配網(wǎng)線路饋線自動化的實施

白強

【摘要】：該文通過敘述基于“電壓型”開關(guān)和“電流型”開關(guān)饋線自動化系統(tǒng)的工作原理，指出此兩種饋線自動化系統(tǒng)的優(yōu)點和不足，提出將“電壓型”開關(guān)和“電流型”開關(guān)按實際情況組合在一起，組成的饋線自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，且易于實施，在現(xiàn)階段應(yīng)用在配網(wǎng)線路上具有重要的現(xiàn)實意義。

【關(guān)健詞】：饋線自動化、故障判斷、故障隔離

配電自動化是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化的必然趨勢，其主要意義在于：當配網(wǎng)發(fā)生故障時，迅速查出故障區(qū)段，快速隔離故障區(qū)段，及時自動恢復(fù)非故障區(qū)域用戶的供電，因此縮短了對用戶的停電時間，減少停電面積，提高供電可靠性。

1 .基于“電壓型”開關(guān)的饋線自動化系統(tǒng)

基于“電壓型”開關(guān)的饋線自動化系統(tǒng)是以電壓為參量進行線路故障判斷和狀態(tài)檢測，其保護模式源于日本東芝公司的電壓故障診斷儀。為了更好地說明其工作原理，下面給出一條典型的帶有分支的饋線，如圖1所示。

在正常狀態(tài)下，變電站出口斷路器CB及分段開關(guān)A、B、C、D均處于關(guān)合位置。假設(shè)線路c段即開關(guān)C后端出現(xiàn)永久性故障。

運行過程中，線路c段即開關(guān)C后端出現(xiàn)故障，引起CB跳閘，從而導(dǎo)致A、B、C、D因線路失電而全部跳閘，如圖2所示。

CB第一次重合，線路a段得電，開關(guān)A進入得電延時階段（簡稱Xa）如圖3所示。

Xa時間到，開關(guān)A合閘，線路b段得電，開關(guān)A進入合閘后的閉鎖復(fù)歸時間（簡稱Ya），開關(guān)B、C分別進入合閘前的得電延時階段，簡稱Xb、Xc，假設(shè)Xb＜Xc，如圖4所示。

Xb時間到，開關(guān)B合閘，進入Yb時間；d段得電，開關(guān)D進入Xd時間，C仍在上述Xc時間內(nèi)，如圖5所示。

Xc時間到，開關(guān)C合閘，進入Yc時間，由于c段故障依舊存在，引起CB的新一輪故障跳閘，從而全線停電。由于在C的閉鎖復(fù)歸時間即Yc時間內(nèi)故障再次發(fā)生，故開關(guān)C進行合閘閉鎖（LOCK），如圖6所示。

CB重合閘時限到，進行合閘，開關(guān)A、B、D依次得電合閘。線路中除c段外其余線路正常運行，即非故障區(qū)恢復(fù)供電，如圖7所示。

從上述可以看出，變電站出口斷路器CB兩次重合才能隔離故障段線路，因c段線路故障引起了大范圍的失電。

2 .基于“電流型”開關(guān)的饋線自動化系統(tǒng)

基于“電流型”開關(guān)的饋線自動化系統(tǒng)是由電流型重合、分段器組成，以電流為參量進行線路故障判斷和狀態(tài)檢測，在我國的應(yīng)用已相對普及?！半娏餍汀遍_關(guān)即是帶電流保護的脫扣型斷路器。電流保護的特點是故障判斷準確，可靠性高，過流即是故障，與運行環(huán)境、故障種類關(guān)聯(lián)較小。為了說明其工作原理，現(xiàn)仍以圖1為例。

假設(shè)線路d段（主干線）出現(xiàn)永久性故障，如圖8所示。

在上圖，開關(guān)CB、A、B、C、D均采用帶電流保護的斷路器，一般只需考慮三套整定值即可。第一套定值針

對變電站的出線斷路器CB，第二套定值針對主干線路的分段開關(guān)A、B，第三套定值針對支線開關(guān)C、D。這三套定值滿足下列關(guān)系，以作到分支線故障不影響主干線，主干線故障不影響變電站。

