10 kV饋線自動化在配網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

盧怡鍵

【摘 要】近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國家對電力的需求日益增長。本文就10KV饋線自動化在配電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，詳細(xì)分析分布式饋線自動化的原理，簡要介紹所用到的主要設(shè)備，并選取2條故障率較高的線路作為試點(diǎn)進(jìn)行分析，以期能為更好的把10KV饋線自動化應(yīng)用在配電網(wǎng)系統(tǒng)中提供參考。

【關(guān)鍵詞】10kV饋線；自動化；配網(wǎng)系統(tǒng)；原理

所謂的饋線自動化，就是指在正常情況下，遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)監(jiān)控饋線分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)，并實(shí)現(xiàn)線路開關(guān)的遠(yuǎn)方合閘和分閘操作，并會在故障時(shí)獲取故障記錄，自動判別和隔離饋線故障區(qū)段以及恢復(fù)對非故障區(qū)域供電的一種技術(shù)，也是配電網(wǎng)自動化中的關(guān)鍵技術(shù)，其發(fā)展水平對智能電網(wǎng)建設(shè)起到?jīng)Q定性作用。

圖1分布式饋線自動化系統(tǒng)線路原理圖

1.系統(tǒng)原理

1.1系統(tǒng)架構(gòu)

一對手拉手的線路共有2個電源，6條支線，15臺分段開關(guān)，如圖1所示。其中FCB1、FCB2為變電站開關(guān)，QF1、QF2、QF3、QF5、QF6、QF7為分段開關(guān)，QF4為聯(lián)絡(luò)開關(guān)，QF8—QF13為支線開關(guān)。（注：FCB1與QF1之間的電氣距離很短，且沒有分支線；FCB2與QF7也一樣）。正常運(yùn)行方式下聯(lián)絡(luò)開關(guān)QF4斷開，其他開關(guān)處于常閉狀態(tài)[4-6]。

1.2故障排除方法

（1）母線線路短路故障排除方法

如圖1所示，以F2點(diǎn)故障為例，當(dāng)線路分段開關(guān)QF2與線路分段開關(guān)QF3之間故障時(shí)，線路斷路器QF1、QF2跳閘并瞬時(shí)重合閘（非電纜線路），如遇永久故障，QF1、QF2再次跳閘切除故障，短路電流消失返回；線路斷路器QF1自檢失壓且有短路電流，同時(shí)檢測到下級線路分段開關(guān)QF2失壓且有短路電流信息，自動判斷故障點(diǎn)不在本開關(guān)與下級分段開關(guān)之間，啟動二次重合閘，準(zhǔn)備網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)；線路分段開關(guān)QF2自檢失壓且有短路電流，檢測到QF3失壓但無短路電流信息，同時(shí)檢測到QF9失壓但無短路電流，自動判斷故障點(diǎn)在本開關(guān)與下級開關(guān)之間，執(zhí)行合閘閉鎖；線路分段開關(guān)QF3自檢失壓但無短路電流，同時(shí)檢測到上級開關(guān)失壓且有短路電流信息，自動判斷故障點(diǎn)在本開關(guān)與上級開關(guān)之間，斷開本開關(guān)并執(zhí)行合閘閉鎖，實(shí)現(xiàn)故障判斷和故障隔離；線路斷路器QF1在故障隔離完成后執(zhí)行二次重合閘（延時(shí)合閘，時(shí)間整定為3分鐘，確保各開關(guān)間實(shí)現(xiàn)通信），恢復(fù)變電站至線路開關(guān)QF2之間的供電，線路聯(lián)絡(luò)開關(guān)QF4檢測到線路分段開關(guān)QF3失壓但無短路電流信息，自動判斷故障點(diǎn)不在本開關(guān)與下級開關(guān)QF3之間，開關(guān)合閘送電，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)。切除永久性故障時(shí)序圖如圖2所示。

圖2 F2點(diǎn)故障各個開關(guān)動作時(shí)序圖

（2）支線線路短路故障排除方法

如圖1所示，以F4點(diǎn)故障為例，當(dāng)線路支線開關(guān)QF8負(fù)荷側(cè)故障時(shí)，線路斷路器QF1、QF8跳閘并瞬時(shí)重合閘（非電纜線路），如遇永久故障，再次跳閘切除故障，短路電流消失返回；線路斷路器QF1自檢失壓且有短路電流，同時(shí)檢測到下級線路分段開關(guān)QF2失壓且無短路電流信息，且QF8跳閘且有短路電流，自動判斷故障點(diǎn)QF8負(fù)荷側(cè)，啟動二次重合閘；線路分段開關(guān)QF2自檢失壓且無短路電流，檢測到QF1開關(guān)失壓且有短路電流信息，同時(shí)檢測到QF8跳閘且有短路電流，自動判斷故障點(diǎn)故障點(diǎn)QF8負(fù)荷側(cè)，不進(jìn)行任何操作；線路分段開關(guān)QF3自檢失壓但無短路電流，同時(shí)檢測到上級開關(guān)失壓且無短路電流信息，自動判斷故障點(diǎn)不在本開關(guān)與上級開關(guān)之間，不進(jìn)行任何動作；線路斷路器FCB1、QF1在故障隔離完成后執(zhí)行二次重合閘（延時(shí)合閘，時(shí)間整定為3分鐘，確保各開關(guān)間實(shí)現(xiàn)通信），恢復(fù)除支線1以外整條線路的供電。切除永久性故障時(shí)序圖如圖3所示。

