對(duì)電力配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)分析

摘要:基于配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)的配電自動(dòng)化系統(tǒng)，解決了以往在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)存在的問(wèn)題。故障狀態(tài)差動(dòng)保護(hù)方法簡(jiǎn)單，可廣泛應(yīng)用于城鄉(xiāng)配電網(wǎng)，改變了傳統(tǒng)保護(hù)應(yīng)用于復(fù)雜配電網(wǎng)，難于同時(shí)滿足的繼電保護(hù)可靠性和選擇性的缺陷，可以提高配電系統(tǒng)可靠性。

關(guān)鍵詞:配電網(wǎng);自動(dòng)化;繼電保護(hù)

1 當(dāng)前我國(guó)應(yīng)用的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)主要有兩種:

1.1 集中智能式

立足于事故發(fā)生后的故障隔離和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu);隔離、重構(gòu)的判斷和處理集中在配網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng);隔離和重構(gòu)的瞬間系統(tǒng)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的依賴性極強(qiáng);終端設(shè)備的主要功能是采集配電系統(tǒng)的電參數(shù)，但缺少就地控制措施。由于受客觀條件和技術(shù)手段的制約，這一代集中智能式配網(wǎng)自動(dòng)化沒能發(fā)揮預(yù)期的作用。

1.2 分散智能(重合器與分段器配合)方式

采用具有開斷與關(guān)合短路電流能力的重合器作為饋線分段開關(guān)，重合器重合次數(shù)和保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間可以整定，通過(guò)重合器的時(shí)序配合來(lái)實(shí)現(xiàn)饋線故障自動(dòng)隔離、自動(dòng)恢復(fù)非故障區(qū)供電的功能。采用重合器組實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化功能，不需要通信手段。利用重合器本身切斷故障電流的能力，實(shí)現(xiàn)故障就地隔離，避免了因某段故障導(dǎo)致全線路停電的情況，同時(shí)也減少變電站出線斷路器動(dòng)作次數(shù)。

缺點(diǎn)主要是:當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生永久故障時(shí)，為選擇并隔離故障點(diǎn)，對(duì)配電系統(tǒng)多次沖擊，不僅造成線路老化，對(duì)配電系統(tǒng)造成的擾動(dòng)在某些情況下也是不能允許的。

2 繼電保護(hù)分析

由于現(xiàn)有配電網(wǎng)自動(dòng)化方法均存在問(wèn)題，近兩年來(lái)，國(guó)內(nèi)供電部門從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面，重新評(píng)價(jià)當(dāng)前應(yīng)用的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，期盼更優(yōu)越的配網(wǎng)自動(dòng)化模式和更先進(jìn)的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)。因此，研究配電網(wǎng)新技術(shù)，提高供電可靠性、提高電能質(zhì)量是十分緊迫的任務(wù)。根據(jù)配電網(wǎng)的復(fù)雜性特點(diǎn)，靠傳統(tǒng)保護(hù)方式實(shí)現(xiàn)線路保護(hù)的可靠性和選擇性、靈敏性是很難實(shí)現(xiàn)的。

提出就地保護(hù)和遠(yuǎn)方保護(hù)相結(jié)合的配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)迅速定位并快速切除故障?；谂潆娋W(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)的方法，輔以遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)、監(jiān)控手段可以實(shí)現(xiàn)較理想的配電網(wǎng)自動(dòng)化。配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)內(nèi)容包括:

包含階段式保護(hù)、縱聯(lián)式保護(hù)、故障狀態(tài)差動(dòng)保護(hù)、遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)和遠(yuǎn)方備用電源自動(dòng)投入功能的配電網(wǎng)控制終端;

因地制宜的、適用的通信通道;

可自動(dòng)適應(yīng)或在線修改保護(hù)方式和整定值的繼電保護(hù)系統(tǒng)。

本人結(jié)合近兩年在某地的實(shí)踐，以一個(gè)手拉手配電系統(tǒng)說(shuō)明簡(jiǎn)單的廣域繼電保護(hù)應(yīng)用情況。正常情況下:L1、L2、L3、L4線段由變電站A通過(guò)CB1供電;L5、L6、L7、L8線段由變電站B通供電;S4聯(lián)絡(luò)斷路器處于常開狀態(tài)。當(dāng)在斷路器S1和斷路器S2之間L2線段發(fā)生故障(非單相接地)，線路出口保護(hù)使斷路器CB1動(dòng)作，將故障線路切除，傳統(tǒng)的故障隔離和恢復(fù)供電的方法是通過(guò)重合器和分段器的配合，經(jīng)重合器多次重合實(shí)現(xiàn)的，該方法不依賴于通信。但是，由于重合器的多次重合，對(duì)配電系統(tǒng)造成的擾動(dòng)在某些情況下是不能接受的。

