配電網區(qū)域保護控制技術及應用

1、配電網配電網區(qū)域保護控制技術區(qū)域保護控制技術與應用與應用20152015年年8 8月月提 綱 I概述III典型工程案例分析II基于廣域差動配電網保護控制技術方案小結與展望3u保安全、保負荷并適應環(huán)保u接軌國際先進電網企業(yè)，輿論輿情形勢嚴峻國務院第599號令有電用用好電電力監(jiān)管更加嚴格客戶提出更高要求新加坡新能源集團英國電力中華電力九州電力關西電力杜邦與國際先進企業(yè)對標深圳“4.10”大停電上?！?.5”大停電節(jié)能環(huán)保更受重視1、社會對電網公司的要求一、問題的提出一、問題的提出4u分布式電源大量接入，電網由輻射結構變?yōu)槎嘣唇Y構，系統(tǒng)運行更加復雜u以過流保護為主的傳統(tǒng)配網繼電保護配置面臨難題，逐級

2、整定配合困難u故障定位不準確，故障后復電需人工干預，無法快速實現(xiàn)自愈2、安全穩(wěn)定運行面臨問題需求：區(qū)域信息實時交互與共享網絡化信息交互需求：控制保護協(xié)調配合3、電網發(fā)展對控制保護的需求一、問題的提出6韶關市清遠市肇慶市云浮市茂名市湛江市陽江市江門市佛山市中山市廣州市惠州市東莞市深圳市河源市梅州市珠海市汕尾市揭陽市潮州市汕頭市 基于網絡式保護通訊的配電網保護控制技術 基于廣域差動的配電網保護控制技術 基于光纖差動的配電網保護控制技術二、解決方案7n智能終端負責故障發(fā)生瞬間的緊急處理（分布智能），主站負責全局監(jiān)控、故障處理方案的協(xié)調和全局優(yōu)化（集中智能）智能終端自愈主站l 該方式將分布式智能的快速

3、故障處理優(yōu)勢與主站的集中優(yōu)化控制優(yōu)勢相融合，適用于大型復雜的含分布式電源的配電網絡。1、基于網絡式保護的配電網保護控制技術二、解決方案81、基于網絡式保護的配電網保護控制技術基于于對等通信網絡，將每個保護單元的信息與相鄰單元實時共享，解決了分布式電源接入后的配網保護難題，實現(xiàn)了毫秒級的保護協(xié)調和配合，自適應于智能配電網各種接線模式開環(huán)網絡：開環(huán)網絡：J=J=（SOF LOF ROFSOF LOF ROF）閉環(huán)網絡：閉環(huán)網絡：J=J=（SOF IOF OOFSOF IOF OOF）二、解決方案9典型應用案例：佛山；配電網區(qū)域包括：4座變電站、23條配電線路、89個配電房雷崗站金融站桂城站疊北站1

4、、基于網絡式保護的配電網保護控制技術二、解決方案技術方案概述花瓣型電網結構示意圖（廣州中新知識城）各間隔（包括環(huán)網線、聯(lián)絡線、饋出線、配變等）配置相間過流、零序過流保護【通過一體化配電終端實現(xiàn)】各開關房的20kV母線配置母線保護，對于單母分段接線的母線，還配置分段相間過流、零序過流保護【通過一體化配電終端實現(xiàn)】各20kV環(huán)網線路、聯(lián)絡線路配置光纖電流差動保護【通過獨立的光差保護實現(xiàn)】保護功能配置2、 基于光纖差動的配電網保護控制技術二、解決方案技術方案概述花瓣型電網結構示意圖以每一對“花瓣”為單位，配置區(qū)域備自投功能，當某一花瓣雙路電源同時消失，合上聯(lián)絡開關，負荷轉由對側“花瓣”供電【通過區(qū)域

