一种含光伏接入的火电厂6kV厂用母线切换与保护系统及方法与流程

本技术属于电力系统，具体涉及一种含光伏接入的火电厂6kv厂用母线切换与保护系统及方法。

背景技术：

1、随着新能源发电技术的快速发展，大功率光伏发电系统接入火电厂厂用母线实现自发自用已成为火电厂节能降耗、绿色转型的重要途径。将大功率光伏直接接入火电厂厂用高压母线，无需新建主变压器、输电线路及储能设备，可节省投资，同时能借助火电机组的agc、avc调度系统弥补光伏发电波动性大的缺点，实现光伏的稳定高效发电。

2、现有技术仅将光伏发电系统经逆变器、箱变直接接入厂用母线，完全沿用火电厂原有的电源切换装置和继电保护逻辑，未针对光伏固有特性做针对性改造。存在以下问题：原快切装置无光伏联跳逻辑，光伏自带孤岛保护存在时延且可能拒动，易形成电力孤岛引发母线参数漂移，导致切换失败，威胁大容量火电机组安全；光伏短路电流仅为额定值的1.2~1.5倍，远低于火电电源，现有母线保护不联跳光伏开关，母线短路时光伏可能持续向故障点供电，扩大事故；接线架构存在安全隐患且运行不灵活，无进线开关闭锁装置易引发误合闸，且无法实现光伏跨母线切换，易违反自发自用、不能上网的并网协议。

3、因此亟需开发一种能够有效解决上述问题的技术方案，保障光伏与火电机组的安全稳定运行。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种含光伏接入的火电厂6kv厂用母线切换与保护系统及方法，解决大功率光伏接入火电厂6kv厂用母线后存在的孤岛效应影响电源切换、保护灵敏度不足的问题，实现光伏与火力发电的安全经济融合。

2、第一方面，本技术实施例提供一种含光伏接入的火电厂6kv厂用母线切换与保护系统，所述系统包括：

3、光伏发电模块，包括带孤岛保护的逆变器和箱变组，所述逆变器包括第一逆变器和第二逆变器，箱变包括第一光伏箱变组和第二光伏箱变组，第一逆变器与第一光伏箱变组连接，第二逆变器与第二光伏箱变组连接；

4、6kv厂用母线模块，包含第一6kv母线、第二6kv母线、第一6kv光伏进线开关、第二6kv光伏进线开关、第三6kv光伏进线开关和第四6kv光伏进线开关，所述第一光伏箱变组通过第一6kv光伏进线开关接入第一6kv母线，所述第二光伏箱变组通过第二6kv光伏进线开关接入第一6kv母线，所述第一光伏箱变组还通过第三6kv光伏进线开关接入第二6kv母线，所述第二光伏箱变组还通过第四6kv光伏进线开关接入第二6kv母线；

5、电源模块，所述电源模块用于为第一6kv母线、第二6kv母线提供双路切换的工作与备用供电；

6、保护与切换模块，包括第一母线快切装置、第二母线快切装置和发变组保护控制器，所述第一母线快切装置用于第一6kv母线的电源切换，所述第二母线快切装置用于第二6kv母线的电源切换，所述发变组保护控制器用于检测到故障或异常时快速跳闸对应开关；

7、闭锁装置，分别设置在第一6kv母线的第一光伏进线开关、第二光伏进线开关之间以及第二6kv母线的第三光伏进线开关、第四光伏进线开关之间，所述闭锁装置用于防止同一母线的两台光伏进线开关同时合闸。

8、进一步地，所述电源模块包括发变组、启备变、第一工作电源开关、第二工作电源开关、第一备用电源开关和第二备用电源开关；

9、所述发变组包括高厂变和发电机，所述发变组的一次侧与6kv厂用母线模块连接，所述发变组的二次侧与发变组保护控制器连接；

10、其中，所述高厂变通过第一工作电源开关连接至第一6kv母线，所述高厂变通过第二工作电源开关连接至第二6kv母线，所述启备变通过第一备用电源开关连接至第一6kv母线，所述启备变通过第二备用电源开关连接至第二6kv母线。

11、进一步地，所述发变组保护控制器包括发变组保护控制器a、发变组保护控制器b和发变组保护控制器c，所述发变组保护控制器用于监测发变组及厂用母线的运行状态，检测到故障时快速跳闸对应开关并隔离故障；

12、所述发变组保护控制器a、发变组保护控制器b、发变组保护控制器c以及第一母线快切装置、第二母线快切装置内均增设光伏进线开关跳闸二次回路；

13、所述发变组保护控制器a和发变组保护控制器b的光伏进线开关跳闸二次回路同时用于事故切换和母线保护的联跳操作，所述发变组保护控制器c的光伏进线开关跳闸二次回路仅用于事故切换时的跳闸操作；

