基于小水電并網(wǎng)的配網(wǎng)自愈研究

劉英杰

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司梅州供電局）

0 引言

梅州市地處粵東北山區(qū)，水利資源相當(dāng)豐富，當(dāng)有大量小水電在梅州配網(wǎng)上網(wǎng)時(shí)，配網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、潮流等均會改變，不利于梅州配網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，而梅州配網(wǎng)的大部分小水電用戶接入投資分界點(diǎn)無安裝自動化分界開關(guān)，也并未配備自動解列裝置，用戶設(shè)備故障時(shí)無法快速查找及隔離故障點(diǎn)，對供電可靠性影響較大，同時(shí)也深刻影響著配電網(wǎng)故障自愈功能的實(shí)現(xiàn)。因此，對有大量小水電在配網(wǎng)系統(tǒng)上網(wǎng)的配電線路進(jìn)行自愈的研究，具有重要意義。

1 配網(wǎng)自愈現(xiàn)狀

配網(wǎng)自愈是指通過配網(wǎng)自動化終端及時(shí)檢測出配網(wǎng)線路跳閘，自動判別出故障段，并通過設(shè)定的時(shí)間配合自動隔離故障段，再經(jīng)過設(shè)定的時(shí)限自動恢復(fù)對非故障區(qū)域的供電。自愈主要分為就地型自愈、主站集中型自愈、主站就地協(xié)同型自愈。

就地型自愈是指通過就地型配網(wǎng)自動化終端的定值配合進(jìn)行故障點(diǎn)定位、故障隔離故障段以及恢復(fù)非故障段供電。

主站集中型自愈是指通過配電主站自愈功能配合進(jìn)行故障點(diǎn)定位、故障隔離故障段以及恢復(fù)非故障段供電。

主站就地協(xié)同型自愈是指通過配網(wǎng)主站系統(tǒng)采集配網(wǎng)自動化終端設(shè)備上送的信息，及時(shí)檢測出配網(wǎng)故障、對配網(wǎng)不安全狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警，并通過對配網(wǎng)自動化終端進(jìn)行遠(yuǎn)程的操作，對故障段進(jìn)行隔離、非故障段進(jìn)行轉(zhuǎn)供，使其不影響用戶的正常供電或?qū)⑵溆绊懡抵磷钚　?/p>

2 提升小水電并網(wǎng)自愈線路故障定位及隔離準(zhǔn)確率的研究

2.1 小水電在配網(wǎng)上網(wǎng)所帶來的影響

梅州地區(qū)有大量小水電在配網(wǎng)上網(wǎng)，通過梅州局配網(wǎng)線路并網(wǎng)的小水電多達(dá)一千多個(gè)，由于小水電用戶接入投資分界點(diǎn)無安裝自動化分界開關(guān)或配備自動解列裝置，不符合《梅州供電局配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)技術(shù)細(xì)則》（2019年版）的相關(guān)要求，影響了自動化開關(guān)的失壓分閘判據(jù)，造成故障定位、隔離不準(zhǔn)確。并且小水電在一定程度上抬升了配網(wǎng)線路電壓，容易造成精密元件長期過電壓過熱甚至于燒壞，破壞自動化設(shè)備的正常運(yùn)行。

下面結(jié)合實(shí)例說明：35kV某變電站10kV甲線保護(hù)動作，重合成功，站外自動化開關(guān)＃19桿19T1開關(guān)（邏輯）、＃40桿40T1開關(guān)（邏輯）隔離故障，經(jīng)查主干線＃40桿至＃41桿的電纜故障，故障定位、隔離不準(zhǔn)確，10kV甲線＃19桿19T1開關(guān)、＃40桿40T1開關(guān)因受＃19桿至＃40桿線路之間小水電站影響，導(dǎo)致19T1開關(guān)負(fù)荷側(cè)殘壓閉鎖動作，40T1開關(guān)電源側(cè)殘壓閉鎖動作，造成故障定位、隔離不準(zhǔn)確，如圖1所示。

圖1 10kV甲線單線圖

2.2 針對小水電并網(wǎng)帶來影響的改進(jìn)方案

在配網(wǎng)線路跳閘時(shí)，要有效消除小水電帶來的影響，其根本在于快速分隔開小水電，故障消除后再進(jìn)行并網(wǎng)，依據(jù)《梅州供電局配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)技術(shù)細(xì)則》（2019年版） “9.1.7.2小水電、光伏等分布式電源接入中壓線路較多的地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先考慮將小水電線路集中一條分支或線路上網(wǎng)，實(shí)行發(fā)供分離。確定無法有效進(jìn)行網(wǎng)架優(yōu)化時(shí)，方可考慮在合適位置安裝具備過電壓、高頻解列、檢無壓閉鎖合閘、檢同期重合等保護(hù)功能的斷路器裝置，同時(shí)配置雙側(cè)PT，確保線路跳閘時(shí)系統(tǒng)可靠隔離小水電?！?，主要的手段有安裝自動解列裝置以及加裝小水電支線自動化開關(guān)。

2.2.1 方案一安裝自動解列裝置

通過設(shè)置自動解列，并設(shè)定定值使自動解列裝置動作先于重合閘動作，使小水電在發(fā)生故障時(shí)迅速與配電網(wǎng)解列，然后再進(jìn)行變電站站內(nèi)開關(guān)重合，達(dá)到站內(nèi)開關(guān)重合前隔離小水電的目的。

2.2.2 方案二安裝小水電支線自動化開關(guān)