5、控制設備與一體化配電終端配合實現(xiàn)】配置設備過負荷減載功能，可與區(qū)域備自投配合，避免自投動作引起的設備過載【通過區(qū)域控制設備與一體化配電終端配合實現(xiàn)】自動控制功能配置2、 基于HSR通訊的配電網保護控制技術二、解決方案12p 配置配網自動化主站和智能終端，基于網絡式保護原理利用終端間的點對點通訊方式，就地完成故障定位隔離和負荷轉供，主站進行校驗?？蛇m應含分布式電源和微網即插即用的自適應保護，容錯能力強 。p 網絡拓撲自適應，可適用于采用斷路器和負荷開關混合的配電網絡。基于網絡式保護的配電網保護控制技術（佛山）基于光纖差動的配電網保護控制技術（廣州）p 配置區(qū)域保護子站和終端，利用光纖HSR通訊方

6、式，利用光差保護，主要由本地隔離故障。p 主站配置冗余保護，區(qū)域備自投、過負荷減載功能。p 能自動識別電網運行方式，適用于采用斷路器的配電網絡。二、解決方案提 綱 I概述III典型工程案例分析II基于廣域差動配電網保護控制技術方案小結與展望提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定及供電可靠性加強區(qū)域信息交互消除保護死角提升安全優(yōu)質、節(jié)能環(huán)保水平加速多系統(tǒng)融合提升電網自愈能力一、預期目標14保護控制信息交互測量二、總體思路15構建基于區(qū)域信息的電力系統(tǒng)控制保護全息時空協(xié)同優(yōu)化技術體系與架構平臺提出基于二次一體化的區(qū)域信息集成技術提出基于故障隔離、到再并網全過程的控制保護自愈協(xié)同優(yōu)化技術技術體系與架構多維信息交互全過程自

7、愈控制以提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定及供電可靠性為根本目標廣域層設置主站站域層設置子站廣域電流差動保護區(qū)域控制保護主站、子站定制化裝置，信息集成三、系統(tǒng)架構載體對象實現(xiàn)功能子站DTU/FTU量測線路、變壓器、母線保護 采用“廣域集中”與“站域分布”的“分層分布式”的設計架構，主站與子站以及子站與子站之間通過高速通信網交換信息，形成網絡區(qū)域控制保護系統(tǒng)。載體對象實現(xiàn)功能主站區(qū)域電網孤島穩(wěn)定控制區(qū)域備自投廣域差動保護空間維度四、技術要點：時空協(xié)同優(yōu)化毫秒級百毫秒級秒級時間維度四、技術要點：時空協(xié)同優(yōu)化19u 接入分布式電源/合環(huán)運行,過流保護、常規(guī)饋線自動化都無法適用。u 電流差動保護具備良好的選擇性和靈敏度

8、，在主網內得到了廣泛應用。u 基于PTN高精度地面時間同步，可保證區(qū)域內所有站點的同步采樣（40點采樣，24點插值上送），實現(xiàn)了任意站點間的電流比較。基于廣域電流差動保護的故障定位四、技術要點：故障定位、隔離和恢復廣域電流差動保護技術 擬解決問題： 開關拒動，故障無法切除F廣域差動保護（廣域層）區(qū)域各站點時間同區(qū)域各站點時間同步步，實現(xiàn)，實現(xiàn)I=I1-I2四、技術要點：故障定位、隔離和恢復區(qū)域電網多維度信息交互四、技術要點：故障定位、隔離和恢復 1、電流差動保護動作（不出口） 2、F18過流保護動作跳開斷路器 3、主站檢測到F18在分位且線路無流，跳開慶泰公寓#1和天發(fā)大廈#2開關實現(xiàn)故障隔離

