重合閘在配電網(wǎng)自動化中的應(yīng)用分析

孫顯酉

摘 要：本文結(jié)合配電網(wǎng)自動化建設(shè)的故障處理與分段定位功能需求，針對當(dāng)前配電網(wǎng)自動化建設(shè)中所采用的就地控制模式的局限性，提出一種基于重合閘的配電網(wǎng)故障區(qū)段定位設(shè)計方案，并通過仿真實驗，對該方案在配電網(wǎng)自動化建設(shè)中的應(yīng)用可行性進(jìn)行驗證，以參考。

關(guān)鍵詞：重合閘;配電網(wǎng);自動化;故障區(qū)段定位;研究

智能電網(wǎng)背景下，配電網(wǎng)自動化是其重要建設(shè)與發(fā)展方向之一，其中，配電網(wǎng)作為我國城鄉(xiāng)地區(qū)廣泛應(yīng)用的供電電網(wǎng)之一，其能夠直接與電網(wǎng)用戶進(jìn)行連接，對電網(wǎng)供電運行的可靠性與穩(wěn)定性等，都有著十分重要的作用和影響。值得注意的是，由于配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其中存在著較多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與支路分布，導(dǎo)致配電網(wǎng)自動化建設(shè)中，對電網(wǎng)故障的測量以及信息獲取難度均比較大，在進(jìn)行電網(wǎng)故障檢修與分段定位實現(xiàn)中存在著較大的困難。針對這一情況，根據(jù)配電網(wǎng)的供電運行特性，對其電網(wǎng)運行故障定位與處理有關(guān)功能進(jìn)行研究，以促進(jìn)我國配電網(wǎng)自動化建設(shè)的進(jìn)一步提升，具有十分積極的作用和意義。

1、配電網(wǎng)故障區(qū)段的定位與隔離方法及問題分析

當(dāng)前配電網(wǎng)自動化建設(shè)中，對電網(wǎng)故障段的自動定位與隔離控制方案主要以就地控制與遠(yuǎn)方控制為主，其中，遠(yuǎn)方控制在電網(wǎng)故障定位與隔離中的應(yīng)用，其優(yōu)勢明顯較就地控制顯著。這是由于就地控制在電網(wǎng)故障定位與隔離應(yīng)用中，其故障段上游開關(guān)能夠故障情況下及時進(jìn)行閉鎖動作，而故障下游開關(guān)則不能進(jìn)行相關(guān)動作，從而會導(dǎo)致聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘情況下的電網(wǎng)線路二次接入故障產(chǎn)生。但是，遠(yuǎn)方控制在電網(wǎng)故障段定位與隔離控制中，能夠根據(jù)主站系統(tǒng)對電網(wǎng)線路運行情況的分析結(jié)果，進(jìn)行相應(yīng)的遙控分閘指令發(fā)出，在與FTU配合下及時并準(zhǔn)確進(jìn)行分閘，對故障段下游開關(guān)進(jìn)行閉鎖控制，同時進(jìn)行最高供電優(yōu)先級聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘選擇，完成對電網(wǎng)故障段的有效定位與隔離基礎(chǔ)上，對電網(wǎng)安全和穩(wěn)定運行支持;此外，與就地控制相比，遠(yuǎn)方控制在電網(wǎng)故障段定位與隔離應(yīng)用總，還能夠利用遠(yuǎn)程主站系統(tǒng)與可視化界面的有效連接，幫助有關(guān)人員對電網(wǎng)運行情況進(jìn)行實時監(jiān)測和控制，其在故障處理與定位分析中更加方便、靈活，并且可靠性較高;最后，遠(yuǎn)方控制在電網(wǎng)故障段定位與隔離中應(yīng)用，還能夠通過對計算機(jī)等技術(shù)的綜合運用，在較快的時間與速度下進(jìn)行線上運行與線下管理數(shù)據(jù)的有效處理，為電網(wǎng)運行及故障監(jiān)測與處理等提供可靠的數(shù)據(jù)支持，尤其是在我國智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展與推進(jìn)過程中，遠(yuǎn)方控制模式中的主站系統(tǒng)在計算機(jī)技術(shù)與通迅技術(shù)、電氣控制技術(shù)等技術(shù)支持下，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)用戶不斷提高的配電自動化功能需求進(jìn)行滿足，其作用優(yōu)勢更為顯著。但是，值得注意的是，這種基于重合器的電網(wǎng)饋線故障定位與處理控制方案在實際應(yīng)用中，對遠(yuǎn)程通訊的依賴程度較高，且由于其通信系統(tǒng)的建設(shè)投資數(shù)額較大，在對供電可靠性要求較高、資金較為充足的電網(wǎng)建設(shè)項目中應(yīng)用較多，而在電網(wǎng)自動化建設(shè)中推廣應(yīng)用局限性較為突出。因此，結(jié)合上述基于重合閘的配電網(wǎng)故障處理與定位方案應(yīng)用局限性，進(jìn)行新的控制方案設(shè)計與研究，以促進(jìn)配電網(wǎng)自動化建設(shè)的不斷發(fā)展和提升，具有十分突出的必要性。

