對(duì)閉環(huán)運(yùn)行方式的配電自動(dòng)化系統(tǒng)的探討

曹小亞 張?zhí)K萍

摘 要：本文通過(guò)一個(gè)閉環(huán)運(yùn)行的配電自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)踐，簡(jiǎn)要介紹了神火集團(tuán)工業(yè)區(qū)內(nèi)配電網(wǎng)自動(dòng)化的規(guī)劃功能目標(biāo)，以及為了實(shí)現(xiàn)規(guī)劃目標(biāo)對(duì)系統(tǒng)變電站、戶變電站、供電線路、通信信道、直流電源、配電網(wǎng)接地方式等方面進(jìn)行改造的主要內(nèi)容和保護(hù)定值的調(diào)整。在對(duì)SuperDMS-2100配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行全面介紹和分析的基礎(chǔ)上，著重對(duì)閉環(huán)運(yùn)行系統(tǒng)需特殊考慮的問(wèn)題。最后針對(duì)閉環(huán)運(yùn)行系統(tǒng)中的中性點(diǎn)接地方式及接電阻的確定以及閉環(huán)運(yùn)行方式與開(kāi)環(huán)運(yùn)行方式的結(jié)合等幾個(gè)方面的特殊問(wèn)題進(jìn)行了說(shuō)明，并提出了了解決方案。

關(guān)鍵詞：閉環(huán)；配電自動(dòng)化故障狀態(tài)差動(dòng)保護(hù)

一、概述

配電作為電能發(fā)變送配中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，在電力生產(chǎn)中具有非常重要的作用。但過(guò)去由于歷史的原因，一直未得到應(yīng)有的重視。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)供電質(zhì)量和供電可靠性提出了更高的要求。

實(shí)際上，近年來(lái)我國(guó)許多地區(qū)已經(jīng)在不同層次、不同規(guī)模上進(jìn)行了配電網(wǎng)自動(dòng)化的試點(diǎn)工作，也取得了相當(dāng)?shù)某煽?jī)。但由于幾乎所有的配電網(wǎng)自動(dòng)化試點(diǎn)都是開(kāi)環(huán)運(yùn)行模式，故障恢復(fù)時(shí)間都在30秒以上甚至到分鐘級(jí)，所以不能滿足對(duì)供電可靠性要求更高的用戶，只能采取雙向甚至多向供電、自備發(fā)電、大容量UPS等高成本方式來(lái)彌補(bǔ)。在此背景下，筆者所在單位與有關(guān)電力企業(yè)合作，在神火工業(yè)區(qū)配備了閉環(huán)運(yùn)行方式的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)近幾年的試運(yùn)行證明，系統(tǒng)工能達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，大大提高了區(qū)內(nèi)配電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。

二、供電區(qū)域配電網(wǎng)概況及配網(wǎng)自動(dòng)化規(guī)劃功能目標(biāo)

神火工業(yè)區(qū)內(nèi)供電為220千伏變電站一座。110KV進(jìn)線兩回，為內(nèi)橋接線，分別引自上一級(jí)500KV變電站。本區(qū)變電站出線為35KV10回，10KV2回，改造前為架空線路與電纜出線混合方式，中性點(diǎn)接地；改造后采用小電阻接地方式，全部以電纜排管方式引出。變電站二次保護(hù)原來(lái)用常規(guī)繼電器保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)，僅有遙測(cè)、遙信信息送往上級(jí)調(diào)度中心，通信通道為載波和擴(kuò)頻，并血有商用電話。

在此基礎(chǔ)上，分兩期全面實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化。本期規(guī)劃主要目標(biāo)是：⑴以全閉環(huán)運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)區(qū)內(nèi)配電網(wǎng)自動(dòng)化；⑵提高供電可靠性，使環(huán)網(wǎng)內(nèi)用戶達(dá)到“N-1”供電安全準(zhǔn)側(cè)，供電可靠率達(dá)到99.99%；⑶建立配電監(jiān)控系統(tǒng)，提高供電質(zhì)量，使電壓合格率達(dá)到98%；⑷在35KV/10KV供電線路發(fā)生永久性故障時(shí)，能自動(dòng)進(jìn)行故障識(shí)別、故障隔離和恢復(fù)供電；⑸實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶側(cè)設(shè)備的遠(yuǎn)方監(jiān)控，以及遠(yuǎn)方抄表等負(fù)荷管理功能。

