新型配電網(wǎng)綜合故障隔離裝置在農(nóng)配網(wǎng)中改進越級跳閘的應(yīng)用.docx

1、文章編號：1004-289X(2018)01-0096-04新型配電網(wǎng)綜合故障隔離裝置在農(nóng)配網(wǎng)中改進越級跳閘的應(yīng)用儲著剛(國網(wǎng)安徽省電力公司潛山縣供電公司，安徽潛山246300)摘要：當(dāng)前的很多農(nóng)配網(wǎng)存在著配電線路長，覆蓋面積廣，線路故障多發(fā)等問題，一旦線路發(fā)生故障，容易引發(fā)變電站越級跳閘，造成全線路停電，查找故障時需要全線路巡查，巡線工作量大，查找故障時間長，造成停電范圍大、停電時間長，供電可靠性降低。為了解決這些問題，本文提出了斷路器、供電單元、測量單元和控制單元的集成設(shè)計，開發(fā)了一種新型10kV配電網(wǎng)綜合故障隔離裝置，并配置配電網(wǎng)運行監(jiān)測系統(tǒng)，可實現(xiàn)配電線路在線監(jiān)測，在故障發(fā)生時能迅速隔

2、離，降低變電站開關(guān)跳閘率。關(guān)鍵詞：農(nóng)配網(wǎng)；綜合故障隔離裝置；故障隔離中圖分類號:TM72文獻標識碼:BApplicationoftheSyntheticFailureIsolatedPlantoftheNewTypeDistributionNetworkinLmprovedBypussingTripforRuralPowerDistributionCHUZhu-gang(QiansunPowerSupplyBureauofAnhuiElectricPowerCompany,Qiansan246300,China)Abstract:Theintegrateddesignofthecircuitb

3、reake,powersupplyunit,measurementsubsystemandcontrolunitisproposedinthepaper.Developanewtypeofsyntheticfailureisolatedplantof10kVdistributionnetworkanddisposethenetworkrunningmonitoringsystem,achievingdistributionlineonlinecontrol.Whenthetroubletakesplace,itcanbequizklyisolatedandcancutdownswitchtri

4、prateofthetransformersubstation.KeyWords:ruraldistributionnetwork；syntheticfailuneisolatedplant;failureisolation1引言隨著國民經(jīng)濟的飛快發(fā)展和社會的進步,科學(xué)技術(shù)和信息化水平的提升，人們生活水平的不斷提高，電力用戶對供電可靠性和電能質(zhì)量的要求也不斷提高。因此，依托現(xiàn)代信息、通信和控制技術(shù)來提高智能電網(wǎng)的水平是未來的發(fā)展趨勢。為了實現(xiàn)減少越級跳閘、最小化故障停電范圍、縮短停電時間的目標，本文提出一種新型10kV配電網(wǎng)綜合故障隔離裝置。此裝置能夠解決現(xiàn)有通用斷路器戶外工作電源技術(shù)問題,準

5、確檢測單相接地故障點，實時在線檢測配網(wǎng)開關(guān)的運行工況(電流、電壓、閉/合狀態(tài)、故障情況)，使管理人員可在線獲取線路運轉(zhuǎn)狀態(tài)以及線路故障情況下故障區(qū)段的判定和解除，同時，通過設(shè)置合理的保護定值，可以減少配電網(wǎng)的跳閘，提高供電的可靠性和質(zhì)量。2綜合故障隔離裝置的構(gòu)成2.1綜合故障隔離設(shè)備產(chǎn)品組成在現(xiàn)有配電網(wǎng)中，實現(xiàn)饋線自動化與信息化，投運的斷路器主要是基于普通真空斷路器,需安裝電源模塊(主要在電磁變壓器和太陽能電池板)、電流互感器、自動數(shù)據(jù)采集設(shè)備接口等,涉及的設(shè)備數(shù)量比較復(fù)雜,組織協(xié)調(diào)難度大,導(dǎo)致現(xiàn)場安裝工程量大。為了解決這種問題，設(shè)計了斷路器本體、能量接收單元、測量單元和前端采集裝置的一體化設(shè)