圖3 F4點(diǎn)故障各個開關(guān)動作時(shí)序圖

單相接地故障在分布式饋線自動化系統(tǒng)中的判別方法：安裝在線路分段開關(guān)處的FTU接入零序電壓與零序電流，檢測暫態(tài)零序電流的方向。在接地點(diǎn)上游的FTU檢測到零序電流流向電源1，方向?yàn)樨?fù)；而接地點(diǎn)下游的FTU檢測不到零序電流或測出零序電流方向離開電源1，方向?yàn)檎?。?jù)此可以判斷接地點(diǎn)位置[7-8]。如圖1所示，F(xiàn)1點(diǎn)出現(xiàn)接地故障，QF1檢測出零序電流防線為負(fù)，QF2與QF8檢測出零序電流方向?yàn)檎?，因此判斷接地故障點(diǎn)在QF1與下級開關(guān)之間。

1.3終端故障信息共享

相鄰兩個開關(guān)之間的故障信息共享在分布式饋線自動化系統(tǒng)中尤為重要。圖1中各個開關(guān)之間的故障信息共享關(guān)系如表1所示。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1戶外干式電壓互感器

互感器采用特殊的戶外材料全密封澆注而成，免除了漏油及油劣化的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)無油化及免除了每年油浸產(chǎn)品的預(yù)防性試驗(yàn)，可以承受長期戶外運(yùn)行而實(shí)現(xiàn)免維護(hù)?；ジ衅鞑捎玫痛琶茉O(shè)計(jì)降低由于過電壓而引起的磁通飽和度，并加強(qiáng)了一次線圈的端絕緣和層間絕緣，使其能承受更高的過電壓。從爬電距離的設(shè)計(jì)和材料的選用都是滿足戶外惡劣的環(huán)境。主要技術(shù)參數(shù)：

（1）額定容量500VA，短時(shí)容量3kV/1S；

（2）每個元件變壓比空載時(shí)230v，負(fù)載時(shí)750VA時(shí)220V，500VA時(shí)226V（亦可生產(chǎn)其他變化，訂貨時(shí)說明和商定）；

（3）一次工頻耐壓：35kV/1min；一次感應(yīng)耐壓28kV/1min。

2.2柱上開關(guān)智能控制器

控制器以微型處理器為基礎(chǔ)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，由多塊可拔插的功能模塊構(gòu)成，易升級、易操作、易維修，是集繼電保護(hù)、重合閘控制、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、數(shù)據(jù)測量、事件記錄、遠(yuǎn)方通信、四遙等功能于一體的智能化裝置。具有低功耗、全隔離、防塵、防潮等特點(diǎn)；內(nèi)設(shè)后備電池，具備UPS功能，交流失電后仍能維持18小時(shí)的正常工作；操作顯示面板功能完善；編程接口及接口軟件靈活方便；支持光纖、有線、無線等各種通訊方式；支持通用遠(yuǎn)動規(guī)約，與配電管理中心的DMS系統(tǒng)通訊，可實(shí)現(xiàn)四遙功能。

表1各個終端故障信息共享關(guān)系表（1：共享，0：不共享）

3.實(shí)施及分析

3.1十堰城市配網(wǎng)所選線路及實(shí)施方案

根據(jù)方案對饋線網(wǎng)絡(luò)的要求，選取兩條滿足要求且故障率相對較高的線路進(jìn)行試點(diǎn)，新裝或更換帶重合器的開關(guān)共14臺，每臺分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)配三相PT和單相PT各一臺，隔離開關(guān)2組，避雷器一組，柱上開關(guān)智能控制器一臺；支線開關(guān)配三相PT一臺，隔離開關(guān)一組，避雷器一組，柱上開關(guān)智能控制器一臺。開在回線中，新裝或更換帶重合器的開關(guān)共13臺，每臺分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)配三相PT和單相PT各一臺，隔離開關(guān)2組，避雷器一組，柱上開關(guān)智能控制器一臺，支線開關(guān)配三相PT一臺，隔離開關(guān)一組，避雷器一組，柱上開關(guān)智能控制器一臺。

3.2分布式FA系統(tǒng)的配網(wǎng)效益分析

分布式饋線自動化方實(shí)施以后，瞬時(shí)故障停電時(shí)間可以忽略不計(jì)（1.5S），經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，在此不作詳細(xì)討論。發(fā)生永久性故障后，因可以實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)快速定位，故障區(qū)自動隔離和非故障區(qū)自動轉(zhuǎn)供，大大減少故障點(diǎn)排查時(shí)間及停電區(qū)的范圍，我們假設(shè)發(fā)生永久性故障后，恢復(fù)送電的時(shí)間由原來的2小時(shí)變?yōu)?小時(shí)，方案實(shí)施后因故障停電的戶數(shù)大幅度下降，故障發(fā)生在支線上特別明顯，減少了故障停電時(shí)間和停電范圍，極大的提高了供電可靠性。

4.結(jié)論

綜上所述，10KV饋線自動化系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)的集成，各部分有著密切的關(guān)系，任何一部分出現(xiàn)問題都會使整個系統(tǒng)難以完成其重要的使命。因此，設(shè)計(jì)、研究一種技術(shù)性能先進(jìn)、可靠性高的饋線自動化系統(tǒng)是一項(xiàng)細(xì)致、全面的工作，具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義，這就要求相關(guān)的工作人員做好有關(guān)方面的工作。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陸偉杰.淺談10 kV饋線自動化在配電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究.2012（12）.

[2] 李泰純.饋線自動化技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究.2011（17）.