配電終端分布式饋線自動化分析與探索

劉偉

摘要：配電線路（也稱饋線）是配電系統(tǒng)的重要組成部分，而目前的饋線自動化是智能配電網(wǎng)的關鍵和核心。智能分布式饋線自動化主要應用于10kV配電線路分段開關為斷路器的配電線路上，智能配電終端通過高速通信網(wǎng)絡，與同一供電環(huán)路內(nèi)相鄰智能分布式配電終端實現(xiàn)信息交互，根據(jù)預設條件自動實現(xiàn)故障定位、故障隔離，非故障區(qū)域供電恢復，能夠實現(xiàn)快速故障隔離和自愈，最大限度地減少故障引起的停電范圍，縮短故障處理時間，提高供電可靠性與生產(chǎn)管理效率。

關鍵詞：配電終端；分布式饋線；自動化測試；故障分析；

1. 系統(tǒng)要求

10kV變電站出線開關應該帶有延時速斷保護的功能，通常配用的是具有該功能的斷路器，對配電終端的電路起到保護的作用。而在饋線開關的選擇上，采用的是帶有智能分布式自動化的斷路器，這種智能的終端設備造價比價昂貴，但是為了配電終端的安全，還是值得一用的。

這種智能分布式配電終端除了常規(guī)的功能外，還能自動生成保護信號，一旦出現(xiàn)異常，會直接將指令上傳至主控制室，主控制室接收到信號指令會自動斷點保護裝置，避免受到不利因素的干擾；還具有邏輯判斷功能，智能的終端會根據(jù)情況進行判斷，檢查故障出現(xiàn)的位置和原因，能自我排除故障或提示故障點；通信功能是自動化終端的特殊功能，和其他的設備靠網(wǎng)絡連接，可以實現(xiàn)信息的互相交換，發(fā)生故障時的狀態(tài)、信息和原因等都會發(fā)送到各個數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)饋線終端的智能化。

2. 開環(huán)配電網(wǎng)智能分布式饋線自動化原理

1） 故障定位

一個典型的開環(huán)配電網(wǎng)，變電站出口開關、分段開關及聯(lián)絡開關均為斷路器，線路上由一組相鄰開關圍成的線路部分成為一個區(qū)域，各個開關為該區(qū)域的端點。在開關處的電流如果超過一定范圍后，會發(fā)出信號電流，到達智能配電器的終端接收裝置，然后經(jīng)由數(shù)據(jù)終端向其他相鄰的智能配電終端繼續(xù)傳遞信號，以確保配電終端的安全。

2） 故障隔離

在開環(huán)運行的配電網(wǎng)中，故障隔離的程序一般分為以下步驟：

首先，在某一個開關連接的通路內(nèi)，如果沒有故障發(fā)生在區(qū)域內(nèi)部，則電路接通后，不會發(fā)生跳閘隔離的現(xiàn)象，排除該區(qū)域內(nèi)故障。其次，如果在某一個開關連接的通路中，在連通區(qū)域內(nèi)部出現(xiàn)了異常故障，接通電源后，電流會立即使開關跳閘隔離，判斷故障發(fā)生的具體區(qū)域位置，針對問題的類型進行處理。最后，如果一個開關旁邊連接了其他的開關，如果是“開關拒分”信號，則這個開關會自動隔離其他開關的聯(lián)系，以便確診故障的發(fā)生區(qū)域。

3） 非故障區(qū)域恢復供電

對于一個開環(huán)運行的配電網(wǎng)，非故障區(qū)域自動恢復供電的機制由配電主站參與集中式DA進行自愈，或者通過如下機制進行自愈：

若某一聯(lián)絡開關一側的電壓消失，且從開關開始的一段配電區(qū)域內(nèi)無故障發(fā)生，一切正常。那么，在保護開關跳閘的一段延時時間內(nèi)，聯(lián)絡開關收到的信號是“成功跳閘”，此時的聯(lián)絡開關會自動連接，排出故障的干擾，恢復無故障區(qū)域的電力供應。如果聯(lián)絡開關沒有收到旁邊開關的任何信號，則說明有問題存在，聯(lián)絡開關不會采取任何動作，保持斷開狀態(tài)。

