配電自動(dòng)化系統(tǒng)FA功能測(cè)試與探討

溫偉琪

摘 要：本文分析了配電自動(dòng)化系統(tǒng)的初級(jí)價(jià)段——電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化系統(tǒng)與變電站DCH-1型重合閘裝置配合，通過(guò)合理整定系統(tǒng)各裝置的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)發(fā)生故障時(shí)，明確故障區(qū)間、自動(dòng)隔離恢復(fù)供電的功能（即FA功能）。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)；時(shí)間整定；重合閘；柱上負(fù)荷開(kāi)關(guān)；功能測(cè)試

饋線自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)故障快速?gòu)?fù)電，提高配網(wǎng)運(yùn)行管理水平的重要技術(shù)手段。饋線自動(dòng)化通過(guò)配電自動(dòng)化終端實(shí)現(xiàn)對(duì)配電線路運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，當(dāng)配電線路發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)配電自動(dòng)化終端監(jiān)測(cè)到的故障電流或故障電壓，判斷故障發(fā)生的區(qū)域，并控制自動(dòng)化開(kāi)關(guān)設(shè)備（負(fù)荷開(kāi)關(guān)或斷路器）實(shí)現(xiàn)故障隔離和恢復(fù)非故障區(qū)域供電。

1 電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成

電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化是配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化（distribu-tion feeder automation，簡(jiǎn)稱FA）的一種實(shí)現(xiàn)方式，主要由以下設(shè)備構(gòu)成：

1）柱上真空負(fù)荷開(kāi)關(guān)（PVS）：具有失壓瞬時(shí)脫扣功能，并能夠與控制器（FDR）配合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)合閘。

2）一體型搖控控制單元（FDR）：柱上負(fù)荷開(kāi)關(guān)的控制器。

作為分段開(kāi)關(guān)邏輯功能：

a.失電后分閘；

b.單側(cè)得電延時(shí)合閘；

c.閉鎖合閘功能；

d.開(kāi)關(guān)非遮斷電流保護(hù)功能；

e.殘壓閉鎖功能。

作為聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)邏輯功能：

a.兩側(cè)有壓閉鎖合閘；b.單側(cè)失壓延時(shí)合閘；c.殘壓閉鎖功能。

整定時(shí)間參數(shù)：

X時(shí)限：真空負(fù)荷開(kāi)關(guān)的自動(dòng)合閘時(shí)間，指從開(kāi)關(guān)電源側(cè)有壓至柱上開(kāi)關(guān)合閘的延時(shí)時(shí)間。

X時(shí)間整定范圍：

7×N（s），N=1，2，3，4…，12。

Y時(shí)限：故障檢測(cè)時(shí)間，指柱上開(kāi)關(guān)合閘后，若開(kāi)關(guān)合閘之后在Y時(shí)間之內(nèi)沒(méi)有失壓，開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)合閘，若在開(kāi)關(guān)合閘之后在Y時(shí)間之內(nèi)失壓（失壓時(shí)間超過(guò)3.5S±0.3S），則該柱上開(kāi)關(guān)分閘并被閉鎖在分閘狀態(tài)，待下一次電源側(cè)有壓時(shí)不再自動(dòng)重合；若超過(guò)Y時(shí)限，即判斷為線路正常，柱上負(fù)荷開(kāi)關(guān)可以進(jìn)行再次重合。Y時(shí)間整定范圍：5S或10S，一般整定為5S。

3）開(kāi)關(guān)電源變壓器（SPS）：小型干式變壓器，給控制單元（FDR）和柱上負(fù)荷開(kāi)關(guān)（PVS）提供操作電源與參數(shù)，進(jìn)行邏輯判斷。

4）故障區(qū)間指示器（FSI）：輔助查找故障范圍，即帶通迅功能反牌式故障指示器。用于未安裝柱上負(fù)荷開(kāi)關(guān)的支線，只作快速判斷故障的作用，無(wú)控制功能。