6、計方案?；赯W-32型斷路器進行開發(fā),在原有基礎(chǔ)上延長底座,并且在延長的底座上端加裝能量接收單元，以及信號分析單元，信號分析單元通過標準電纜和前端采集裝置相連接。結(jié)構(gòu)如圖1所示。信號分析單元隔離開關(guān)斷路器本體圖1配電網(wǎng)綜合故障隔離設(shè)備結(jié)構(gòu)圖配電網(wǎng)綜合故障隔離設(shè)備是由能量接收單元、信號分析單元、柱上斷路器和信號采集單元4部分構(gòu)成。2.2網(wǎng)運行管理系統(tǒng)組成及功能2.2.1系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)配網(wǎng)運行管理系統(tǒng)由三部分組成： FTU主站系統(tǒng)（容量5000點，可擴容） GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。TASCI據(jù)中心全國各地市.MWTAS客戶端饋3黯制命反向七收務(wù)器I；數(shù)抓接人；交挑機數(shù)據(jù)修入?yún)^(qū)圖2系

7、統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖移勸核心APNWHh器一一APN!據(jù)采集區(qū)路由器IPS入侵防梆系統(tǒng)無戲散徂防火堵J采*交換機無線數(shù)推采槊區(qū)前置朦務(wù)燃敬州常發(fā)散據(jù)好左一曜務(wù)器nSt交換機全國各地市、縣局TAS功能子站救炒服務(wù)器I網(wǎng)烙均戍用數(shù)據(jù)存儲I敬據(jù)牲發(fā)IX角設(shè)備一-眼.務(wù)眼備容2.2.2系統(tǒng)主要功能故障判斷，根據(jù)前端裝置采集的故障信息，快速判斷故障區(qū)段；故障隔離，短路故障,實時故障隔離，減少越級跳閘；故障報警,通過故障推圖、聲光報警、告警短信等方式,迅速將故障信息上報；運行監(jiān)控，實時監(jiān)測負荷電流、線路電壓、開關(guān)狀態(tài)等運行量；運行異常立刻告警，過載，缺相運行，三相不平衡,限位報警等；主站開通遠程調(diào)整保護設(shè)定值,包

8、括速斷定值（I段保護）、過流定值（II段保護）、零序定值等功能。3保護定值整定隨著各地配電自動化系統(tǒng)的實施,FTU逐漸取代涌流控制器，實現(xiàn)線路斷路器的短路保護功能。FTU相比于涌流控制器有兩個顯著優(yōu)勢:首先,FTU叮以在允許范圍內(nèi)任意設(shè)置保護參數(shù),解決了涌流控制器參數(shù)設(shè)置不能連續(xù)調(diào)節(jié)的問題;其次,FTU時以在線路帶電運行的情況下，遠方設(shè)定保護參數(shù),解決了涌流控制器參數(shù)調(diào)整困難的問題。FTU的出現(xiàn)，為變電站出線保護和線路斷路器保護之間的配合提供了很好的條件，我們在這個基礎(chǔ)上，可以針對線路的實際運行情況，制定適合農(nóng)村配電網(wǎng)的保護整定方法。城郊及農(nóng)村10kV配網(wǎng)線路主要是設(shè)計為架空線路,具有幾個顯著

9、的特點:一是線路長,覆蓋面廣，地形復(fù)雜;二是普遍導(dǎo)線較細，線路電阻較大；三是線路分段較少。圖3中展示的是一個典型的農(nóng)村配電網(wǎng)結(jié)構(gòu),該配電線路在干線上安裝了2臺斷路器，支線1I：安裝了2臺斷路器，支線2上安裝了1臺斷路器。這些斷路器全部安裝了FTU,并且FTL可以通過GPRS通訊方式與配電自動化后臺進行通訊。下面我們結(jié)合上圖中的配電線路,介紹一下農(nóng)村配電網(wǎng)的保護整定原則：原則1:基于拓撲關(guān)系的保護分級。配電線路的保護整定，必須要考慮變電站出線保護，將它和線路斷路器保護綜合考慮，可以認為變電站出線保護為第一級。線路斷路器保護可以按照干線和支線分級，例如干線為第二級，支線為第三級，這種分級方法簡單明

