配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化自愈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 要：針對(duì)配網(wǎng)調(diào)度現(xiàn)狀進(jìn)行相應(yīng)需求分析并提出配置方案，著重研究和設(shè)計(jì)了配網(wǎng)自愈系統(tǒng)。使用配網(wǎng)自愈系統(tǒng)可以減少故障處理時(shí)調(diào)度員等候操作人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)浪費(fèi)的時(shí)間，由主站控制分段開關(guān)及環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)故障上、下游恢復(fù)供電，最終達(dá)到快速、準(zhǔn)確處理故障，減少用戶故障停電時(shí)間，提高線路供電可靠性的目的。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化；配網(wǎng)自愈系統(tǒng)；保護(hù)配置

中圖分類號(hào)：TM734? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? 文章編號(hào)：1671-0797（2023）09-0015-04

DOI：10.10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.09.005

0? ? 引言

觀察配網(wǎng)調(diào)度員日常操作可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前調(diào)度員的工作效率無(wú)法滿足現(xiàn)有工作量需求；進(jìn)一步研究得出其原因，并針對(duì)該原因提出和設(shè)計(jì)了配網(wǎng)自愈系統(tǒng)，以減輕調(diào)度員的工作量，提高調(diào)度員的工作效率。

1? ? 應(yīng)用系統(tǒng)需求背景

隨著電網(wǎng)企業(yè)轉(zhuǎn)型改革，提升客戶用電服務(wù)水平成為企業(yè)的重要經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，而配網(wǎng)線路停電次數(shù)多，停送電操作時(shí)間長(zhǎng)，延時(shí)送電率高，嚴(yán)重制約了客戶服務(wù)質(zhì)量的提升。利用配電自動(dòng)化系統(tǒng)或終端，可以監(jiān)視配電線路的運(yùn)行狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路故障，診斷出故障區(qū)間并將故障區(qū)間隔離，自動(dòng)恢復(fù)對(duì)非故障區(qū)間的供電。鑒于此，本文主要研究了不同類型線路之間開關(guān)保護(hù)定值配合與自愈的實(shí)現(xiàn)方式[1]。

2? ? 具體實(shí)施

電壓-時(shí)間型負(fù)荷開關(guān)：在分閘位置有明顯可見斷開點(diǎn)，帶有簡(jiǎn)單滅弧裝置，能夠關(guān)合和開斷負(fù)荷電流及過(guò)載電流，不能開斷短路電流。靠配套配網(wǎng)自動(dòng)化終端與變電站出線斷路器保護(hù)、重合閘配合，依靠配網(wǎng)自動(dòng)化終端自身電壓-時(shí)間邏輯判斷功能實(shí)現(xiàn)故障隔離和非故障區(qū)間的供電恢復(fù)。

X時(shí)限（TX）：對(duì)分段用開關(guān)，X時(shí)限為開關(guān)單側(cè)來(lái)電后開關(guān)合閘的時(shí)延；對(duì)聯(lián)絡(luò)用開關(guān)，X時(shí)限為在開關(guān)兩側(cè)有電壓、分閘狀態(tài)下，單側(cè)失壓后合閘的時(shí)延。

Y時(shí)限（TY）：合閘確認(rèn)（故障檢測(cè)）時(shí)間，開關(guān)合閘后未超過(guò)Y時(shí)限的時(shí)間內(nèi)又失壓，則該開關(guān)分閘被閉鎖在分閘狀態(tài)。

Z時(shí)限（TZ）：失壓分閘延時(shí)，即失壓后開關(guān)自動(dòng)分閘的時(shí)延。

電壓-電流型負(fù)荷開關(guān)：在電壓-時(shí)間型負(fù)荷開關(guān)的基礎(chǔ)上，結(jié)合故障電流復(fù)合判據(jù)實(shí)現(xiàn)故障隔離和非故障區(qū)的快速恢復(fù)供電。主要技術(shù)參數(shù)與電壓-時(shí)間型負(fù)荷開關(guān)相同，但多了閉鎖分閘功能。