方法一：在小水電所在支線上安裝自動化開關(guān)（失壓分閘），當(dāng)線路上發(fā)生跳閘時(shí)，小水電出力不足而引起水輪機(jī)全部機(jī)組停機(jī)，此時(shí)小水電支線上的自動化開關(guān)滿足失電延時(shí)分閘條件后，經(jīng)過一定延時(shí)后分閘，由此隔離小水電。

方法二：在小水電支線安裝自動化開關(guān)，遠(yuǎn)動裝置投入二遙功能（遙信、遙控），當(dāng)值調(diào)度員在配網(wǎng)主站遙控?cái)嚅_支線自動化開關(guān)，達(dá)到隔離小水電的目的。

2.2.3 最終方案

方案一的好處在于工程項(xiàng)目較小，建設(shè)工期較短，但工程需由各小水電用戶投入相當(dāng)大的資金，協(xié)調(diào)起來會比較困難。這種方法對比實(shí)施有很大的困難，雖然短期內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)，但可以作為補(bǔ)充方法在各小水電站逐步推行。方案二中方法一的優(yōu)點(diǎn)是小水電用戶投入較少的資金就可以達(dá)到很好的效果，而且改造工期較短，易于實(shí)現(xiàn)發(fā)生故障時(shí)隔離小水電的目的；而方法二雖然能達(dá)到發(fā)生故障時(shí)隔離小水電的目的，但受自動化開關(guān)信號穩(wěn)定等因素影響遙控成功率、遙控?cái)嚅_支線自動化開關(guān)要在重合閘定值時(shí)間內(nèi)完成，較方法一不穩(wěn)定，可作為方法一的補(bǔ)充措施。綜上所述，選擇方案二的方法一作為最終方案，在小水電支線安裝投入失壓延時(shí)分閘功能的自動化開關(guān)。

2.3 應(yīng)用效果分析

投入電壓－時(shí)間型主站就地協(xié)同模式自愈的配網(wǎng)線路，其永久故障的過程如圖2所示。

圖2 自愈線路永久性故障示意圖

701開關(guān)、702開關(guān)為變電站10kV出線開關(guān)，投入帶時(shí)限的過流保護(hù)以及重合閘功能；5T1開關(guān)～4T1開關(guān)是自動化分段開關(guān)，投入邏輯功能（電壓時(shí)間型），7T1開關(guān)是小水電分支自動化開關(guān)，只投入失電延時(shí)分閘功能；8T1開關(guān) 為10kV甲線與10kV乙線的聯(lián)絡(luò)開關(guān)。

10kV甲線9T1開關(guān)至15T1開關(guān)段線路故障，10kV甲線701開關(guān)保護(hù)動作跳閘，經(jīng)3.5s后10kV甲線5T1開關(guān)、9T1開關(guān)、15T1開關(guān)失壓分閘，小水電分支開關(guān)7T1開關(guān)失壓分閘；經(jīng)5s重合閘動作合上10kV甲線701開關(guān)，經(jīng)42s后10kV甲線5T1開關(guān)得電合閘，經(jīng)7s后10kV甲線9T1開關(guān)得電合閘，此時(shí)10kV甲線9T1開關(guān)合閘于故障；10kV甲線701開關(guān)再次跳閘，經(jīng)3.5s后5T1開關(guān)、9T1開關(guān)再次失壓分閘，此時(shí)10kV甲線9T1開關(guān)、15T1開關(guān)殘壓閉鎖；經(jīng)5s重合閘動作再次合上10kV甲線701開關(guān)，經(jīng)42s后10kV甲線5T1開關(guān)得電合閘，恢復(fù)10kV甲線9T1開關(guān)前段線路供電；配網(wǎng)主站系統(tǒng)收到10kV甲線9T1開關(guān)、15T1開關(guān)的閉鎖信號，生成“定位－隔離－恢復(fù)”方案；配網(wǎng)主站系統(tǒng)確認(rèn)10kV甲線9T1開關(guān)、15T1開關(guān)在分閘位置，若為半自動模式，則由當(dāng)值調(diào)度員遙控合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)10kV乙線8T1開關(guān)，非故障區(qū)域恢復(fù)供電；若為全自動模式，則經(jīng)過設(shè)定的延時(shí)，配網(wǎng)主站系統(tǒng)自動合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)10kV乙線8T1開關(guān)，非故障區(qū)域（10kV甲線15T1開關(guān)至10kV乙線8T1開關(guān)段線路）恢復(fù)供電。

通過在小水電支線安裝投失壓分閘的自動化開關(guān)，在遇到故障時(shí)能很好地避免主線投邏輯的自動化開關(guān)因小水電的影響而殘壓閉鎖，提高故障定位、故障隔離準(zhǔn)確性，提高自愈成功率，發(fā)生永久性故障時(shí)自愈全過程時(shí)間如圖3所示。

圖3 自愈全過程時(shí)間圖

3 結(jié)束語

在有大量小水電在梅州配網(wǎng)上網(wǎng)的背景下，本文研究了梅州局配網(wǎng)自愈線路發(fā)生故障后故障定位、故障隔離不準(zhǔn)確的主要因素，進(jìn)一步分析了小水電在配網(wǎng)上網(wǎng)對自愈線路的影響，為有效消除小水電帶來的影響，探究了兩個(gè)針對性的改進(jìn)方案，最終選擇在小水電所在支線上安裝投入失壓延時(shí)分閘功能的自動化開關(guān)作為最終方案，經(jīng)過應(yīng)用效果分析，這種方案在遇到故障時(shí)能很好地避免主線投邏輯的自動化開關(guān)因小水電的影響而殘壓閉鎖，提高故障定位、故障隔離準(zhǔn)確性，提高自愈成功率。