第五章-第二節(jié)-基于重合器的饋線自動化

第五章饋線自動化

FeederAutomation,簡稱FA

主講人：周英華QQ:1055455616常州機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院一、基于重合器的饋線自動化：

指利用配電自動化具有重合功能的開關(guān)設(shè)備相互之間配合，不需要建設(shè)通信通道，就能夠達到隔離故障區(qū)域和恢復(fù)健全區(qū)域供電功能的系統(tǒng)。這種自動化方案是通過重合器、分段器、熔斷器等配電自動化設(shè)備之間相互配合實現(xiàn)故障隔離、恢復(fù)對非故障區(qū)段供電的目的。

第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化

2024/3/4第2頁一、基于重合器的饋線自動化：實現(xiàn)模式：（1）重合器與重合器配合模式、（2）重合器與電壓-時間型分段器配合模式、（3）重合器與過流脈沖計數(shù)型分段器配合模式。

第二節(jié)基于重合器的饋線自動化

2024/3/4第3頁二、基于重合器的饋線自動化的開關(guān)設(shè)備

1、重合器定義：是一種自具控制及保護功能的開關(guān)設(shè)備，它能按預(yù)定的開斷和重合順序自動進行開斷和重合操作，并在操作后自動復(fù)位或者閉鎖。重合器具有自具功能

第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化

2024/3/4第4頁自帶控制和操作電源

操作不受外界繼電器控制，而由微處理器控制。

二、基于重合器的饋線自動化的開關(guān)設(shè)備（1）重合器外形：

第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化

2024/3/4第5頁二、基于重合器的饋線自動化的開關(guān)設(shè)備（2）重合器功能：1）在線路正常運行時起到斷路器的作用。2）在線路故障時，如果重合器經(jīng)歷了超過設(shè)定值的故障電流，則重合器跳閘，并按預(yù)先整定的動作順序做若干次合、分閘的循環(huán)操作，若重合成功則自動終止后續(xù)的動作，并經(jīng)一段時間后恢復(fù)到預(yù)先的整定狀態(tài)，為下一次故障做好準(zhǔn)備。若重合失敗則閉鎖在分閘狀態(tài)，只有通過手動復(fù)位才能解除閉鎖。

第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化

2024/3/4第6頁（3）重合器的分類：

第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化2024/3/4第7頁（4）重合器的動作特性：

根據(jù)動作時間-電流特性分快速動作特性（瞬動特性）、慢速動作特性（延時動作特性）兩種。動作特性整定：

（1）“一快二慢”、

（2）“二快二慢”、

（3）“一快三慢”。

第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化2024/3/4第8頁（5）自動重合器的主要技術(shù)參數(shù)1）額定電流:表征設(shè)備長期承載電流的能力，以有效值表示。設(shè)備的額定電流必須等于或大于線路最大預(yù)期負荷電流。2）額定電壓：即開關(guān)設(shè)備的標(biāo)稱電壓。按IEC標(biāo)準(zhǔn)要求修訂的新標(biāo)準(zhǔn)中，開關(guān)設(shè)備的額定電壓已改為最高電壓，即開關(guān)設(shè)備的額定電壓應(yīng)不低于系統(tǒng)電壓。3）最小脫扣電流：重合器的最小脫扣電流選擇應(yīng)使得當(dāng)被保護線路出現(xiàn)最小的故障電流時應(yīng)能檢測到且及時切斷，不要誤動作又有相應(yīng)的靈敏度。4）重合器的時間—電流（t-I）特性

自動重合器的主要技術(shù)參數(shù)及選用原則2024/3/4第9頁快速動作曲線慢速動作曲線2024/3/410（6）重合器的選用原則（1）重合器的額定電壓必須大于或等于系統(tǒng)電壓。（2）重合器的開斷電流必須大于或等于重合地點可能出現(xiàn)的最大故障電流。（3）重合器的長期工作的額定電流，必須大于或等于線路的負荷電流。（4）重合器應(yīng)能夠檢測到和開斷它所承擔(dān)的保護區(qū)末端發(fā)生短路時可能出現(xiàn)的最小故障電流。（5）重合器與其它保護裝置配合時，通過時延和操作程序的選擇，應(yīng)保證有選擇地切除故障，將系統(tǒng)中瞬時開斷和長期中止供電的范圍盡量縮小，并且與其后續(xù)線路的保護設(shè)備相配合。

