基于自動(dòng)化模擬開關(guān)的終端功能測(cè)試應(yīng)用

林麗紅

（惠州惠陽供電局，廣東 惠州 516211）

0 引 言

目前，惠州供電局的配網(wǎng)自動(dòng)化正在大力建設(shè)中，越來越多的配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備安裝到配網(wǎng)線路上。隨著運(yùn)行年限的增加，特別是在戶外和沿海地區(qū)等運(yùn)行環(huán)境較差的地方，二次設(shè)備的零部件可能損壞或者老化，導(dǎo)致線路上的配網(wǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備出現(xiàn)故障，造成開關(guān)誤動(dòng)、拒動(dòng)以及保護(hù)邏輯功能失效等問題。在現(xiàn)場(chǎng)排查設(shè)備板件和二次線路類故障時(shí)，為了測(cè)試終端板件功能和二次回路狀況，需要將現(xiàn)場(chǎng)線路停電進(jìn)行檢修。與此同時(shí)，惠州供電局正在開展早期投運(yùn)的配網(wǎng)自動(dòng)化終端現(xiàn)場(chǎng)遙控的工作，開關(guān)分合的過程也會(huì)造成用戶停電。

1 自動(dòng)化終端功能測(cè)試要求

為確保10 kV饋線自動(dòng)化工程調(diào)試工作的順利開展，提升自動(dòng)化開關(guān)的動(dòng)作準(zhǔn)確性，結(jié)合實(shí)際建設(shè)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，需在保護(hù)功能和通信規(guī)約等方面測(cè)試自動(dòng)化終端。目前，自動(dòng)化終端主要分為電流型保護(hù)和電壓時(shí)間型保護(hù)兩種保護(hù)類型。其中，投入電流型保護(hù)開關(guān)要求具備4種功能[1]。第一，過電流保護(hù)功能，可設(shè)定電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限和相間電流定值。第二，零序電流保護(hù)功能，動(dòng)作電流和跳閘延時(shí)均可以由用戶自由平滑設(shè)定。第三，可設(shè)置兩次自動(dòng)重合閘功能。第四，可以檢測(cè)開關(guān)兩側(cè)電壓差和角差。

投入電壓時(shí)間型工作模式有7種功能。第一，具有失電后延時(shí)（可整定）分閘功能。開關(guān)在合位、雙側(cè)失壓以及無流情況下，到達(dá)失電延時(shí)時(shí)間后控制開關(guān)分閘。第二，具有得電延時(shí)后合閘功能。開關(guān)在分位、一側(cè)得壓以及一側(cè)無壓情況下，到達(dá)得電延時(shí)時(shí)間后控制開關(guān)合閘。第三，具有單側(cè)失壓延時(shí)（可整定）后合閘功能。開關(guān)在分位且雙側(cè)電壓正常持續(xù)規(guī)定時(shí)間以上時(shí)，單側(cè)電壓消失，到達(dá)延時(shí)時(shí)間后控制開關(guān)合閘。第四，雙側(cè)均有電壓時(shí)，具備開關(guān)合閘邏輯閉鎖功能。開關(guān)處于分閘狀態(tài)且兩側(cè)電壓均正常時(shí)，此時(shí)終端閉鎖合閘。第五，具有閉鎖合閘功能。若合閘后在設(shè)定時(shí)限（可整定）內(nèi)失壓并檢測(cè)到故障電流，則自動(dòng)分閘并閉鎖合閘。若合閘后在設(shè)定時(shí)限內(nèi)沒有檢測(cè)到故障電流，則不閉鎖合閘。第六，對(duì)于電壓型開關(guān)，應(yīng)具有閉鎖分閘功能。若合閘后在設(shè)定時(shí)間（可整定）內(nèi)沒有檢測(cè)到故障，則閉鎖分閘功能，延時(shí)5 min后閉鎖復(fù)歸。第七，可檢測(cè)零序電壓，具有零序電壓保護(hù)功能。動(dòng)作電壓和告警時(shí)間均可以由用戶自由平滑設(shè)定。