2 電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的工作原理

重合器與電壓時(shí)間型分段負(fù)荷開(kāi)關(guān)配合的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)是一種典型的就地型饋線自動(dòng)化模式，適用于輻射網(wǎng)、“手拉手”環(huán)網(wǎng)和多分段多聯(lián)絡(luò)的簡(jiǎn)單網(wǎng)格狀配電網(wǎng)。

重合器采用具有兩次重合功能的斷路器，第一次重合閘延時(shí)長(zhǎng)（典型為15s），第二次重合時(shí)間短（典型為5s）。重合閘時(shí)間各區(qū)域設(shè)置略有不同。分段負(fù)荷開(kāi)關(guān)具備兩套功能：當(dāng)作為線路分段開(kāi)關(guān)時(shí)，設(shè)置為第一套功能，一側(cè)帶電后延時(shí)X時(shí)限自動(dòng)合閘，合到故障點(diǎn)引起重合器和分段負(fù)荷開(kāi)關(guān)第二輪跳閘，故障區(qū)間兩側(cè)的分段開(kāi)關(guān)由于Y時(shí)限和故障殘壓閉鎖，重合器再次延時(shí)重合后恢復(fù)故障點(diǎn)電源側(cè)的健全區(qū)域供電。聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)設(shè)置為第二套功能，當(dāng)一側(cè)失電后延時(shí)XL時(shí)限后自動(dòng)合閘，恢復(fù)故障點(diǎn)負(fù)荷側(cè)的健全區(qū)域供電。另外分段開(kāi)關(guān)在X時(shí)限或聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)在XL時(shí)限內(nèi)檢測(cè)到開(kāi)關(guān)兩側(cè)帶電，禁止合閘避免合環(huán)運(yùn)行。

電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于其技術(shù)簡(jiǎn)單可靠，在無(wú)需通信通道的條件下實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)的故障定位，故障隔離及非故障區(qū)恢復(fù)供電的自動(dòng)化，從而縮少了停電區(qū)域和停電時(shí)間，使配網(wǎng)的操作，運(yùn)行效率及供電可靠性得以大幅提高。但是也可以看出其缺點(diǎn)[ 1 ]是：故障處理及供電恢復(fù)速度較慢，對(duì)系統(tǒng)及用戶沖擊大，需改變變電站重合閘次數(shù)。

3 電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化系統(tǒng)FA功能的測(cè)試

試驗(yàn)按照區(qū)間故障的時(shí)間間隔通過(guò)傳動(dòng)開(kāi)關(guān)跳閘來(lái)模擬不同區(qū)間故障的方法，測(cè)試各柱上負(fù)荷開(kāi)關(guān)的功能是否正常。為避免開(kāi)關(guān)多次分合閘，影響客戶的設(shè)備，試驗(yàn)前，將線路上的負(fù)荷進(jìn)行了轉(zhuǎn)移或停電操作，線路空載運(yùn)行。

在變電站由繼保人員按照區(qū)間故障的時(shí)間間隔通過(guò)傳動(dòng)開(kāi)關(guān)跳閘，模擬保護(hù)動(dòng)作，重合閘按整定時(shí)間整定，保護(hù)跳閘壓板、重合閘壓板均應(yīng)投入。在各柱上負(fù)荷開(kāi)關(guān)，派專人用秒表記錄各柱上負(fù)荷開(kāi)關(guān)分合閘時(shí)間。

以一個(gè)區(qū)間發(fā)生永久故障為例，具體試驗(yàn)步驟如下：模擬③段內(nèi)發(fā)生永久性故障測(cè)試完成時(shí)各開(kāi)關(guān)狀態(tài)，見(jiàn)圖1：

1）通過(guò)二次回路使東禺1跳閘。

2）5S后，東禺1自動(dòng)重合，同時(shí)站內(nèi)工作人員開(kāi)始計(jì)時(shí)。

3）現(xiàn)場(chǎng)指揮在計(jì)時(shí)42～47S時(shí)，命令繼保人員使東禺1再次跳閘，站內(nèi)計(jì)時(shí)人員在斷路器跳閘即停止計(jì)時(shí)，并記錄當(dāng)前測(cè)得時(shí)間。