2024/3/4第11頁

第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化2024/3/4第12頁二、基于重合器的饋線自動化的開關(guān)設(shè)備

2.分段器定義：是一種提高配電網(wǎng)自動化程度和可靠性的一種設(shè)備，它必須和電源側(cè)前級主保護開關(guān)相配合，在失壓或無電流的情況下自動分閘，但不能分斷短路電流。（1）功能：在電路發(fā)生永久性故障時，分段器在預(yù)定次數(shù)的分合操作后閉鎖于分閘狀態(tài)，從而達到隔離故障線路區(qū)段的目的。若分段器未完成預(yù)定次數(shù)的分合操作，故障就被其他設(shè)備切除了，則其保持在合閘狀態(tài)，并經(jīng)一定時間后恢復(fù)到預(yù)先的整定狀態(tài)。

第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化（2）分段器的結(jié)構(gòu)類型按介質(zhì)區(qū)分

六氟化硫分段器

按控制功能分真空分段器

油分段器

電子控制分段器

空氣分段器

液壓控制分段器

按識別故障原理分過流脈沖記數(shù)型電壓|時間型

結(jié)構(gòu)類型2024/3/4第13頁

第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化（3）分段器的其他特性2024/3/4第14頁

第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化要求：一般不能開斷短路故障電流。關(guān)鍵部件：故障檢測繼電器（FDR:FaultDetectingRelay）。根據(jù)判斷故障方式的不同分類：(a)過流脈沖記數(shù)型。(b)電壓－時間型。過流脈沖計數(shù)型分段器通常與前級開關(guān)設(shè)備（重合器或斷路器）配合使用，它不能開斷短路故障電流，但具有“記憶”前級開關(guān)設(shè)備開斷故障電流動作次數(shù)的能力。在預(yù)定的記錄次數(shù)后，當(dāng)前級開關(guān)設(shè)備將線路從電網(wǎng)短時切除的無電流間隙內(nèi)分段器才分閘，隔離故障線路段，使前級開關(guān)設(shè)備如重合器或斷路器可重合到無故障線路，恢復(fù)線路運行。如果故障是瞬時的或未達預(yù)定記憶次數(shù)，分段器在一定的復(fù)位時間之后會“忘記”其所作的記憶而恢復(fù)到預(yù)先整定的初始狀態(tài)，為新的故障發(fā)生準(zhǔn)備另一次循環(huán)操作。（a）過流脈沖計數(shù)型分段器2024/3/4第15頁

圖5-2過流脈沖記數(shù)型分段器與重合器配合工作示例

2024/3/416電壓一時間型分段器是憑借加壓、失壓的時間長短來控制其動作的，失壓后分閘，加壓后合閘或閉鎖。用途：電壓一時間型分段器既可用于輻射狀網(wǎng)和樹狀網(wǎng)，也可用于環(huán)狀網(wǎng)。三個重要參數(shù)：（1）x時限：為延時合閘時限，即指從分段器電源側(cè)加電壓至該分段合閘的時間。（2）y時限：又稱為故障檢測時間或延時分閘時限，其含義是：若分段器合閘后在未超過y時限的時間內(nèi)又失壓，則該分段器分閘并被閉鎖在分閘狀態(tài)，待下一次再得電時再也不自動重合。（3）z時限：閉鎖合閘時限。為分段器從失壓到自動跳閘之間的短暫延時。

若設(shè)重合器或斷路器的保護動作時間為t，為使分段器可靠工作，對于x，y，z時限的整定必須滿足如下關(guān)系：（t+z）<y<x。

（b）電壓一時間型(重合式)分段器2024/3/4第17頁應(yīng)用于放射式供電網(wǎng)的重合式分段器動作過程(1)設(shè)故障發(fā)生在第五區(qū)段，這時，位于變電所的斷路器或重合器在保護動作時間t秒后跳閘，使所有重合式分段器都因斷電而分閘，所有區(qū)段供電暫停。