第一套定值的最小分閘電流>第二套定值的最小分閘電流>第三套定值的最小分閘電流，且第一套定值的動作延時>第二套定值的動作延時>第三套定值的動作延時。

從上可得出變電站的出線斷路器CB的保護范圍最多只須達到其末梢方向隔過一個開關(guān)（開關(guān)B）即可；分支線開關(guān)的保護范圍只須達到本條支線末梢即可。

由于某些線路的供電半徑較短，相連區(qū)域的故障電流相差不大，并且受電流互感器的精度和開關(guān)設(shè)備的動作時間的影響，期望通過對開關(guān)設(shè)備更精細地整定來進一步提高故障時的選擇性的努力通常是難于實現(xiàn)的。

由于主干線路各開關(guān)的整定值相同，在發(fā)生故障時，就很有可能發(fā)生越級跳閘。如圖8的d段發(fā)生故障，由于A和B兩個開關(guān)的定值相同，但A開關(guān)機構(gòu)比較靈活，因此A開關(guān)越級跳閘。發(fā)生了越級跳閘以后，必須在恢復(fù)健全區(qū)域供電之前將B開關(guān)補跳，否則將擴大事故影響范圍，而這段期間內(nèi)，B開關(guān)處于失壓狀態(tài)，因此必須通過蓄電池或其它儲能裝置提供跳閘能量。

3 .“電壓型”開關(guān)與“電流型”開關(guān)組成的饋線自動化系統(tǒng)

綜上可以看出，“電壓型”開關(guān)的特點是能夠自動隔離故障段和自動恢復(fù)非故障段線路的供電，開關(guān)不需要遮斷故障電流，但因支線故障卻導(dǎo)致全線路的短暫停電，故障影響范圍大；“電流型”開關(guān)的特點是支線故障不影響主干線，故障影響范圍小，但容易出現(xiàn)越級跳閘。

根據(jù)以上兩種類型開關(guān)的特點，相互彌補其不足，如果將“電壓型”開關(guān)安裝在線路的主干線上，“電流型”開關(guān)安裝在線路的分支線上，則不難實現(xiàn)一種最隹的保護模式?，F(xiàn)以圖1、圖2、圖8為例說明其工作原理。

在圖1中，主干線上的A、B開關(guān)為“電壓型”開關(guān)，分支線上的C、D開關(guān)為“電流型”開關(guān)，其主要定值如下：變電站出線斷路器CB開關(guān)的保護范圍只需考慮保護線路主干線，A開關(guān)的得電延時時間Xa=35 s（大于重合閘裝置的電容充電時間，CB開關(guān)重合方式不需改為二次重合），B開關(guān)的得電延時時間Xb=7 s，CB開關(guān)的最小分閘電流Icb>C、D開關(guān)的最小分閘電流Ic或Id，且CB開關(guān)的動作延時Tcb>C、D開關(guān)的動作延時Tc或Td。

如圖2所示，線路c段故障，因Icb>Ic且Tcb>Tc，故C開關(guān)先跳開，將故障隔離，不影響主干線及e段線路的正常供電。

如圖8所示，線路d段永久性故障，開關(guān)經(jīng)過兩輪失壓跳閘后，B開關(guān)進行合閘閉鎖，線路a、b、c段恢復(fù)供電，縮短了停電時間，減少了停電范圍。

4.結(jié)束語將“電壓型”開關(guān)和“電流型”開關(guān)按實際情況組合在一起，相互彌補不足，組成的饋線自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，建設(shè)費用低，可靠性高，且易于實施，在現(xiàn)階段應(yīng)用在配網(wǎng)線路上具有十分重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻

劉健、配電網(wǎng)自動化新技術(shù)。北京：中國水利水電出版社，2003年。