9、基于多維信息交互故障隔離四、技術要點：故障定位、隔離和恢復 受制于一次設備的現(xiàn)狀（變電站出口斷路器，環(huán)網柜內負荷開關為主），無法就地快速故障隔離，依賴與主站的信息交互實現(xiàn)故障隔離基于多維信息交互故障恢復隨著分布式電源的接入，原有通過無壓判據(jù)的備自投無法滿足需求四、技術要點：故障定位、隔離和恢復主站完成區(qū)域備自投的控制策略狀態(tài)信息合閘命令子站進行檢同期或者檢無壓條件判別，合上天經大廈#2開關。過載聯(lián)切頻率穩(wěn)定五、技術要點：PTN通信技術nPTN (Packet Transport Network)，分組傳送網絡，是一種以分組作為傳送單位，承載TDM、ATM和ETH等業(yè)務的綜合傳送技術。nPTN

10、技術基于分組的架構，融合了Ethernet和MPLS的優(yōu)點，繼承了MSTP的理念， 是下一代電信/工業(yè)級分組承載的技術。PTNPTN 分組技術（MPLS/增強以太網） SDH傳輸體驗（分組傳送網） L2/L3分組轉發(fā)技術 統(tǒng)計復用與QOS 業(yè)務隔離與安全 E2E業(yè)務提供與管理 精確時鐘同步 OAM與保護PTN通信技術可實現(xiàn)：區(qū)域電網高精度時間同步功能 分組數(shù)據(jù)高可靠組播通信功能完成多廠家聯(lián)合測試驗證所選技術的可行性并在深圳福田展開工程示范110kV區(qū)域電網站間、站與區(qū)域子站PTN對等通信 - 具有即插即用，易擴展等優(yōu)點五、技術要點：PTN通信技術提 綱 I概述III典型工程案例分析II基于廣域

11、保護配電網保護控制技術方案小結與展望 配電網區(qū)域包括： 3個變電站，7個配電站一、工程概況及配置 二、系統(tǒng)架構 控制保護系統(tǒng)結構：1臺主站控制保護、3臺10kV過流保護、7臺配電保護終端 二、系統(tǒng)架構 通信結構：區(qū)域保護主站與配網終端子站之間采用PTN環(huán)網通信；與3個110kV站的過流保護子站之間采用交換機通信；與配網自動化主站之間采用以太網104規(guī)約通信u與配網終端子站通信（PTN），實時采集區(qū)域內線路電流，配有線路電流差動保護功能（可處理30回線路）u與10kV保護子站通信（GOOSE），接收保護動作及10kV開關狀態(tài)信息，發(fā)送合閘命令u智能識別電網運行方式，實施靈活的自愈措施u支持158

12、8網絡對時，采樣同步不依賴GPSu與配網自動化主站之間采用以太網104規(guī)約通信，上送動作報文，可受配網主站投退三、功能實現(xiàn)區(qū)域保護控制主站三、功能實現(xiàn)區(qū)域控制子站u具備10kV線路保護標準功能；u與區(qū)域主站通信，上送保護動作和開關狀態(tài)信息，接收主站合閘三、功能實現(xiàn)配網終端u 與區(qū)域主站通信，上送線路電流采樣及開關狀態(tài)u 執(zhí)行主站故障隔離命令，跳開負荷開關u 執(zhí)行主站合開關命令，實施系統(tǒng)自愈u 可接收配網自動化的強控命令；u 具備配網饋線終端功能。區(qū)域控制保護退出后，可退化為常規(guī)配網保護控制元件（類似于保護測控一體化裝置）。配合原則三、功能實現(xiàn)u 正常情況下，采用區(qū)域控制保護系統(tǒng)處理故障。T（延

13、時定值，可整定）之后，配網主站可直接操作控制終端子站；u 緊急情況下，配網主站可強控終端子站，進行故障隔離及自愈；u 在配網主站可投退區(qū)域控制保護系統(tǒng)u 區(qū)域控制保護系統(tǒng)會將動作情況實時上傳給配網主站。故障前運行狀態(tài)：故障前運行狀態(tài)：景田站與車公廟站為電源； 錦文閣大廈#2斷路器跳位動作過程：動作過程：0 ms25 ms47 ms653 ms695 ms722 ms830 ms1063ms1175ms區(qū)域控制保護主站10kV保護（車公廟）配網終端子站保護啟動合國A相差動動作合國A相差動動作隔離合國線合錦文閣#2開關保護啟動過流I段動作重合閘動作過流I段動作合F41斷路器保護啟動實施合閘操作四、