14、所述第一母线快切装置和第二母线快切装置的光伏进线开关跳闸二次回路同时用于事故切换和不正常切换时的6kv光伏进线开关跳闸操作。

15、进一步地，发变组保护控制器的光伏进线开关跳闸二次回路配置为：

16、当发变组跳闸保护动作时，在向对应母线的工作电源开关发送跳闸信号的同时，向该母线的所有6kv光伏进线开关发送跳闸信号；

17、第一母线快切装置、第二母线快切装置的光伏进线开关跳闸二次回路配置为：

18、在接收到发变组跳闸保护动作信号后，同步向对应母线的工作电源开关和所有6kv光伏进线开关发送跳闸信号，待工作电源开关和所有6kv光伏进线开关均确认分闸且切换条件满足后，闭合对应母线的备用电源开关。

19、进一步地，所述第一母线快切装置和第二母线快切装置包括事故切换模块、不正常切换模块、正常手动切换模块和母线保护模块；

20、所述事故切换模块用于在接收到发变组跳闸保护动作信号时，同时输出工作电源开关跳闸信号和6kv光伏进线开关跳闸信号，并在两路电源开关均分闸后判断切换条件，满足时输出备用电源开关合闸信号；

21、所述不正常切换模块用于在接收到工作电源开关偷跳信号或母线失压信号时，确认工作电源开关分闸状态，同时输出6kv光伏进线开关跳闸信号，并在光伏进线开关分闸后判断切换条件，满足时输出备用电源开关合闸信号；

22、所述正常手动切换模块用于在接收到手动切换指令时，判断母线当前供电类型，若为启备变供电则禁止投运该母线光伏，若需切换至启备变供电则先输出光伏切换或停运指令；

23、所述母线保护模块用于在接收到母线短路故障信号时，输出工作电源开关跳闸信号和6kv光伏进线开关跳闸信号，同时闭锁母线快切装置的所有合闸输出。

24、第二方面，本技术实施例还提供一种含光伏接入的火电厂6kv厂用母线切换与保护方法，所述方法包括：

25、s1.将大功率光伏系统通过带孤岛保护的逆变器、箱变组成两个光伏箱变组，每个光伏箱变组并接两台6kv光伏进线开关，分别接入主厂房公用第一6kv厂用母线和第二6kv厂用母线，设置两台6kv光伏进线开关的闭锁装置，使其不能同时合闸运行；

26、s2.实时检测6kv厂用母线的运行状态、电源供电类型以及保护装置动作信号；

27、s3.当检测到发变组跳闸保护动作信号时，启动母线快切装置，同时跳闸母线工作电源开关和该母线所接的所有6kv光伏进线开关，待两路电源开关均确在分闸位且切换条件满足后，合上备用电源开关完成事故切换；

28、s4.当检测到母线工作电源开关偷跳或母线失压信号时，母线快切装置确认工作电源开关在分闸位或跳闸工作电源开关并确认在分闸位，同时跳闸该母线所接的所有6kv光伏进线开关，待光伏进线开关确在分闸位且切换条件满足后，合上备用电源开关完成不正常切换；

29、s5.若母线由高厂变供电则投运该母线光伏，若母线需切至启备变供电，先将该母线光伏切至另一由高厂变供电的母线运行，若另一母线也由启备变供电则将光伏全部停运，完成母线电源正常手动切换；

30、s6.当高厂变供电时检测到母线短路故障信号，母线保护动作跳闸工作电源开关，同时联跳该母线所接的所有6kv光伏进线开关，并闭锁母线快切装置，完成母线保护。

31、进一步地，步骤s3中，在发变组保护控制器a、发变组保护控制器b和发变组保护控制器c及对应机组6kv母线的第一母线快切装置、第二母线快切装置中均增设光伏进线开关跳闸二次回路。

32、进一步地，步骤s3中，母线快切装置的切换条件包括快速切换条件、同期捕捉切换条件和残压切换条件，三种条件按顺序逐次进行判断，若转入残压切换预设时间内仍未满足切换条件，母线快切装置自动退出切换流程。

33、进一步地，步骤s4中，所述跳闸该母线所接的所有光伏进线开关的步骤中，的二次回路与步骤s3中在母线快切装置增设的光伏进线开关跳闸二次回路共用。

34、进一步地，步骤s6中，联跳光伏进线开关的功能在发变组保护控制器a、发变组保护控制器b实现，且与步骤s3中在发发变组保护控制器a、发变组保护控制器b增设的跳闸二次回路共用。

35、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

36、采用双光伏箱变组双母线双进线开关的接线结构，实现光伏电源在两条6kv厂用母线间的灵活投切与运行方式调整，既为后续快速切除光伏电源、消除孤岛效应提供了硬件基础，又能在母线切换至启备变供电时，将光伏转移至另一由高厂变供电的母线运行；在同一母线的两台光伏进线开关间设置专用闭锁装置，杜绝两台光伏进线开关同时合闸的误操作，避免由此引发的环流、短路等电气事故；集成了包含母线快切装置与发变组保护控制器的保护与切换基础架构，增设光伏联跳逻辑，解决光伏保护灵敏度不足问题，能够有效保障大容量火电机组及厂用电系统的安全稳定运行。