配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)線路故障自動隔離功能探討
2012-12-31 00:00:00王福國
【摘要】新世紀，智能電網(wǎng)在配電系統(tǒng)中的地位與作用的越來越重要，是配電系統(tǒng)的重要組成部分。在電力系統(tǒng)中，實現(xiàn)智能電網(wǎng)就是提高供電系統(tǒng)可靠性、改善電網(wǎng)運行經(jīng)濟效益和促進運行效率，從而實現(xiàn)配電網(wǎng)的優(yōu)化與合理運行。目前，提起智能電網(wǎng)，人們首先會想到配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)。饋線自動化作為目前智能電網(wǎng)與電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的重點環(huán)節(jié)，受到人們的廣泛關注，然而由于我國國內(nèi)這方面技術不夠成熟，還存在著較多的不足與隱患。本文就配電網(wǎng)故障自動查找與隔離進行了分析與探討，以供同行工作參考。
【關鍵詞】智能電網(wǎng)；配電網(wǎng)；自動化系統(tǒng)；線路故障
0.引言
隨著近年來全國兩網(wǎng)改造工程的全面展開，配電網(wǎng)自動化在各地得到了廣泛的應用，在電力系統(tǒng)中越來越趨于普及。配電網(wǎng)線路自動化系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，也是實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化的基礎。在工作中各地根據(jù)自己的實際情況和相關影響因素分析，從配電網(wǎng)的重要區(qū)域入手，來對配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化和分步實施，使配電線路在進行自動化改造工程能夠滿足社會各方面需求。饋線自動化實際上就是在饋線運行的過程中采用先進科學技術對其運行方式和負荷進行全面科學監(jiān)理。由于當前社會中我國尚未形成一套系統(tǒng)、科學的饋電線路監(jiān)理制度，使其在工作中還存在一定問題。因此在饋電線路自動化中，需要根據(jù)不同的設備，不同的運行方式來采取不同的設計方案進行改進與優(yōu)化。
1.配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)概述
配電網(wǎng)自動化是智能電網(wǎng)的重要組成部分，是以提高供電可靠性、改進供電運行效率和管理方式來實現(xiàn)高質(zhì)量、安全、穩(wěn)定供電的工作模式的主要方法。在配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，其主要的功能在于加速配電網(wǎng)系統(tǒng)的改進與發(fā)展，實現(xiàn)在線監(jiān)測功能。配電網(wǎng)作為當前社會發(fā)展中不可缺少的能源供給方式，在國民經(jīng)濟的發(fā)展中有著重要的作用與意義。配電網(wǎng)自動化的應用能夠有效、及時科學的實現(xiàn)線路的保護功能，并及時的對線路中所發(fā)生的故障進行處理，避免配電網(wǎng)故障的進一步擴大和分散。
2.饋線自動化的基本功能
饋線自動化的主要功能在于以下幾個方面：①在運行的過程中實現(xiàn)遠程操控、遙測、遙信以及能夠及時的對各方面的問題進行控制的功能；②故障處理：在配電線路發(fā)生故障的情況下，自動化系統(tǒng)能夠自我進行判斷，并對這些故障加以隔離，從而消除配電故障并將其進行了嚴格的控制，避免了事故的進一步擴大和擴散，從而快速的恢復供電。③負荷管理：是通過在配電線路中根據(jù)配電網(wǎng)運行的負荷均勻程度進行管理和控制，并改變了傳統(tǒng)的電網(wǎng)運行方式和運行模式，進而提高了管理水平和運行效率。④重合閘控制：當線路中出現(xiàn)過電流、過電壓而導致線路出現(xiàn)跳閘的時候，應當在斷路器的一側(cè)電壓中采用恢復系統(tǒng)來對過電流和過電壓繼續(xù)擰控制，并使得其順利的進入正常狀態(tài)，同時如果難以進行改進，則無需對開關閘進行重合。⑤對時功能；是通過在工作運行的過程中對電力系統(tǒng)進行了改造和控制管理。⑥過電流記錄功能是饋線自動化的主要功能形式，是通過對線路運行中所發(fā)生的種種問題進行科學、全面的總結(jié)記錄，進而為日后管理人員對線路運行狀態(tài)分析提供科學的數(shù)據(jù)參考。