4）5S后，東禺1再次自動(dòng)重合。

5）A、B、C、D、G、H處線路人員觀察開(kāi)關(guān)狀態(tài)及所測(cè)時(shí)間。

6）恢復(fù)正常運(yùn)行方式：命令H處線路人員手動(dòng)斷開(kāi)H，命令C處線路人員解除C閉鎖（C閉鎖解除自動(dòng)合閘，D閉鎖自動(dòng)解除、延時(shí)后自動(dòng)合閘）。

7）線路人員向現(xiàn)場(chǎng)指揮報(bào)告各開(kāi)關(guān)狀態(tài)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表1。

試驗(yàn)表明，東禺線、城北線饋線自動(dòng)化系統(tǒng)能確定和自動(dòng)隔離故障點(diǎn)，恢復(fù)非故障區(qū)間供電。

4 系統(tǒng)存在的問(wèn)題與解決方案

系統(tǒng)投運(yùn)后，如線路上發(fā)生永久性故障，非故障段最長(zhǎng)將在120S內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)供電，供電可靠性將大大提高。但系統(tǒng)在運(yùn)行中存在以下問(wèn)題，如圖2所示。

以崗頭變電站為例：當(dāng)崗頭變電站發(fā)生變壓器故障或其他原因引起10kV母線失壓（或全站失壓）時(shí)，城北1開(kāi)關(guān)在合閘位置，由于城北線失壓，城北5T1開(kāi)關(guān)失壓自跳，城北18T1開(kāi)關(guān)自動(dòng)裝置計(jì)時(shí)105S后自動(dòng)合閘，城北5T1開(kāi)關(guān)得電計(jì)時(shí)28S后自動(dòng)合閘，此時(shí)相當(dāng)東禺線反送電到崗頭變電站，如造成東禺線過(guò)負(fù)荷，東禺1保護(hù)動(dòng)作，將使停電范圍擴(kuò)大。同樣，羚山站發(fā)生失壓時(shí)也可能造成城北線跳閘。

為防止以上情況的發(fā)生，可采取以下措施：

1）羚山變電站東禺1開(kāi)關(guān)、崗頭變電站城北1開(kāi)關(guān)保護(hù)加裝失壓脫扣裝置。

2）將饋線出口處的柱上負(fù)荷開(kāi)關(guān)連接方式改為單相PT投入的方式，如下圖：

如上圖所示，當(dāng)變電站正常供電時(shí)，當(dāng)電送到S端時(shí)FDR檢測(cè)到S端來(lái)電并經(jīng)7秒延時(shí)后FDR發(fā)出指令開(kāi)關(guān)合閘，電送到L端；反之當(dāng)變電站停電時(shí)，聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)合閘后，電由另一方送到L端，由于FDR感受不到L端來(lái)因此開(kāi)關(guān)不合閘，防止反送到站內(nèi)，使反送電只到第一個(gè)開(kāi)關(guān)處，但這樣會(huì)使自動(dòng)供電區(qū)域縮小。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析測(cè)試FA功能，可以看出電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化雖然能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度上的饋線自動(dòng)化，但在沒(méi)有后臺(tái)主站系統(tǒng)的支持下，只能用于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的放射型線路和“手接手”線路，在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、聯(lián)絡(luò)較多的，網(wǎng)格狀配網(wǎng)線路上實(shí)施時(shí)，必須由主站進(jìn)行集中控制。因此建立一個(gè)現(xiàn)代化的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，逐步實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳敏，等.無(wú)信道饋線故障處理技術(shù)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2000，24（12）：39-41.

[2] 周小梅.配網(wǎng)自動(dòng)化DA實(shí)現(xiàn)策略[C].第四屆輸配技術(shù)國(guó)際會(huì)議第四屆輸配電技術(shù)國(guó)際會(huì)議論文集，2003.

[3] 李傳健.廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院.肇慶供電局配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)推廣交流.