2、基于重合閘的配電網(wǎng)故障處理與分段定位系統(tǒng)方案

針對上述基于重合閘的配電網(wǎng)饋線故障處理功能的局限性，為了實現(xiàn)電網(wǎng)運行中故障段的準(zhǔn)確定位與隔離處理，本文提出一種基于重合閘和電壓時間型分段器配合的配電網(wǎng)饋線故障自動化控制系統(tǒng)方案，以滿足配電網(wǎng)饋線故障定位與處理功能需求。首先，采用重合閘與電壓時間型分段器配合的配電網(wǎng)饋線自動化控制系統(tǒng)，其在進(jìn)行輻射狀結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)饋線故障段定位與隔離中，具體操作過程如下圖1所示。其中，該圖中c段為故障點，在c段故障發(fā)生后，其自動化控制系統(tǒng)根據(jù)對電網(wǎng)運行的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對重合器A發(fā)出跳閘指令，在重合器跳閘后，其供電線路的電壓隨之失去，同時分段器進(jìn)行斷開（即圖1中的B、C、D均斷開），完成對電網(wǎng)饋線故障段的隔離處理;然后，在故障發(fā)生15s后，上圖1中的重合器A會首先進(jìn)行重合，同時在第一個時限后（各時限間隔一般為7s），分段器B會進(jìn)行閉合，電網(wǎng)線路供電達(dá)到b段，而第二個時限后分段器D進(jìn)行閉合、第三個時限后分段器C則會進(jìn)行閉合，并且在線路故障為永久性故障時，分段器C閉合的瞬間重合器A會進(jìn)行再次跳閘動作，使該線路電壓處于失去狀態(tài)，同時該線路中的各分段器也會再次進(jìn)行斷開，同一時間分段器C則會在斷開狀態(tài)下完成閉鎖命令。根據(jù)上述操作過程中，在上圖1所示的方案中，如果重合器A進(jìn)行再次跳閘動作后，其重合閘第二次重合會在5s后發(fā)生，并且在重合器重合時各分段器也會依次進(jìn)行閉合動作，而分段器C則由于在斷開狀態(tài)下被鎖定，從而會對故障線路段C進(jìn)行隔離，同時對其他無故障線路的供電恢復(fù)進(jìn)行支持。

其次，在環(huán)狀電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，上述基于重合器與電壓時間型分段器配合的電網(wǎng)饋線故障自動化定位與隔離系統(tǒng)，其對故障段電網(wǎng)線路的具體定位與隔離操作過程則如下圖2所示。該圖中，C段線路為電網(wǎng)線路的故障點，該段線路在發(fā)生永久性故障后，上圖2中的重合器A會根據(jù)電網(wǎng)線路的電壓變化進(jìn)行第一次跳閘動作，然后通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)E對電壓時間型分段器及其有關(guān)裝置進(jìn)行激活，并在故障線路段的左線電壓失去后，使各分段器同時進(jìn)行斷開動作，并在事故發(fā)生15s后，通過重合器A的先重合實現(xiàn)，在第一時限（一般是7s）后進(jìn)行分段器開關(guān)B閉合實現(xiàn)，以對b段線路的供電運行進(jìn)行恢復(fù)，在第二時限后進(jìn)行分段器開關(guān)C自動閉合，由于分段器開關(guān)C閉合后，其線路段的永久性故障導(dǎo)致該線路電壓再次失去，而重合器A則會進(jìn)行再次跳閘動作，促使各分段器的開關(guān)進(jìn)行斷開動作，同一時間對分段器開關(guān)C的斷開狀態(tài)形成閉鎖保護(hù);同理，在重合器A進(jìn)行首次跳閘動作45s 后，上圖2中所示電網(wǎng)線路中的聯(lián)絡(luò)開關(guān)E會自動進(jìn)行合閘，同時其線路d右側(cè)供電開始，并在電壓時間型分段器的配合下最終對分段器開關(guān)D的斷開狀態(tài)形成閉鎖保護(hù)。在完成上述自動化操作與控制后，該電網(wǎng)線路中聯(lián)絡(luò)開關(guān)的右側(cè)重合器會首次進(jìn)行重合，而各分段器開關(guān)在依次的時限后進(jìn)行閉合，至除故障段線路外的其他線路供電完成為止，以實現(xiàn)對電網(wǎng)故障線路的有效隔離，同時對其他非故障線路的供電運行進(jìn)行支持。

3、仿真研究與結(jié)論分析

根據(jù)上述電網(wǎng)饋線故障自動化定位與隔離系統(tǒng)設(shè)計方案，為對其在電網(wǎng)饋線故障自動化處理中的應(yīng)用可行性進(jìn)行驗證，本文還專門根據(jù)上述輻射狀電網(wǎng)故障段自動化隔離方案內(nèi)容，通過建立相應(yīng)的仿真實驗?zāi)Ｐ?，并進(jìn)行仿真實驗參數(shù)合理設(shè)置情況下開展仿真實驗和研究，結(jié)果顯示實驗過程中由于分段器C的斷開狀態(tài)被鎖定，其在上述輻射狀電網(wǎng)線路C段發(fā)生永久性故障下，對故障線路段實現(xiàn)了有效隔離，同時對其他無故障線路的供電進(jìn)行有效支持和恢復(fù)，具有較好的作用和效果，能夠在電網(wǎng)線路故障自動化定位與隔離中進(jìn)行設(shè)計和應(yīng)用。如下圖3所示，即為根據(jù)上述輻射狀電網(wǎng)故障段隔離方案所構(gòu)建的仿真實驗?zāi)Ｐ褪疽鈭D。

4、結(jié)束語

總之，對重合閘在配電網(wǎng)自動化中的應(yīng)用研究，有利于促進(jìn)其在配電網(wǎng)自動化建設(shè)中有效設(shè)計和運用，促進(jìn)配電網(wǎng)自動化水平不斷提升，進(jìn)而推動我國智能電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展，具有十分積極的作用和意義。