3.線路故障區(qū)段查找的基本原理
3.1饋線故障區(qū)段的定位
對于輻射狀網(wǎng)、樹狀網(wǎng)和處于開環(huán)運行的環(huán)狀網(wǎng)，在判斷故障區(qū)域時，只須根據(jù)饋線沿線各斷路器是否流過故障電流就可以判斷故障區(qū)段。假設饋線上出現(xiàn)單一故障，顯然故障區(qū)段位于從電源側(cè)到線路末端方向最后一個經(jīng)歷了故障電流的斷路器和第一個未經(jīng)歷故障電流的斷路器之間。
3.2事故跳閘斷路器的定位
而故障區(qū)段隔離后，越級跳閘的斷路器要復位，對于事故后跳閘斷路器的準確定位是非故障區(qū)段自動恢復供電的關鍵。
3.3斷路器狀態(tài)描述矩陣
我們可以用1維矩陣運算來判別斷路器是否越級跳閘。矩陣編寫原則為：若第1臺斷路器在合閘位置，矩陣第1元素置為1，反之為0。 對于上例，假設e點故障時斷路器2跳開，斷路器3未跳開，我們可用矩陣B來描述故障后的斷路器狀態(tài)。
3.4事故跳閘斷路器定位矩陣
用事故前斷路器狀態(tài)信息矩陣A減去事故后斷路器狀態(tài)信息矩陣B，即可準確地識別事故跳閘斷路器。由于C矩陣中第2個元素值為1，則說明故障時是由斷路器2跳閘切斷故障電流的。根據(jù)前邊計算可知，故障區(qū)段位于斷路器3和4之間。故應自動恢復斷路器2到合閘位置。對于利用計算機系統(tǒng)實現(xiàn)的饋線自動化功能，從故障段查找、隔離、非故障段自動恢復，一般僅需要十幾秒鐘。
4.對\"手拉手\"供電線路分段、支線斷路器的要求
①線路\"過流保護\"保護范圍內(nèi)的故障，應由線路分段斷路器跳閘切斷故障電流，變電所出線斷路器不動作；②線路\"速斷保護\"保護范圍內(nèi)的故障，應由變電所出線斷路器跳閘切斷故障電流，在進行一次重合閘，線路分段斷路器不應動作；③支線故障情況下，首先跳開支線斷路器，不讓故障越級到主干線路；④支線斷路器定值在滿足運行條件下應盡可能的小，跳閘延時時間盡可能的短。
5.基本組成
5.1主站
5.2通信系統(tǒng)
通信系統(tǒng)的通信方式采用主從、雙環(huán)形結(jié)構(gòu)的光纖通信方式，具有眾所周知的優(yōu)點。雙光纖環(huán)結(jié)構(gòu)保留了環(huán)形結(jié)構(gòu)節(jié)省光纜的優(yōu)點，克服了環(huán)形結(jié)構(gòu)中光纜任一點故障影響系統(tǒng)運行的缺點，具有自愈能力。整個通信系統(tǒng)包括主站端主機Modem和若干FTU配置的從機Modem，每一個Modem均有兩對光纖收發(fā)口，并通過兩根光纖串接成雙光纖通信環(huán)（主環(huán)與副環(huán)）。正常情況下兩個環(huán)都工作，信號在兩個環(huán)中以相反的方向同時傳輸。環(huán)中任一處光纜或光纖Modem發(fā)生故障，光信號從故障點兩側(cè)的光纖Modem處自動從另一個環(huán)中返回，保證通信的正常運行。
5.3開關
線路開關配用FTU構(gòu)成線路自動化開關。FTU可進行網(wǎng)絡控制，帶有遠動通信接口，從而可實現(xiàn)遙測、遙信和遙控，支持多種通信方式，還可實現(xiàn)各種電量測量、負荷與開關動作次數(shù)記錄，并提供編程接口和接口軟件，等等。
6.結(jié)束語
隨著我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，用戶對于供電安全的可靠性要求也越來越高。僅靠現(xiàn)有管理手段，供電靠性指標難以取得實質(zhì)改善。為提高電網(wǎng)供電的可靠性以及供電能力，在加大配電網(wǎng)建設、改造力度的同時，必須要實現(xiàn)配電網(wǎng)的智能化、自動化，即配電網(wǎng)自動化。 [科]