具備自愈能力：發(fā)生站外永久故障時(shí)，線路具備隔離故障區(qū)域并恢復(fù)部分或全部恢復(fù)非故障區(qū)域供電的能力，不包括單個(gè)配電房或單臺(tái)配變通過(guò)備自投裝置恢復(fù)供電（瞬時(shí)故障重合成功不屬于永久故障，不納入計(jì)算）。

永久故障：線路跳閘重合不成功、線路跳閘無(wú)重合、單相接地故障時(shí)手動(dòng)斷開線路、線路跳閘重合成功且自動(dòng)化開關(guān)隔離故障。

切實(shí)執(zhí)行省公司配網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)指導(dǎo)原則關(guān)于配網(wǎng)自動(dòng)化的整體原則和技術(shù)路線，充分發(fā)揮饋線自動(dòng)化快速隔離故障作用，在就地饋線自動(dòng)化模式實(shí)現(xiàn)部分非故障區(qū)域自動(dòng)恢復(fù)供電的基礎(chǔ)上，通過(guò)主站智能分析實(shí)施遙控恢復(fù)非故障段聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供，實(shí)現(xiàn)全部非故障區(qū)域恢復(fù)供電，達(dá)到最大化自愈目標(biāo)。

3? ? 配網(wǎng)保護(hù)配置原則

3.1? ? 配置原則

（1）變電站出線開關(guān)投入二次重合閘；配電線路主干線所有分段自動(dòng)化斷路器退出保護(hù)，投入電壓-電流型自動(dòng)化邏輯功能（變電站10 kV接地系統(tǒng)采用消弧選線跳閘方式時(shí)退出檢測(cè)“故障電流”功能）。

（2）分支線第一級(jí)自動(dòng)化斷路器投入保護(hù)功能，投入二次重合閘，其余分支線自動(dòng)化斷路器退出保護(hù)功能，按主干線自動(dòng)化邏輯原則整定。

（3）聯(lián)絡(luò)自動(dòng)化斷路器退出保護(hù)和自動(dòng)化邏輯功能，保留三遙功能。

（4）與專變用戶分界的公用開關(guān)（看門狗）：投入保護(hù)功能，退出重合閘。

（5）主干線及分支線中途涌流控制器保護(hù)功能全部退出，架空線路保護(hù)和自動(dòng)化邏輯投退原則示例如圖1所示。

（6）整定原則按《江門電網(wǎng)配網(wǎng)保護(hù)整定計(jì)算工作手冊(cè)》執(zhí)行。

“具備自愈能力”定義：發(fā)生站外永久故障時(shí)，線路具備隔離故障區(qū)域并恢復(fù)部分或全部非故障區(qū)域供電的能力，不包括單個(gè)配電房或單臺(tái)配變通過(guò)備自投裝置恢復(fù)供電（瞬時(shí)故障重合成功不屬于永久故障，不納入計(jì)算）；主干線故障通過(guò)變電站出線保護(hù)結(jié)合饋線自動(dòng)化分段開關(guān)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行隔離，并自動(dòng)恢復(fù)前段非故障區(qū)域供電，前期通過(guò)主站提供轉(zhuǎn)供策略，當(dāng)值調(diào)度人工遙控分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)，在15 min內(nèi)對(duì)故障后段非故障區(qū)域通過(guò)聯(lián)絡(luò)線轉(zhuǎn)供，后期通過(guò)主站智能分析制定轉(zhuǎn)供策略并遙控實(shí)施在分鐘級(jí)恢復(fù)故障后段供電；分支線故障通過(guò)第一級(jí)自動(dòng)化斷路器保護(hù)結(jié)合后段分支線自動(dòng)化分段開關(guān)動(dòng)作對(duì)故障區(qū)域進(jìn)行隔離，并自動(dòng)恢復(fù)前段非故障區(qū)域供電。

3.2? ? 自愈功能整定

圖2所示為變電站A某10 kV饋線配網(wǎng)接線圖，變電站開關(guān)CB投入二次重合閘，分支線12為重要分支線，分支線11、13為一般分支線。

（1）變電站開關(guān)CB投入二次重合功能；主干線開關(guān)FB1、FB2投入自動(dòng)化邏輯；聯(lián)絡(luò)開關(guān)LB退出保護(hù)及自動(dòng)化邏輯；分支線第一級(jí)開關(guān)ZB11、ZB21、ZB31投入保護(hù)功能，投入二次重合閘；其他分支線開關(guān)ZB12、ZB13、ZB22投入自動(dòng)化邏輯；用戶分界開關(guān)KG投入保護(hù)，退出重合閘。