2 技術(shù)路線

為了減少用戶停電，解決設(shè)備不停電功能測(cè)試問題，通過制作模擬開關(guān)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)遙控測(cè)試和功能測(cè)試[2]。自動(dòng)化模擬開關(guān)包括柱上FTU模擬開關(guān)和分接箱DTU的模擬開關(guān)。FTU模擬開關(guān)主要是由航插電纜和繼電器模塊組成[3]，接線如圖1所示。航插電纜主要通過收集并訂購各FTU廠家的航插頭焊接而成，用來組裝成各廠家類型的模擬開關(guān)。繼電器模塊采用大功率穩(wěn)壓三級(jí)管配合繼電器組成單路RS觸發(fā)電路，可通過高/低電平來觸發(fā)繼電器的接通和斷開。通過將繼電器的輸出回路連接到終端的遙信開入點(diǎn)，模擬開關(guān)的分合位置。DTU模擬開關(guān)主要是由綠色鳳凰端子線和繼電器模塊組成。

圖1 接線示意圖

模擬開關(guān)還需要適配各種廠家的連接線與終端進(jìn)行連接。通過配網(wǎng)自動(dòng)化終端的開出端接入到測(cè)試盒的繼電器控制模塊的ON和OFF端，將模擬開關(guān)的分合狀態(tài)端接入到配網(wǎng)自動(dòng)化終端的開入端，形成對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化終端開關(guān)動(dòng)作和分合狀態(tài)量的測(cè)試。在進(jìn)行配網(wǎng)自動(dòng)化終端遙控或者保護(hù)功能測(cè)試時(shí)，配網(wǎng)自動(dòng)化終端會(huì)通過開出端發(fā)送短時(shí)電壓脈沖信號(hào)。模擬開關(guān)收到該電壓脈沖信號(hào)后，會(huì)驅(qū)動(dòng)簡易測(cè)試開關(guān)繼電器模塊進(jìn)行開合動(dòng)作，并將開合信號(hào)輸出給配網(wǎng)自動(dòng)化終端。模擬開關(guān)外觀如圖2所示。

圖2 模擬開關(guān)外觀

目前，惠州供電局已經(jīng)有超過20個(gè)廠家的配網(wǎng)自動(dòng)化終端設(shè)備在線路上投入運(yùn)行。由于前期建設(shè)時(shí)沒有發(fā)布相關(guān)的配網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)文件，不同廠家的接口和功能存在一定的差異。在對(duì)終端保護(hù)功能測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備遙控調(diào)試時(shí)，由于目前還沒有一款能夠適用各廠家的模擬開關(guān)，導(dǎo)致許多在以前投入運(yùn)行的設(shè)備無法進(jìn)行不停電遙控測(cè)試和保護(hù)功能測(cè)試，加大了終端故障排查的難度，阻礙了遙控調(diào)試和功能測(cè)試工作的順利開展。為了改變這一現(xiàn)狀，需要收集不同廠家的航插和端子的定義，制作不同的配套模擬開關(guān)。

3 應(yīng)用場(chǎng)景

使用配電自動(dòng)化終端模擬開關(guān)后，將不需要線路停電即可進(jìn)行遙控調(diào)試和終端保護(hù)功能測(cè)試。模擬開關(guān)通過模擬出開關(guān)的動(dòng)作和狀態(tài)輸出，可以方便地實(shí)現(xiàn)與主站的遙控聯(lián)調(diào)，同時(shí)配合繼保測(cè)試儀器能夠在線路不停電情況下測(cè)試終端保護(hù)功能。通過比對(duì)各廠家的圖紙，設(shè)計(jì)出適配各廠家的測(cè)試連接線，可以很好地解決年限較長的配網(wǎng)自動(dòng)化終端的遙控和保護(hù)功能測(cè)試工作。