(2)斷路器(或重合器)在一定的時間間隔(如0．5s)后第一次重合，而各個重合式分段器Q01～Q04，按預(yù)先設(shè)定的合閘順延時差(x時限)依次合閘送電。如圖上所標(biāo)明的Q01在lOs后，Q02在10+10=20s后，QO3在10+10+10=30s后，Q04在10+30=40s后依次關(guān)合，向其后的線路段送電。(3)若第五區(qū)段故障依然存在，則因Q04關(guān)合在故障線路上而使斷路器(或重合器)再度跳閘，所有區(qū)段又再度停電，所有分段器又都分閘，不過這時因為Q04的控制器在檢測時限(y時限)內(nèi)檢測到又失去電壓，因而將Q04閉鎖在分閘狀態(tài)，待下次再得電時也不再自動重合。(4)斷路器(或重合器)第二次重合后，Q01、Q02、Q03按設(shè)定的時間差又依次相繼合閘，直到第四區(qū)段供電正常。Q04因處于閉鎖狀態(tài)，因而將有故障的第五區(qū)段與電網(wǎng)隔離。與此同時，設(shè)置在變電所的故障區(qū)段指示器與斷路器聯(lián)動，按時間的長短顯示出故障在第五區(qū)段。2024/3/418各開關(guān)設(shè)備的動作時序圖

2024/3/4第19頁（1）必須使分段器的額定電壓等于或大于系統(tǒng)最高工作電壓。（2）分段器必須串聯(lián)使用在自動重合器的負荷側(cè)，其額定長期工作電流應(yīng)等于或大于預(yù)期的負荷電流；額定瞬時電流必須等于或大于可能出現(xiàn)的最大故障電流。（3）分段器的熱穩(wěn)定電流必須等于或大于使用場合的最大短路電流，其動、熱穩(wěn)定時間必須大于上級保護的開斷時間。（4）分段器的最小動作電流應(yīng)該為電源側(cè)保護裝置最小跳閘電流的80％（4）分段器的選用原則2024/3/4第20頁短路故障指示器是利用電磁原理，依靠指示牌轉(zhuǎn)動位置的變化、顏色的變化或燈光的閃動來指示故障的發(fā)生，這些指示器當(dāng)指示后，可以依靠人工手動復(fù)歸或經(jīng)過延時后自動復(fù)歸，有些是利用線路恢復(fù)正常后通過負荷電流來自動復(fù)歸。三、基于故障指示器饋線自動化2024/3/4第21頁

第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化2024/3/4第22頁第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化四、基于重合器的饋線自動化實例2024/3/41）輻射狀網(wǎng)故障區(qū)段隔離過程A重合器：一慢一快，第一次重合=15S，第二次重合=5S；B、D分段器：X=7S，Y=5S；C、E分段器：X=14S，Y=5S第23頁第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化四、基于重合器的饋線自動化實例2024/3/41）輻射狀網(wǎng)故障區(qū)段隔離過程—各開關(guān)動作時序圖A重合器：第一次重合時間=15S，第二次重合時間=5SB、D分段器：X時限=7S，Y時限=5SC、E分段器：X時限=14S，Y時限=5S第24頁第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化四、基于重合器的饋線自動化實例2024/3/42）環(huán)狀網(wǎng)開環(huán)運行時的故障區(qū)段隔離（不講）A重合器：一慢一快，第一次重合=15S，第二次重合=5S；B、C、D分段器：X=7S，Y=5S；E分段器：X=45S，Y=5S第25頁第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化四、基于重合器的饋線自動化實例2024/3/42）環(huán)狀網(wǎng)開環(huán)運行時的故障區(qū)段隔離—各開關(guān)動作時序圖A重合器：第一次重合=15S，第二次重合=5SB、C、D分段器：X=7S，Y=5SE分段器：X=45S，Y=5S第26頁第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化四、基于重合器的饋線自動化實例2024/3/4重合器與電壓—時間型分段器配合的整定方法原則：重合器與電壓—時間型分段器配合方式的整定的關(guān)鍵條件是不能在同一時刻有兩臺以上的分段開關(guān)同時合閘，只有這樣才能判斷出故障區(qū)域，避免對故障的誤判。第27頁第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化四、基于重合器的饋線自動化實例2024/3/4