10、了，但在實際應(yīng)用中可能會導(dǎo)致定值設(shè)置時的不合理。我們按照線路斷路器的拓撲關(guān)系分級，以變電站為源i'j點向下搜索，使用廣度優(yōu)先搜索,可以得到以下結(jié)果:變電站出線保護為第一級,oi#斷路蒞保護為第二級,02#、（）3粗）5#斷路器保護為第三級,04#斷路器保護為第4級。I支線205#斷捋器線（）i#斷路器T變電站|1慧琴1I02#斷路器03#斷路器|04#斷阱器支線J圖3典型配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖原則2:以時延級差配合為主，定值級差配合為輔。線路斷路器保護分為速斷保護和過流保護兩級,他們分別對應(yīng)變電站出線保護的1段和III段。因為出線保護1段的時延為Os,所以線路斷路器的速斷保護時延只能為Os,并I

11、I在定值上要小于出線保護I段的定值才有配合的町能。出線保護HI段的時延一般為0.6Is,線路斷路器的過流保護可以在時延和定值兩方面和出線保護形成配合。在線路上發(fā)生短路故障的時候,我flJ希望故障點前端最近的一個斷路器跳開，其余斷路器不動作，以控制故障的影響在一個最小范圍內(nèi)。如上圖在支線1末端上發(fā)生短路故障，我們希望12#斷路器跳開，其余斷路器不動作。但實際上可能有兩種情況：（1）速斷故障。當(dāng)短路電流超過出線過流I段（速斷）定值時，出線斷路器會跳開,01#、02#、03#、05#斷路器也會跳開，這時如果變電站有重合閘設(shè)置，則可以重合閘成功，恢復(fù)線路01#斷路器之前的供電。干線、支線2及支線1中0

12、4#斷路器之前的供電需要人工恢復(fù)。在變電站出線保護1段的時延不增加之前,對于此類故障，雖然配網(wǎng)自動化系統(tǒng)可以準確判定故障區(qū)段，但仍會造成非故障區(qū)段的短時停電。（2）過流故障。當(dāng)短路電流不超過出線過流I段（速斷）定值時，出線斷路器和01#、03#、04#斷路器中時延最小的一個會跳開，如果我們可以合理的設(shè)置斷路器保護的時延，就可以保證04#斷路器跳開而其他斷路器不動作，準確判定故障區(qū)段的同時將故障的影響控制在最小范圍內(nèi)。如果只按照干線和支線兩級設(shè)置時延，則干線上01#.02#斷路器的時延是相同的，支線1上03#斷路器和04#斷路器的時延也是相同的，這就可能會出現(xiàn)越級跳閘的問題。此次故障發(fā)生后，可能

13、03#斷路器會先于04#斷路器跳閘,如果04#斷路器未跳閘，配電自動化系統(tǒng)會判斷故障區(qū)段在03#斷路器和04#斷路器之間，與實際故障區(qū)段不符。如果按照拓撲關(guān)系分級設(shè)置時延,04#斷路器延時小于03#斷路器延時，則可以保證04#斷路器先跳閘，準確判斷故障區(qū)段。下面以前文所述的典型農(nóng)村配電網(wǎng)為例，進行配電網(wǎng)保護的整定。表1變電站定值表序號名稱速斷定值速斷時延過流定值過流時延保護級別1變電站出線保護»|.|0msillIII12（）1#斷路器保護【01.1OinsL)0+2Ai2302#斷路器保護1()2.10ms*02.in£0+A/3403#斷路器保護1.1.1()

14、mshi.1113505#斷路器保護1()3.10ms1()3,III'036（）4#斷路器保護hi.10mshi.1114）4表1中，變電站出線保護的所有參數(shù)由變電站設(shè)置。線路斷路器的速斷保護定值按照躲開線路最大勵磁涌流并且小于上一級速斷保護定值來整定：A./=Ax式中,/“一諸斷路器的速斷保護定值；站一可靠系數(shù)，取1.1-1.5；/頑一i#斷路器處的最大勵磁電流。每一臺斷路器與緊鄰它的上一級斷路器之間的速斷保護定值之差至少為/（級差電流），以確保不會因電流測量精度的原因越級跳閘。過流保護定值按照躲開線路最大負荷電流并且小于上一級過流保護定值來整定：根據(jù)最大負載電流調(diào)整過流保護設(shè)定值