14、應用場景配網內部饋線永久故障備注：差動保護是發(fā)出分閘命令的判據(jù)之一，同時要看F41是否在分為位，合國線線路路是否有電流故障前運行狀態(tài)：故障前運行狀態(tài)：景田站與車公廟站為電源,錦文閣大廈#2斷路器跳位動作過程：動作過程：0 ms45 ms653 ms778 ms890 ms1056ms1255ms區(qū)域控制保護主站10kV保護（車公廟）配網終端子站保護啟動隔離車玫線合玫瑰環(huán)開#4開關合閘成功保護啟動過流I段動作重合閘動作過流I段動作保護啟動實施隔離操作實施合閘操作四、應用場景變電站出線故障動作過程：0 ms43 ms648 ms780 ms2000ms2033ms2314ms2508ms區(qū)域控制保

15、護主站10kV保護（景田）配網終端子站保護啟動隔離錦業(yè)線、魯金線合錦文閣#2開關備自投成功保護啟動過流I段動作重合閘動作過流I段動作F07斷路器合閘保護啟動實施隔離操作實施合閘操作四、應用場景未覆蓋區(qū)域故障動作過程：0 ms25 ms47 ms653 ms695 ms722 ms830 ms5840ms5903ms區(qū)域控制保護主站10kV保護（車公廟）配網終端子站保護啟動東方玫瑰和國泰豪園差動保護A相動作東方玫瑰和國泰豪園差動保護A相動作隔離東方玫瑰園#3和國泰豪園#2開關合F41開關合錦文閣#2開關保護啟動過流I段動作重合閘動作過流I段動作合F41開關保護啟動實施隔離操作實施合閘操作四、應用

16、場景終端異?；蛲ㄐ胖袛鄤幼鬟^程：0 ms25 ms47 ms653 ms695 ms722 ms830 ms5840ms5903ms6153ms6261ms區(qū)域控制保護主站10kV保護（車公廟）配網終端子站保護啟動合國A相差動動作合國A相差動動作隔離合國線合國線M側隔離失敗隔離東合線合F41開關合錦文閣#2開關保護啟動過流I段動作重合閘動作過流I段動作合F41開關保護啟動實施隔離操作實施合閘操作四、應用場景隔離失?。ㄩ_關失靈）系統(tǒng)特點系統(tǒng)特點4 4 在配網中，采用差動保護原理，實現(xiàn)了快速、準確的故障定位采用PTN-1588網絡對時技術，不依賴GPS便可實現(xiàn)全網數(shù)據(jù)同步與現(xiàn)有配網自動化有機融合，系統(tǒng)退出后不影響原有功能運行方式智能識別，自動實現(xiàn)故障自愈系統(tǒng)特點五、系統(tǒng)特點提 綱 I概述III典型工程案例分析II基于廣域差動配電網保護控制技術方案小結與展望小結與展望 各種技術方案都有各自的特點，要充分比較其實用性、經濟性、可靠性和可維護性，并綜合考慮本地區(qū)電網一二設備現(xiàn)狀和企業(yè)管理現(xiàn)狀（供電可靠性要求），選擇合適的實施模式，并推動其實用化。 繼續(xù)深入研究與應用：u區(qū)域控制保護主站與DMS主站的融合技術，將其功能融入DMS 主站；u對于采用斷路器的網絡，直接采用就地隔離技術u 配電網控制保護配置的拓撲自適應技術，在網架結構變化后實現(xiàn) 免維護或少維護；u基于無線通信的廣