整定步驟◆分段器的整定：

▲分段器的Y時限一般統(tǒng)一選為5s。

▲分段器X時限的整定：

第一步：確定分段器合閘時間間隔，從開關(guān)將配電網(wǎng)分割成如干以電源開關(guān)為根的樹狀配電子網(wǎng)絡(luò)。

第二步：在各配電自網(wǎng)絡(luò)中，以電源節(jié)點合閘為時間起點，分別對各個分段器標(biāo)注其絕對合閘延時時間，并注意不能在任何時刻有一臺以上的分段開關(guān)同時合閘。第三步：某臺分段器的X時限等于該開關(guān)的絕對合閘延時時間減去作為其父節(jié)點的分段器的絕對合閘延時時間。第28頁第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化四、基于重合器的饋線自動化實例2024/3/4例：圖示配電網(wǎng)S1、S2、S3代表變電站出口斷路器，B、C、D、E、F、G、H、M代表分段開關(guān)，E和H為聯(lián)絡(luò)開關(guān)，實心符號代表開關(guān)處于合閘狀態(tài)，空心符號代表開關(guān)處于分閘狀態(tài)。第29頁第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化四、基于重合器的饋線自動化實例2024/3/4X時限整定：第一步：確定分段器開關(guān)合閘時間間隔為7s，并從聯(lián)絡(luò)開關(guān)處將配電網(wǎng)分割成三個輻射狀配電子網(wǎng)絡(luò)：S1、B、C、D、E、G、H，S2、F、E和S3、M、H。第二步：對于自網(wǎng)絡(luò)S1、B、C、D、E、G、H，其各臺分段器的絕對合閘延時時間分別為：Xa(B)=7s，Xa(C)=14s，Xa(D)=21s，Xa(G)=28s；第30頁第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化四、基于重合器的饋線自動化實例2024/3/4同理，對于子網(wǎng)絡(luò)S2、F、E有Xa(F)=7s；對于子網(wǎng)絡(luò)S3、M、H有Xa(M)=7s.第三步：某臺分段器的X時限等于該開關(guān)的絕對合閘延時時間減去作為其父節(jié)點的分段器的絕對合閘延時時間，于是有：X(B)=Xa(B)-0=7s，X(c)=Xa(c)-Xa(B)=14-7=7s，X(D)=Xa(D)-Xa(c)=21-14=7s，X(G)=Xa(G)-Xa(c)=28-14=14s，X(F)=Xa(F)-0=7s，X(M)=Xa(M)-0=7s第31頁第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化四、基于重合器的饋線自動化實例2024/3/4◆聯(lián)絡(luò)開關(guān)的XL時限的確定

只有一臺聯(lián)絡(luò)開關(guān)參與故障處理時：分別計算出假設(shè)該聯(lián)絡(luò)開關(guān)兩側(cè)與該開關(guān)相連接的區(qū)域故障時，從故障發(fā)生到與故障區(qū)域相連的分段器閉鎖在分閘狀態(tài)所需的延時時間tmax（左）和tmax（右）取其中較大的一個記作tmax，則XL時限設(shè)置應(yīng)大于tmax。第32頁第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化四、基于重合器的饋線自動化實例2024/3/4（3）.重合器與重合器配合實現(xiàn)故障區(qū)段隔離

發(fā)生過流或低電壓時重合器動作。出線重合器：一快二慢，失壓3S后分斷；中間重合器：二慢，失壓10S后關(guān)閉重合功能，并改為一次分閘后閉鎖；聯(lián)絡(luò)重合器：一慢，兩側(cè)失壓后15S合閘。第33頁第二節(jié)

基于重合器的饋線自動化五、基于重合器的饋線