（2）變電站開關(guān)CB定值按速斷0.3 s，相過(guò)流、零序過(guò)流0.6 s，一次重合9 s，二次重合65 s，二次重合閉鎖1 s，二次重合充電65 s，后加速0.1 s整定。

（3）分支線第一級(jí)開關(guān)ZB11、ZB21、ZB31定值按速斷0.1 s，相過(guò)流、零序過(guò)流0.35 s，一次重合12 s，二次重合60 s，二次重合閉鎖2 s，二次重合充電65 s整定，退出后加速。

（4）主干線上全部自動(dòng)化開關(guān)有壓合閘延時(shí)TX取7 s，對(duì)于分支線裝設(shè)的自動(dòng)化開關(guān)，按主干線、重要分支線、普通分支線的優(yōu)先順序原則整定，分支線12為重要分支線，當(dāng)變電站CB斷路器重合后線路電壓恢復(fù)，此時(shí)各級(jí)自動(dòng)化開關(guān)的得電合閘動(dòng)作順序?yàn)椋篎B1→FB2→ZB22→ZB12→ZB13。

（5）用戶分界開關(guān)KG定值按速斷0 s，相過(guò)流、零序過(guò)流0.2 s整定。

3.3? ? 自愈功能實(shí)現(xiàn)

由于自愈功能依靠線路中途自動(dòng)化開關(guān)實(shí)現(xiàn)，自愈時(shí)間與線路中途自動(dòng)化開關(guān)數(shù)量息息相關(guān)。為平衡自愈效率和復(fù)電用戶數(shù)量，規(guī)定每一條線路上面最多安裝三個(gè)自動(dòng)化開關(guān)。

（1）電壓-電流型饋線自動(dòng)化故障隔離過(guò)程如圖3所示（瞬時(shí)故障）。

1）瞬時(shí)故障發(fā)生；

2）CB1保護(hù)動(dòng)作分閘；

3）FS1、FS2、FS3經(jīng)失壓分閘延時(shí)TZ分閘（8 s）；

4）CB1一次重合閘動(dòng)作合閘（9 s）；

5）FS1經(jīng)有壓合閘延時(shí)TX合閘（7 s）；

6）FS2經(jīng)有壓合閘延時(shí)TX合閘（7 s）；

7）FS3經(jīng)有壓合閘延時(shí)TX合閘（7 s），全部供電恢復(fù)。

（2）電壓-電流型饋線自動(dòng)化故障隔離過(guò)程如圖4所示（永久故障）。

1）永久故障發(fā)生；

2）CB1保護(hù)動(dòng)作分閘（速斷0.3 s，過(guò)流0.6 s）；

3）FS1、FS2、FS3經(jīng)失壓分閘延時(shí)TZ分閘（8 s）；

4）CB1一次重合閘動(dòng)作合閘（9 s）；

5）FS1經(jīng)有壓合閘延時(shí)TX合閘（7 s）；

6）FS2經(jīng)有壓合閘延時(shí)TX合閘（7 s）；

7）CB1保護(hù)動(dòng)作分閘（速斷0.3 s，過(guò)流0.6 s）；

8）FS2檢測(cè)到有壓又瞬時(shí)失壓且有故障電流閉鎖在分閘狀態(tài)不再合閘，F(xiàn)S3檢測(cè)到殘壓（無(wú)壓狀態(tài)下電壓出現(xiàn)又消失）閉鎖在分閘狀態(tài)不再合閘，F(xiàn)S1經(jīng)失壓分閘延時(shí)TZ分閘（8 s）；

9）CB1二次重合閘動(dòng)作（60 s）；

10）FS1經(jīng)有壓合閘延時(shí)TX合閘（7 s）；

11）LS經(jīng)單側(cè)失壓合閘延時(shí)合閘。

注：聯(lián)絡(luò)開關(guān)保護(hù)功能不投，為防止線路停電時(shí)聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動(dòng)合閘對(duì)停電線路反送電，容易造成人身觸電事故，故退出自動(dòng)化邏輯功能。

