 分界论文; 小水论文; 电压论文; 监控系统论文; 终端论文; 《云南电业》2019年8期论文;