配网馈线自动化方案研讨.pdf

店 审 搽 技管与安全 GUANG XIDI ANYE 随着经济的发展和人民生活水平的提高，电力用户用电 的依赖性越来越强，供电可靠性和供电电能质量成为配电网 的工作重点， 供电的可靠性越来越被人们所重视。馈线 自动化 是配电网自动化的主要任务之一， 就是应用计算机、 通讯 、 电 子 、 自动控制等技术和手段， 辅以新型配电设备 ， 对配电网进 行智能化控制管理， 实现馈线 自动隔离故障、 自动转移供电的 功能， 使配电网运行于安全 、 可靠、 经济的最佳状态。 当电网架空配电线路发生故障时， 需要迅速定位故障、 隔 离故障区段， 尽可能快地恢复非故障区域的供电， 以最大限度 地提高供电可靠性，因此，现阶段提出了多种馈线 自动化方 案， 目前比较常用的主要有两种方案： 基于负荷开关的馈线自 动化方案； 基于断路器的馈线 自动化方案。本文分别阐述智能 柱上负荷开关之 自动分段器和智能柱上永磁机构断路器之自 动重合器的原理和应用。这两种方案都不用通信和主站参与， 就可独立完成故障处理过程 ， 可靠性高。 二： 璺 堡 竺皇 壅 垦 ( 一 ) 国 外馈 线 自动 化 的 发 展 在发达国家，配电自动化系统受到了广泛的重视， 日本 是配电自动化发展得比较快的国家之一。馈线 自动化的发展 大致可分为三个阶段： 第一阶段是基于重合器和电压 一时间型 分段器配合的馈线自动化， 控制部分主要是安装于柱上的故障 检测继电器( F D R ) ， 指示装置主要是安装于变电站的故障区段 指示继电器f F s I ) ； 第二阶段是在 6 o一7 0年代研究开发了各种 就地控制方式和配电线开关的远方监视控制装置，即 F 1 U ， 并 通过通讯手段在配电控制中心采用计算机系统实现馈线信息 采集和遥控； 第三阶段是在 8 0年代开始利用计算机构成自动 控制系统， 即在发生故障后， 能够 自动隔离故障区段， 并 自动以 最佳方案恢复健全区段供电。目前的配电自动化系统 已经形 成了集变电所自动化 、馈线分段开关测控、电容器组调节控 制、用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的配电网管理系 固 2 0 0 7 1 0 、 1 1 ( 总 第 9 1 、 9 2 期 ) 统( D M S ) ， 其功能已多达 1 4 0余种。 ( 二 ) 国 内馈 线 自动化现状 2 0 世纪 9 o年代以来，我国电力系统 3 5 k V变电所逐步实 现了四 遥功能胆 覆盖馈线的故障定位与隔离和自动恢复供电、 负荷控制、 远程 自动读表、 网损控制、 电压、 无功优化 、 配电和用 电管理信息系统的配电网综合管理系统，则是近年来才起步的。 目前国内各地投运的馈线 自动化系统，按监控模式分有 两种主要类型：故障处理的集中式控制方式和故障处理的就 地式控制方式。前者依赖 S C A D A系统提供的实时数据， 由安 装有故障分析和处理软件的主站或子站对发生的故障予以处 理。后者通过现场开关附设的控制设备根据预设在其微处理 器上的程序在当地完成故障的隔离及网络重构，无需控制中 心的干预。 三： 竺 竺皇 查 就地式控制方式的馈线 自动化 ，实现网络 自动重构有几 种方案， 一是用分段器实现， 二是用重合器实现。其中分段器 的方案从动作原理上一般分为电压 一时间型和过流脉冲计数 型两种 。 