帶有配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)的智能化重合器，實(shí)現(xiàn)故障狀態(tài)差動(dòng)保護(hù)的基本原理如下:每個(gè)饋線分段開關(guān)采用智能重合器，每個(gè)智能重合器的智能單元中都設(shè)置一個(gè)故障狀態(tài)變量，來(lái)反映在線電流值是否越限。當(dāng)故障電流大于整定值即越限時(shí)，此故障狀態(tài)變量為1，否則為0。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，智能單元的故障態(tài)變量一旦變?yōu)?或線路失壓，則智能單元一端主動(dòng)把狀態(tài)變量、開關(guān)狀態(tài)及記錄信號(hào)通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式傳送給相鄰智能單元，經(jīng)智能單元判斷，識(shí)別故障區(qū)段，并自動(dòng)隔離故障和恢復(fù)非故障區(qū)段的供電。這種繼電保護(hù)功能稱為故障狀態(tài)差動(dòng)保護(hù)，可使配電網(wǎng)系統(tǒng)在故障時(shí)避免受多次沖擊，并能迅速恢復(fù)供電。

當(dāng)在開關(guān)S1和開關(guān)S2之間線路段L2發(fā)生故障(非單相接地)，由于故障電流，變電站A的線路保護(hù)使斷路器CB1動(dòng)作，將故障線路切除。裝設(shè)在S1處的智能單元檢測(cè)到故障電流，即故障狀態(tài)變量為1，而裝設(shè)在開關(guān)S2、S3處的智能單元沒有故障電流且失壓，經(jīng)過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，每個(gè)智能單元的故障狀態(tài)變量和相鄰智能單元主動(dòng)傳送來(lái)的故障狀態(tài)變量，經(jīng)過(guò)運(yùn)算來(lái)故障判斷，結(jié)果為1識(shí)別出該故障發(fā)生在S1與S2之間的L2線路段上，保護(hù)立即發(fā)出跳閘命令，快速跳開關(guān)S1和S2實(shí)現(xiàn)故障隔離;當(dāng)S1、S2的智能單元檢測(cè)到開關(guān)S1、S2處于斷開狀態(tài)時(shí)，兩智能單元主動(dòng)向出口斷路器CB1和聯(lián)絡(luò)開關(guān)S4傳送開關(guān)狀態(tài)量，CB1和S4分別收到S1、S2開關(guān)狀態(tài)量并確認(rèn)都為斷開狀態(tài)，則分別發(fā)出合上線路出口的斷路器和合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)S4完成向非故障區(qū)域恢復(fù)供電。

另外，智能化重合器具有階段式保護(hù)功能，當(dāng)上下級(jí)之間的短路電流能夠配合時(shí)，也可采用階段配合方式，同時(shí)可以選用方向鑒別。按照躲開某一點(diǎn)電流速斷保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作迅速;缺點(diǎn)是不可能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，保護(hù)范圍直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化很大，或者被保護(hù)線路的長(zhǎng)度很短時(shí)，速斷保護(hù)就可能沒有保護(hù)范圍。為了克服母線出口速斷保護(hù)的死區(qū)，各個(gè)饋線分段上的智能重合器具有帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過(guò)流保護(hù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)饋線分段之間的階段式保護(hù)功能。當(dāng)合上S3恢復(fù)A區(qū)供電時(shí)，如果變電站B的容量不足，廣域保護(hù)可以用遠(yuǎn)方聯(lián)切方式切除一部分不重要的負(fù)荷，以保證對(duì)重要負(fù)荷的連續(xù)供電。

同時(shí)當(dāng)變電站B向A區(qū)供電時(shí)，由于負(fù)荷電流增大，過(guò)電流保護(hù)定值需要進(jìn)行相應(yīng)的改變，廣域繼電保護(hù)可通過(guò)遠(yuǎn)方修改定值或自適應(yīng)改變定值的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)對(duì)通信通道的要求比較簡(jiǎn)單，既可采用優(yōu)質(zhì)的通信通道:光纖、導(dǎo)引線;也可因地制宜的使用公網(wǎng)GPRS、CDMA-1X等作為通信通道;即將推出的3G通信業(yè)務(wù)提供了更好的選擇。實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)時(shí)，電力部門可以根據(jù)企業(yè)的資金狀況分步投資，可以做到邊投資邊受益。最終完成基于配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)。

3 結(jié)論

近幾年來(lái)，許多國(guó)家的大城市相繼發(fā)生了大范圍停電事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失并對(duì)社會(huì)正常秩序造成嚴(yán)重影響。大城市的配電網(wǎng)可靠性因此受到很大的關(guān)注。對(duì)照世界上發(fā)生大面積停電的地區(qū)，我國(guó)電網(wǎng)也存在配電網(wǎng)網(wǎng)架薄弱，保護(hù)、控制措施與電網(wǎng)可靠性要求不適應(yīng)等問(wèn)題。

提出配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)的概念，采用階段式保護(hù)、縱聯(lián)式保護(hù)、故障狀態(tài)差動(dòng)保護(hù)、遠(yuǎn)方跳閘、解裂及自動(dòng)適應(yīng)、動(dòng)態(tài)修改保護(hù)方式和整定值等措施，形成一個(gè)區(qū)域配電網(wǎng)的廣域繼電保護(hù)?；趶V域繼電保護(hù)的自動(dòng)化配電網(wǎng)，具有快速定位故障點(diǎn)、就地處理故障、減少系統(tǒng)沖擊、迅速恢復(fù)供電等優(yōu)點(diǎn)。