3. 分布式饋線自動化測試

動作原理：智能分布式配電終端通過高速通信網(wǎng)絡，在線路上發(fā)生故障之后，同一環(huán)網(wǎng)內(nèi)相鄰智能分布式配電終端進行信息交互，實現(xiàn)快速故障定位、隔離，及非故障區(qū)域恢復供電；在變電站出口斷路器動作之前切除故障區(qū)域。

智能分布式饋線自動化故障處理步驟：

圖2 智能分布式饋線自動化通信示意圖

圖2中線路故障之后，故障點上游的K1、K2、K3處的智能分布式饋線自動化配電終端檢測到故障電流，其他開關的智能終端未檢測到故障電流，各個智能終端相互通信交互故障信號后，確定故障點在K3、K4之間。大約需要100ms時間。整個隔離定位、隔離的處理時間如圖3所示：

圖3故障定位、隔離處理時間示意圖

4.1測試要求

1、完成測試線路上所有終端信號的核對及傳動試驗；

2、 變電站出口斷路器保護時間整定為0.5S；

3、現(xiàn)場停電模擬測試；

4、測試完成后恢復現(xiàn)場正常運行方式。

4.2測試目的

智能分布式饋線自動化通過相鄰智能配電終端之間的快速通信，可以實現(xiàn)快速切除線路故障，故障隔離成功后由主站集中式DA繼續(xù)處理，根據(jù)網(wǎng)絡結構、計算負荷轉供后，恢復非故障區(qū)域的供電，提高了供電可靠性。

分布式饋線自動化實驗是在盡量接近實際運行狀況下進行。可以真實的模擬饋線自動化的實現(xiàn)方式、影響因素、實現(xiàn)結果，來檢驗饋線自動化方案是否是最佳的處理方案，以及為一些突發(fā)狀況早做預案。饋線自動化實驗是在配電自動化系統(tǒng)通信暢通、三遙無誤、開關機構狀態(tài)正常的基礎上進行的。

4. 實驗過程

1、故障信號產(chǎn)生的試驗方法及原理

測試儀加量方式：利用繼保測試儀等設備在DTU端模擬產(chǎn)生故障電流，DTU檢測到故障信號進行故障區(qū)域定位、隔離，將信號發(fā)送給主站后進行恢復非故障區(qū)域供電，遙控開關時隔離開關實際動作的方法進行測試。

2、實驗步驟

1. 線路按停電計劃停電。

2. 將分布式饋線自動化功能投入。實驗線路遙控壓板和開關操作電源全部投入。

3. 完成變電站出口斷路器的模擬遙信信號的傳動。

4. 在現(xiàn)場負責人統(tǒng)一調度下，按照測試方案由測試儀器給DTU加故障電流。產(chǎn)生電流故障信號。

5. DTU采集到的故障電流信號，開始饋線自動化處理。進行故障區(qū)域定位、故障隔離，主站收到DTU信號后繼續(xù)進行非故障區(qū)域恢復供電方案。

6. 做好全部實驗記錄。

7. 各DTU恢復正常運行狀態(tài)，主站恢復正常運行狀態(tài)。

5. 結語

饋線自動化對于減少停電影響范圍、縮短停電時間和提高供電可靠性具有十分重要的意義。智能分布式饋線自動化根據(jù)預設條件自動實現(xiàn)故障定位、故障隔離，非故障區(qū)域供電恢復，能夠實現(xiàn)快速故障隔離和自愈，最大限度地減少故障引起的停電范圍，縮短故障處理時間，提高供電可靠性與生產(chǎn)管理效率。

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