配網(wǎng)調(diào)度自動化自愈系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

摘

要：針對配網(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調(diào)度員等候操作人員到達(dá)現(xiàn)場浪費(fèi)的時間，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)度自動化；配網(wǎng)自愈系統(tǒng)；保護(hù)配置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，并針對該原因提出和設(shè)計了配網(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)營目標(biāo)，而配網(wǎng)線路停電次數(shù)多，停送電操作時間長，延時送電率高，嚴(yán)重制約了客戶服務(wù)質(zhì)量的提升。利用配電自動化系統(tǒng)或終端，可以監(jiān)視配電線路的運(yùn)行狀況，及時發(fā)現(xiàn)線路故障，診斷出故障區(qū)間并將故障區(qū)間隔離，自動恢復(fù)對非故障區(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)，帶有簡單滅弧裝置，能夠關(guān)合和開斷負(fù)荷電流及過載電流，不能開斷短路電流?？颗涮着渚W(wǎng)自動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)自動化終端自身電壓-時間邏輯判斷功能實(shí)現(xiàn)故障隔離和非故障區(qū)間的供電恢復(fù)。X時限（TX）：對分段用開關(guān)，X時限為開關(guān)單側(cè)來電后開關(guān)合閘的時延；對聯(lián)絡(luò)用開關(guān)，X時限為在開關(guān)兩側(cè)有電壓、分閘狀態(tài)下，單側(cè)失壓后合閘的時延。Y時限（TY）：合閘確認(rèn)（故障檢測）時間，開關(guān)合閘后未超過Y時限的時間內(nèi)又失壓，則該開關(guān)分閘被閉鎖在分閘狀態(tài)。Z時限（TZ）：失壓分閘延時，即失壓后開關(guān)自動分閘的時延。電壓-電流型負(fù)荷開關(guān)：在電壓-時間型負(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，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，不包括單個配電房或單臺配變通過備自投裝置恢復(fù)供電（瞬時故障重合成功不屬于永久故障，不納入計算）。永久故障：線路跳閘重合不成功、線路跳閘無重合、單相接地故障時手動斷開線路、線路跳閘重合成功且自動化開關(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)自動化的整體原則和技術(shù)路線，充分發(fā)揮饋線自動化快速隔離故障作用，在就地饋線自動化模式實(shí)現(xiàn)部分非故障區(qū)域自動恢復(fù)供電的基礎(chǔ)上，通過主站智能分析實(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化斷路器退出保護(hù)，投入電壓-電流型自動化邏輯功能（變電站10kV接地系統(tǒng)采用消弧選線跳閘方式時退出檢測“故障電流”功能）。（2）分支線第一級自動化斷路器投入保護(hù)功能，投入二次重合閘，其余分支線自動化斷路器退出保護(hù)功能，按主干線自動化邏輯原則整定。（3）聯(lián)絡(luò)自動化斷路器退出保護(hù)和自動化邏輯功能，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)整定計算工作手冊》執(zhí)行?！熬邆渥杂芰Α倍x：發(fā)生站外永久故障時，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，不包括單個配電房或單臺配變通過備自投裝置恢復(fù)供電（瞬時故障重合成功不屬于永久故障，不納入計算）；主干線故障通過變電站出線保護(hù)結(jié)合饋線自動化分段開關(guān)動作實(shí)現(xiàn)對故障區(qū)域進(jìn)行隔離，并自動恢復(fù)前段非故障區(qū)域供電，前期通過主站提供轉(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15min內(nèi)對故障后段非故障區(qū)域通過聯(lián)絡(luò)線轉(zhuǎn)供，后期通過主站智能分析制定轉(zhuǎn)供策略并遙控實(shí)施在分鐘級恢復(fù)故障后段供電；分支線故障通過第一級自動化斷路器保護(hù)結(jié)合后段分支線自動化分段開關(guān)動作對故障區(qū)域進(jìn)行隔離，并自動恢復(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10kV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投入自動化邏輯；聯(lián)絡(luò)開關(guān)LB退出保護(hù)及自動化邏輯；分支線第一級開關(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0.3s，相過流、零序過流0.6s，一次重合9s，二次重合65s，二次重合閉鎖1s，二次重合充電65s，后加速0.1s整定。（3）分支線第一級開關(guān)ZB11、ZB21、ZB31定值按速斷0.1s，相過流、零序過流0.35s，一次重合12s，二次重合60s，二次重合閉鎖2s，二次重合充電65s整定，退出后加速。（4）主干線上全部自動化開關(guān)有壓合閘延時TX取7s，對于分支線裝設(shè)的自動化開關(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)，此時各級自動化開關(guān)的得電合閘動作順序?yàn)椋篎B1→FB2→ZB22→ZB12→ZB13。（5）用戶分界開關(guān)KG定值按速斷0s，相過流、零序過流0.2s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化開關(guān)實(shí)現(xiàn)，自愈時間與線路中途自動化開關(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自動化開關(guān)。（1）電壓-電流型饋線自動化故障隔離過程如圖3所示（瞬時故障）。1）瞬時故障發(fā)生；2）CB1保護(hù)動作分閘；3）FS1、FS2、FS3經(jīng)失壓分閘延時TZ分閘（8s）；4）CB1一次重合閘動作合閘（9s）；5）FS1經(jīng)有壓合閘延時TX合閘（7s）；6）FS2經(jīng)有壓合閘延時TX合閘（7s）；7）FS3經(jīng)有壓合閘延時TX合閘（7s），全部供電恢復(fù)。（2）電壓-電流型饋線自動化故障隔離過程如圖4所示（永久故障）。1）永久故障發(fā)生；2）CB1保護(hù)動作分閘（速斷0.3s，過流0.6s）；3）FS1、FS2、FS3經(jīng)失壓分閘延時TZ分閘（8s）；4）CB1一次重合閘動作合閘（9s）；5）FS1經(jīng)有壓合閘延時TX合閘（7s）；6）FS2經(jīng)有壓合閘延時TX合閘（7s）；7）CB1保護(hù)動作分閘（速斷0.3s，過流0.6s）；8）FS2檢測到有壓又瞬時失壓且有故障電流閉鎖在分閘狀態(tài)不再合閘，F(xiàn)S3檢測到殘壓（無壓狀態(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TZ分閘（8s）；9）CB1二次重合閘動作（60s）；10）FS1經(jīng)有壓合閘延時TX合閘（7s）；11）LS經(jīng)單側(cè)失壓合閘延時合閘。注：聯(lián)絡(luò)開關(guān)保護(hù)功能不投，為防止線路停電時聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動合閘對停電線路反送電，容易造成人身觸電事故，故退出自動化邏輯功能。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，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遙控斷開開關(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，通過保護(hù)定值整定的更改，使不同開關(guān)配合動作，充分發(fā)揮饋線自動化快速隔離故障作用，在就地饋線自動化模式實(shí)現(xiàn)部分非故障區(qū)域自動恢復(fù)供電的基礎(chǔ)上，通過主站智能分析實(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