根據(jù)模擬開關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用情況，模擬開關(guān)的應(yīng)用具有以下優(yōu)勢(shì)：僅需簡易充電電池，不需要外接電源；接線簡單，只需制作配套的航空插頭與配網(wǎng)自動(dòng)化FTU連接，現(xiàn)場(chǎng)不需要接線，方便靈活；通過模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)終端的功能調(diào)試，故障排查等不需要線路或用戶停電，減少了停電戶數(shù)，提高了供電可靠率。需要說明的是，在使用模擬開關(guān)時(shí)也存在觸電和誤拔插航空插頭的現(xiàn)象，導(dǎo)致開關(guān)存在誤動(dòng)或拒動(dòng)等風(fēng)險(xiǎn)。

3.1 應(yīng)用案例一：存量設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)遙控檢測(cè)

2016年投運(yùn)的南京電研FTU因當(dāng)時(shí)未明確現(xiàn)場(chǎng)的遙控工作要求，需對(duì)全部設(shè)備再次進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)遙控功能測(cè)試。通過制作2016年供貨的南京電研航插-測(cè)試端子轉(zhuǎn)接線，完成了95臺(tái)設(shè)備的遙控工作，避免了789個(gè)中壓用戶停電。

3.2 應(yīng)用案例二：110 kV鴻泰站10 kV鴻裕線F11#7塔7T1開關(guān)自動(dòng)化拒動(dòng)情況分析

110 kV鴻泰站10 kV鴻裕線F11#7塔7T1開關(guān)屬于南京電研2017年4月出廠的設(shè)備，終端型號(hào)NSA3100（0116）。2019年7月17日后段線路故障，但越級(jí)跳閘到變電站開關(guān)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)核查，定值設(shè)置未發(fā)現(xiàn)異常，也沒有7月17日的故障告警記錄?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)終端進(jìn)行保護(hù)功能測(cè)試，過流和零序過流動(dòng)作正常，重合閘動(dòng)作正常，告警記錄能正確生成。該設(shè)備未發(fā)現(xiàn)異常，再次通知運(yùn)維單位進(jìn)行線路缺陷排查，發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患1處。

3.3 應(yīng)用案例三：110 kV平潭站10 kV麥科特線F5主線#26塔26T1開關(guān)

2019年12月20日，110 kV平潭站10 kV麥科特線F5主線#26塔26T1開關(guān)后段線路故障，但該自動(dòng)化開關(guān)未能準(zhǔn)確隔離故障。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)核查，該設(shè)備屬于北京科銳2015年8月出廠的設(shè)備，檢查定值設(shè)置沒有異常。通過繼保測(cè)試儀進(jìn)行加量，終端采樣正常，但是功能測(cè)試時(shí)開關(guān)未能保護(hù)動(dòng)作。初步判斷可能是主控板硬件故障或主控板程序存在問題，后續(xù)聯(lián)系廠家進(jìn)行處理。

4 應(yīng)用效果

不同的模擬開關(guān)已在多個(gè)不同類型廠家上成功開展模擬功能測(cè)試。測(cè)試連接線主要有適用于2018年后南方電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)FTU航插-測(cè)試端子轉(zhuǎn)接線、宏秀電氣FTU航插-測(cè)試端子轉(zhuǎn)接線、積成電子FTU航插-測(cè)試端子轉(zhuǎn)接線、南京電研FTU航插-測(cè)試端子轉(zhuǎn)接線、北京科銳DTU端子-測(cè)試端子轉(zhuǎn)接線以及積成電子DTU端子-測(cè)試端子轉(zhuǎn)接線等。后期南網(wǎng)統(tǒng)一了航插定義標(biāo)準(zhǔn)，以后采用統(tǒng)一的轉(zhuǎn)接線即可。通過轉(zhuǎn)接線與各廠家設(shè)備連接后，可將終端廠家與開關(guān)相關(guān)的開入開出接點(diǎn)連接到配網(wǎng)自動(dòng)化終端簡易測(cè)試開關(guān)的相關(guān)接點(diǎn)上。為了提升測(cè)試成效，在模擬開關(guān)中添加充電電源等，可以在終端沒有電時(shí)保證正常的工作。通過模擬開關(guān)開展的保護(hù)功能測(cè)試和邏輯功能測(cè)試，可輔助判定開關(guān)動(dòng)作的準(zhǔn)確性，且成效明顯。