分段器方案和重合器方案都适用于环网或辐射线路 ， 分 段器或断路器之间采用 f - r u智能自动化功能配合，无需通信 网络， 自动完成故障定位 、 清除、 隔离和转供 ， 调试、 维护简单 方便 ， 减少停电时间和停 电面积 。 ( 一 ) 自动 分段 器 ( 智 能 柱 上 负荷 开 关 ) 方 案 设 计 原 理 此方案的主要设计原则是： l 、 发生故障后， 变电站出口跳闸， 线路上分段器失压无流 分闸， 切除故障。 2 、 变电站出口重合闸， 线路上分段器依次试合， 试合成功 短时闭锁失 压分 闸功能 。 3 、 故障点前的开关合闸在故障上再次分闸并闭锁， 故障点后 的开关检测到残压脉冲自动分闸闭锁， 从而将故障点准确隔离。 维普资讯 技管与安全 4 、 联络开关单侧失压延时合闸， 完成 自动转移供电。 5 、 变电站出口再次重合( 人工送电或整定二次重合闸) ， 恢复非故障区段供电。 6 、 位于出线上的开关 ， 整定故障电流脉冲计数功能， 检测 故障电流脉冲达到设定次数后， 自动分闸闭锁。 ( 二 )自动 重 合 器 ( 智 能 柱 上 永磁 机 构 断路 器 ) 方 案 设 计 原 理 此方案的主要设 计原则是 ： 1 、 当主干线发生故障后 ， 电源侧断路器 ， 重合器保护动作 快速切除故障线路， 无需变电站出口跳闸。 2 、 电源侧开关整定一次重合闸， 依次试合。 3 、 故障点前的开关重合在故障上， 加速跳闸( 其它开关重 合成功后不再跳闸) ； 故障点后的开关检测到残压脉冲自动分 闸闭锁， 从而将故障点准确隔离。 4 、 联络开关单侧失压延时合闸， 完成自动转移供电。 5 、 当故障发生在出线时， 启动故障电流脉冲计数功能 ， 出 线开关检测到故障电流脉冲达到设定次数 ( 一般等于线路首 端重合闸次数 ) 后 ， 自动分闸闭锁。 三 、 自动 段器f 智能柱上灸荷开关 ) 方亲应用 ( 一 ) 一 次 系统 配电网架空系统一般采用双电源环网模式供电。两个变 电站出线之间形成手拉手环网， 对环网线路进行适当分段， 可 以最大限度隔离故障线段， 减少停电面积， 方便检修并可尽早 恢复线路供电。架空系统环网线路示意图如图 1 所示。 在 自动分段器( 智能柱上负荷开关 ) 方案中， 柱上分段器 皆为电动负荷开关， 开关内置三相保护 C T ( 5 0 0 A： 1 A) ， 开关两 侧都安装一台 I O k V I O O V( U a b ， 信号) 2 2 0 V( U b c ， 二次电源 ) 一 次 P ， r 。假定变电站出口速断、 过流保护的延时不大于 1 秒， 重合闸整定为 1 秒 ， 1 次。 1 变 电 站 图 1 一次 系统示意图 2# 变 电 站 ( 二 ) 二 次 配 置 每台柱上开关配置： 2台 P ， r ( 二次输出U 、 U ) ； 1台分段 器控制器 R D C U 一 2 C或 R D C U 一 2 A X型，其中 R D C U 一 2 A X带 兀 U功能 。 控制器可接入 A和 c相 C T信号( 其中 2 A X还可接入 B 相 C T ) 、 双侧 4路 P ， r ( 其中 s l 、 s 5负荷侧只将电源接入 刑， P ， r信号不接入控制器 ) 、 1 对开关位置辅助空接点 ，并输出 1 对合分闸控制信号。控制器带后备电源和本地维护通信接口， GUANG XIDI AN YE 并预留远动通信接口和保护通信接 口。 ( 三 ) 馈 线 自动化 处理 过 程 ( 1 ) F l 故障点 店 它 景 C B 1 保护跳闸， s l 、 s 2 失电延时分闸， 1 秒后 C B 1 重合， 如 瞬时性故障则 C B 1 重合成功 ， s l得电延时 5秒合闸成功， s 2 得 电延时 5秒合闸成功， s 3 “ 单侧失压延时合闸” 功能因延时 未到复归， 恢复供电结束。 如果是永久性故障则 C B 1 重合失败并闭锁 ， 同时 s l 检测 到残压脉冲并闭锁( 处于分闸位置) ， s 3单侧失压延时 l 5秒合 闸成功， s 2 得电延时 5秒合闸成功， 转移供电结束。 ( 2 ) F 2故障点 C B 1 保护跳闸， s l 、 s 2失电延时分闸， 1 秒后 C B 1 重合成 功， s l 得电延时 5秒合闸， 如瞬时性故障则合闸成功 ， 同时“ 短 时闭锁失电分闸” 功能启动， s 2 得电延时 5秒合闸成功， s 3 “ 单 侧失压延时合闸” 功能因延时未到复归， 恢复供电结束。 如果是永久性故障则在 s l 合闸后 ， C B1 再次跳闸， s l因 Y时间未到电压即再次消失， 合闸不成功， 再次分闸并闭锁； 同时 s 2 检测到残压脉冲并闭锁( 处于分闸位置) 。C B 1 可再次 试送电并成功。s 3单侧失压延时 l 5秒合闸成功， 恢复与转移 供电结束。 ( 3 ) F 3故障点 C B 1 保护跳闸， s l 、 s 2失电延时分闸， 1 秒后C B 1 重合成功， s l 得电延时 5 秒合闸成功， 同时“ 短时闭锁失电分闸” 功能启动， s l 合闸后电压正常时间超过Y时间， s l“ 短时闭锁失电分闸” 功 能执行。s 2 得电延时 5 秒合闸， 如瞬时性故障则合闸成功， s 3 “ 单 侧失压延时合闸” 功能因延时未到复归， 恢复供电结束。 如果是永久性故障则在 s 2合闸后 ， C B 1再次跳闸， s 2 因 Y时间未到电压即再次消失， 再次分闸并闭锁 ； 由于 s l执 行 “ 短时 闭锁 失电分闸” 功能 ， 不再分 闸。同时 S 3检测到 残压 脉冲并闭锁( 处于分闸位置) 。C B 1 可通过手动合闸或设定二 次重合闸再次试送电， s l已处于合闸位置， 送电成功 ， 恢复与 转移供电结束。 ( 4 ) F 4故障点 处理过程与 F 3 故障点类同。 ( 5 ) F 5故障点 处理过程与 F 2故障点类同。 ( 6 ) F 6故障点 处理过程与 F l 故障点类同。 需要指出的是， s l 、 s 5的负荷侧 P ， r 信号未接入 丌U 。 如果 变电站母线失电( 检修或发生故障) ， 即使联络开关合闸， 此处 的四台开关也不合闸， 不会将 1 0 k V反送至变电站母线。 、自动重合器f 智能柱 上永磁机 构断路器 ) 方 亲应用 重合器具有保护和控制功能， 它可以自动检测过电流， 按 2 0 0 7 1 0 、 1 1 ( 总 第 9 1 、 9 2 期 ) 固 维普资讯 店 它 景 技管与安全 GUANG XIDI AN YE 预先确定的重合操作顺序和时间间隔， 开断短路电流， 并 自动 重合以恢复供电。断路器本身也具备开断短路电流的能力， 因 此发生故障后 ， 可就地清除故障。 ( 一 ) 一 次 系统 为了便于比较， 取相同的接线方式， 环网线路示意图如图 1 所示 。 在 自动重合器( 智能柱上永磁机构断路器) 方案中， 柱上 断路器皆为电动永磁操动机构真空断路器 ，具备多次重合闸 和 自具功能。同样假定变电站出口速断、 过流保护的延时 0 3 秒， 重合闸整定为 1 秒 1 次。 ( 二 ) 二 次配 置 柱上永磁开关断路器内置了三相 C T ( 4 0 0 l ooO A： 1 A ) ， 开关 两侧都安装 1 0 k V 1 0 o v ( 信号) 2 2 0 v ( 信号、 二次电源) 一次P r r 。 柱上永磁开关断路器配 R D C U 一 1 A K。 u接入 3 路 C T、 双侧共 4 路 P T、 1 对开关位置辅助接点、断路器储能 R E A D Y 等状态接点信号， 并输出 1 对合分闸控制信号。F T u带后备电 源 ， 预留远动通信接 口和逻辑控制通信接口。 ( 三 ) 馈 线 自动化 处理 过 程 ( 1 ) F 1 故障点 C B 1 延时 0 3 秒 ( 或 0 6秒 )保护跳闸。s 1 、 s 2失电延时 1 0 0 ms 分 闸。 如果为瞬时性故障。1 秒后 C B 1 重合闸成功， s 1 、 s 2依次 得电延时 1 秒合闸成功。联络开关 s 3单侧失压延时 1 0秒合 闸功能返回， 恢复供电结束。 如果为永久性故障。1 秒后 C B1 重合闸到故障跳闸闭锁， s 1 检测到故障电压( 残压) 脉冲后分闸闭锁( 处于分闸位置 ) ， 隔离了故障。 联络开关 s 3 单侧失压延时 1 0秒合闸成功， s 2得 电延时 1 秒合闸成功。转移供电结束。 ( 2 ) F 2故障点 C B 1 延时0 3秒 ( 或 0 6 秒 )保护跳闸。s 1 、 s 2失电延时 l O O ms 分 闸。 如果为瞬时性故障。1 秒后 C B 1 重合闸成功 ， s 1 、 s 2依次 得电延时 1 秒合闸成功。联络开关 s 3 单侧失压延时 1 0秒合 闸功能返回， 恢复供电结束。 如果为永久性故障。 1 秒后 C B 1 重合闸成功。 s 1 得电延时 1 秒合闸到故障 0 0 5秒( 或 0 3秒) 跳闸闭锁 ， 此时 s 1 短时启 动了继电保护功能， C B 1 保护返回。 s 2检测到故障电压( 残压) 脉冲后分闸闭锁， 隔离了故障。联络开关 s 3单侧失压延时 l 0 秒合闸成功， 转移供电结束。 ( 3 ) F 3 故障点 C B 1 延时 0 3 秒 ( 或 0 6秒)保护跳闸。s 1 、 s 2失电延时 1 0 0 m s 分闸。 如果为瞬时性故障。1 秒后 C B1 重合闸成功， s 1 、 s 2 依次 得电延时 1 秒合闸成功。联络开关 s 3单侧失压延时 1 0秒合 闸功能返回， 恢复供电结束。 如果为永久性故障。 1 秒后 C B 1重合闸成功， s 1 得电延时 1 秒合 闸成功 ， s 2得电延时 1秒合闸到故障 0 0 5秒 ( 或 0 3 圃 2 0 0 7 1 0 、 1 1 ( 总 第 9 1 、 9 2 期 ) 秒 ) 跳闸闭锁 ， 此时 s 2启动了得电延时合闸时短时启动继电 保护功能， C B1 保护返回。 s 3 检测到故障电压( 残压 ) 脉冲后分 闸闭锁 ， 隔离了故障。联络开关 s 3 单侧失压延时 1 0秒合闸功 能返回， 转移供电结束。 ( 4 ) F 4故障点 与 F 3 点故障类似。 ( 5 ) F 5故障点 与 F 2 点故障类似。 ( 6 ) F 6 故障点 与 F 1 点故障类似。 ， 厂五、 两种馈线自 动化方亲的讨论 通过以上两种馈线 自动化方案实例，我们对它们作以下 简单的 比较 ： 它们的共同点 ：智能柱上负荷开关之 自动分段器方案和 智能柱上永磁机构断路器之自动重合器方案都不用通信和主 站参与 ， 独立完成故障处理过程 ， 且这两种方案都