本期配電自動(dòng)化系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能：⑴ SCADA功能包括數(shù)據(jù)采集及處理、人機(jī)聯(lián)系和制表打印；⑵饋線自動(dòng)化功能主要是故障識(shí)別、隔離和自動(dòng)恢復(fù)供電；⑶GIS地理信息系統(tǒng)功能；⑷ 包括遠(yuǎn)方自運(yùn)抄表功能在內(nèi)的負(fù)荷側(cè)管理功能；⑸ 與變站RTU和上級(jí)調(diào)度中心通信功能包括傳送遙測(cè)、遙信和接收控調(diào)命令。對(duì)于電壓無(wú)功控制，本系統(tǒng)只向變電站/上級(jí)調(diào)度中心傳送電壓運(yùn)行值，不在本系統(tǒng)中進(jìn)行調(diào)壓操作，但提供接人用戶側(cè)調(diào)壓裝置的接口，也可傳達(dá)并執(zhí)行上級(jí)配電中心的調(diào)壓指令，并保留功能上的擴(kuò)充余地。

三、對(duì)原配電網(wǎng)進(jìn)行改造的主要內(nèi)容

（1）變電站綜合自動(dòng)化改造由于該110KV變電站原有保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)均采用常規(guī)裝置，不具備聯(lián)網(wǎng)、與用戶變通信等功能，故首先對(duì)變電站進(jìn)行了綜合自動(dòng)化改造，全部采用微機(jī)型的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)。改造后的系統(tǒng)具備完善的“四遙”功能和微機(jī)保護(hù)功能，并能與調(diào)度中心、上級(jí)配調(diào)中心、本級(jí)配調(diào)中心、客戶端RTU/FIU等進(jìn)行通信。（2）部分用戶變電室改造由于該工業(yè)區(qū)配網(wǎng)自動(dòng)化規(guī)劃設(shè)計(jì)采用電纜環(huán)網(wǎng)方式，所涉及的企業(yè)用戶變?cè)谂潆娮詣?dòng)化改造后均以二回35KV/10KV電纜出線，分別和上下二家企業(yè)的出線連成環(huán)網(wǎng)，出線均安裝可以遙控的出線開(kāi)關(guān)。（3）接地方式的改變及接地電阻值的選擇系統(tǒng)改造后全部改為電纜出線，電容電流要比架空線路高得多，需要將原來(lái)的小電流接地方式改為經(jīng)小電阻接地的大電流接地方式。系統(tǒng)在變電站10/35KV母線側(cè)加裝接地變壓器，即成為中心點(diǎn)大電流接地即中性點(diǎn)經(jīng)過(guò)小電阻接地系統(tǒng)。從系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的情況入手，嘗試了多個(gè)中性點(diǎn)接地電阻值，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和瞬時(shí)兩方面進(jìn)行計(jì)算，并比較隨之改變的單相接地故障電流值、單相接地故障健全相電壓值及弧光接地過(guò)電壓值、鐵磁諧振過(guò)電壓值等，然后按照運(yùn)行規(guī)程和繼電保護(hù)等方面的約束條件進(jìn)行比較分析，綜合計(jì)算考慮系統(tǒng)總電容電流、單相接地故障時(shí)的故障電流、工頻過(guò)電壓，繼電保護(hù)配合及通信干擾限制等，將接地電阻阻值確定為5歐姆。（4）其它由于少數(shù)企業(yè)的供電原采用架空線路，這次統(tǒng)一改為排管電纜。此外在小區(qū)內(nèi)敷設(shè)了多模光纖的環(huán)網(wǎng)信道，既為配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)提供高速可靠的數(shù)字信道，又為遠(yuǎn)方抄表、MIS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)、多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)阮A(yù)留了通信手段。

由于FTU及開(kāi)關(guān)操作都必須有可靠的不間斷電源，以保證在配電網(wǎng)一旦出現(xiàn)線路故障，導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作、出線開(kāi)關(guān)跳閘、故障電路全部停電或進(jìn)行設(shè)備檢修時(shí)，仍能提供FTU工作電源、通信系統(tǒng)工作電源和開(kāi)關(guān)操作電源，故在各用戶變配置了專(zhuān)用的小型220VDC高頻開(kāi)關(guān)式直流操作電源。