15、,并且小于上一級過流保護定值來整定：匕m=&xK即xIimax式中：4,in，#斷路器的過流保護定值；匕靠系數(shù)，取1.1-1.5；自啟動系數(shù)，取13；Lgi#斷路器處的最大負荷。每一臺斷路器與緊鄰它的上一級斷路器之間的過流保護定值之差至少為】(級差電流)，以確保不會因電流測量精度的原因越級跳閘。因為農(nóng)村配電網(wǎng)線路情況復(fù)雜，導(dǎo)線的老化問題也比較嚴重，導(dǎo)致在實際工作中很難得到準確的線路阻抗。所以,線路短路電流的準確計算難度很大，我們很可能無法整定出理想的保護定值級差配合。這也就是為什么農(nóng)村配電網(wǎng)的保護整定要以時延級差配合為主,定值級差配合為輔。只有在變電站出線保護I段的時延增加的前提下,才

16、能給線路斷路器的速斷保護時延留下級差配合的空間。因此，在線路上報速斷故障時,通過有效的保護設(shè)置，可以準確地確定故障區(qū)段并且把故障控制在最低范圍內(nèi)，以避免發(fā)生越級跳閘。4新型配電網(wǎng)綜合故障隔離裝置的應(yīng)用情況由于潛山縣地形條件復(fù)雜，老舊線路多，造成線路故障多發(fā),2015全年共發(fā)生越級跳閘25次，如下圖藍色曲線所示,故障高發(fā)季節(jié)集中在7、8月份。安裝新型配電網(wǎng)綜合故障隔離裝置和實施TAS監(jiān)控系統(tǒng)后,有效將故障隔離在區(qū)域范圍內(nèi)，同期相比越級跳閘次數(shù)減小為3次，全線停電次數(shù)顯著降低,如下圖紅色曲線所示。5結(jié)論新型配電網(wǎng)綜合故障隔離裝置與配網(wǎng)線路巡檢終端應(yīng)用,系統(tǒng)效用明顯，為提高配電網(wǎng)管理水平和智能電網(wǎng)實

17、施奠定了良好基礎(chǔ)。,本文介紹了一種新型配電網(wǎng)綜合故障隔離設(shè)備,該設(shè)備的最重要的特征為一體化設(shè)計，這既包括一次、二次設(shè)備的一體化安裝，也包括測量、保護、故障選線等多項功能的一體化集成。此類設(shè)備在電網(wǎng)中的應(yīng)用表明,該設(shè)備具有對配電網(wǎng)進行在線監(jiān)測的功能,并能對配電網(wǎng)故障情況進行監(jiān)測，發(fā)生故障后立即隔離、研判，給線路運維人員提供了可靠的告判，給線路運維人員提供了可靠的告信息，縮小故障范圍,提高了工作人員效率，降低了運維成本,避免電網(wǎng)事故發(fā)生，提高供電可靠性。圖4TAS系統(tǒng)投運前后越級跳閘次數(shù)對比圖參考文獻劉健,倪建立，鄧永輝.配電自動化系統(tǒng)M.2版.北京.中國水利水電出版社,2003.1 龔靜.配電網(wǎng)綜合自動化技術(shù)M.北京.機械工業(yè)出版社,2011.2 唐說，趙云軍.農(nóng)村電網(wǎng)智能化建設(shè)的思考J.電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報,2010,25(4):31-36.3 何永貴，尹健.農(nóng)網(wǎng)配電自動化系統(tǒng)的技術(shù)方案J.電力科學(xué)與工程，2008,24(3):27-30.收福日期：2017-04-26作者簡介:儲著剛,國網(wǎng)潛山縣供電公司運檢部主任。(上接第95頁)參考文獻1M.Heathcote.TheJ&PtransfonnerbookM.Burlington:Newnes,2007.2 王曉瞥.變壓器故障與監(jiān)測M.北京：機