4? ? 重合閘退出原則

（1）配網(wǎng)調(diào)度負(fù)責(zé)主線變電站側(cè)重合閘管理和操作，操作完成后告知配電運(yùn)行單位。

（2）配電運(yùn)行單位負(fù)責(zé)分支線路的分段開關(guān)重合閘管理和操作。

（3）涉及分支線的帶電作業(yè)，配電運(yùn)行單位必須確認(rèn)主線變電站側(cè)重合閘已退出，并退出各電源側(cè)分支線分段開關(guān)重合閘后，方可許可帶電作業(yè)開工。如果開關(guān)冷備用/檢修轉(zhuǎn)熱備用/運(yùn)行操作前不退出開關(guān)合閘壓板，可能出現(xiàn)帶負(fù)荷合刀閘誤操作風(fēng)險(xiǎn)，極大威脅操作人員人身安全。

正確的停電操作順序應(yīng)為[2]：

1）開關(guān)具備遙控功能：①遙控?cái)嚅_開關(guān)；②將開關(guān)切換至就地操作模式；③退出開關(guān)合閘壓板；④將開關(guān)由熱備用轉(zhuǎn)冷備用/檢修。

2）開關(guān)不具備遙控功能：①將開關(guān)切換至就地操作模式；②退出開關(guān)合閘壓板；③將開關(guān)由運(yùn)行轉(zhuǎn)冷備用/檢修。

送電操作順序相反：

1）開關(guān)具備遙控功能：①檢查開關(guān)已切換至就地操作模式并檢查開關(guān)合閘壓板在“退出”位置；②將開關(guān)由冷備用/檢修轉(zhuǎn)熱備用；③投入開關(guān)合閘壓板；④將開關(guān)切換至遠(yuǎn)方操作模式；⑤遙控合上開關(guān)。

2）開關(guān)不具備遙控功能：①檢查開關(guān)已切換至就地操作模式并檢查開關(guān)合閘壓板在“退出”位置；②將開關(guān)由冷備用/檢修轉(zhuǎn)運(yùn)行；③投入開關(guān)合閘壓板；④將開關(guān)切換至遠(yuǎn)方操作模式。

在配網(wǎng)自愈系統(tǒng)上，通過(guò)保護(hù)定值整定的更改，使不同開關(guān)配合動(dòng)作，充分發(fā)揮饋線自動(dòng)化快速隔離故障作用，在就地饋線自動(dòng)化模式實(shí)現(xiàn)部分非故障區(qū)域自動(dòng)恢復(fù)供電的基礎(chǔ)上，通過(guò)主站智能分析實(shí)施遙控恢復(fù)非故障段聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供，實(shí)現(xiàn)全部非故障區(qū)域恢復(fù)供電，達(dá)到最大化自愈目標(biāo)[3]。

5? ? 結(jié)語(yǔ)

下一步將繼續(xù)開發(fā)和優(yōu)化更高級(jí)的配網(wǎng)自動(dòng)化支持應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)發(fā)令功能，調(diào)度員可以“一鍵下令”，操作完成后自動(dòng)復(fù)令。調(diào)度員的精力可以更加集中于故障判斷和故障流程處理，使系統(tǒng)運(yùn)行更加智能，故障查找、隔離更快，用戶停電時(shí)戶數(shù)更少，用戶滿意度更高。遠(yuǎn)期將結(jié)合電源智能化建設(shè)，使電網(wǎng)調(diào)度更加智能化、自動(dòng)化，為構(gòu)建江門智能化能源互聯(lián)網(wǎng)打好基礎(chǔ)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局配網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)操作指引[Z]，2019.

[2] 江門供電局系統(tǒng)運(yùn)行部.江門供電局配網(wǎng)線路自愈提升方案[Z]，2018.

[3] 黃志龍，邱家駒.配網(wǎng)SCADA和GIS功能的集成[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2000，12（4）：36-41.

收稿日期：2023-02-09

作者簡(jiǎn)介：馮健聰（1989—），男，廣東鶴山人，碩士研究生，電氣工程師，研究方向：電力系統(tǒng)調(diào)度。