馈线自愈技术方案及其保护配合

引言

随着当前国家经济的快速发展,电力用户对供电质量和供电可靠性的要求越来越高。为了满足用户高质量的用电需求,需要大力推广和发展配网馈线自愈技术。目前馈线自愈技术尚处于发展期,涉及的技术较多,各类技术方案都存在一定的局限性,对新设备的投入要求也较高。因此,结合当地配网现状和需求,因地制宜地采用合适的技术方案成为提高供电可靠性的关键。

1馈线自愈技术

馈线自愈是配电自动化建设的重要组成部分,是指利用自动化装置或系统监视配电网的运行状况,及时发现配电网故障,进行故障定位、隔离和恢复对非故障区域的供电。馈线自愈的典型设计方案主要包含主站集中型、就地控制型两种。

广东电网自2009年开始馈线自愈建设工作,建设模式为以中山、珠海为典型的就地型馈线自愈,其中中山局以电压一时间型、电压一电流时间型为主,智能分布式为辅建设:珠海局主要以电压一时间型、电压一电流时间型为主建设。两局大部分线路按照就地隔离、故障上游恢复供电,少量线路就地隔离、故障上游及下游恢复供电的模式开展自愈。

2馈线自愈技术方案及保护配合过程

2.1主站集中型

借助通信手段,通过配电终端和配电主站的配合,在发生故障时依靠配电主站判断故障区域,并通过自动遥控或人工方式隔离故障区域,恢复非故障区域供电。主站集中型馈线自愈控制包括半自动和全自动两种方式。

主干线故障示例如图1所示。动作过程及保护配合:(1）主干线发生故障:(2）变电站CB1开关跳闸,重合不成功:(3）主站通过线路的远方监控单元检测到FS1、FS2开关有故障电流,而FS3开关没有,判断出故障点在FS2～FS3:(4）主站通过自动遥控或人工方式断开FS2、FS3开关,隔离故障区域:(5）通过远方监控单元上传的故障信息判断,调度员可遥控合上变电站CB1开关,恢复前段非故障区域送电:(6）调度员通过人工方式遥控合上FB开关,恢复后段非故障区域送电:(7）故障处理完毕后,由人工操作,恢复线路正常运行方式。

优点:(1）灵活性高,适应性强,适用于各种配电网络结构及运行方式:(2）开关操作次数少:(3）现场配置要求少。

缺点:(1）由于集中控制需要主站与终端的大量数据通信,同时仅仅主站进行分析决策的时间很难满足故障切除的快速性要求,因此现阶段完全依靠集中控制方式实现自愈控制是不现实的:(2）故障发生后全线用户停电,且主站控制需对线路故障区域判断并隔离后,再送回跳闸开关,接着送环网开关转供电,如果期间操作异常将延迟停电时间。

2.2就地控制型

2.2.1电压一时间型

通过与变电站开关两次配合,以电压、时间为判据,实现故障隔离和非故障段的恢复供电,并向主站上报处理过程和结果。

动作过程及保护配合:(1）主干线发生故障:(2）变电站开关第1次跳闸:(3）所有分段开关失压,延时3S后分闸,联络开关单侧失电开始计时:(4）变电站开关经5S延时后重合闸:(5）FS1开关得电后,延时42S(至少>15S,躲过变电站开关重合闸充电时间）合闸:(6）其余分段开关得电后,延时7S合闸:(7）合于故障,变电站开关第2次跳闸,所有分段开关失压分闸。FS2开关判断得电后5S内失电,闭锁合闸,同时故障点后FS3开关检测到残压(默认值1kV）闭锁合闸:(8）变电站开关经5S延时后第2次重合闸:(9）FS1开关得电后,延时42S合闸:(10）联络开关FB单侧失电延时120S(大于线路末端故障时所有开关动作时间总和,并有一定裕度）后合闸,恢复非故障段送电。

优点:(1）不依赖主站,故障隔离、恢复无需通信即刻就地完成:(2）不需要控制电源,对电流互感器配置无要求,设备配置简单,投资小:(3）无需级差配合,可设置多个分段,适合长线路。

缺点:(1）变电站开关需重合两次,故障隔离、恢复时间长,对系统和用户冲击大:(2）自愈投入管理及技术防控风险成本高。

2.2.2速动型智能分布式

应用于配电线路分段开关、联络开关为断路器的线路上,配电终端通过高速通信网络,与同一供电环路内相邻分布式配电终端实现信息交互,当配电线路上发生故障,在变电站出口断路器保护动作前,实现快速故障定位、故障隔离和非故障区域的恢复供电。

动作过程及保护配合:(1）主干线发生故障:(2）全线终端进行光纤通信自检(10mS内）,若通信正常,启用智能分布式逻辑:(3）FS1与FS2交互信息,两者同时检测到故障,判断故障点在FS2后段,FS1不动作:(4）FS2与FS3交互信息,FS3检测后段无故障,判断故障点在FS2与FS3之间,FS2分闸切除故障(100mS）:(5）FS3随后分闸并闭锁合闸,故障隔离(200mS）:(6）FB收到转电合闸命令,合闸恢复供电(2S）。

优点:(1）快速故障处理,毫秒级定位及隔离,秒级供电恢复:(2）停电区域小:(3）满足用户高可靠性用电需要。

缺点:(1）变电站出线开关保护动作时限至少要0.3S及以上延时,出线电缆相间故障压降大,影响敏感用户:(2）逻辑复杂,运维难度较大:(3）对通信可靠性、实时性要求高。

从总体上说,主站集中型投入少,对通信依赖性强,但在实现光纤通信全覆盖的地区比就地控制型具有明显的优势。此外,随着电子技术的发展,电子通信设备的可靠性不断提高,成本也越来越低。预计未来将广泛应用配电自动化主站系统配合负荷开关和分段器,对故障区段的电源进行定位、隔离和恢复,克服就地控制型的缺陷。

3结语

配网馈线自愈系统是一项高技术、高投入、高回报的系统工程。在短时间内可以完成故障自动识别、定位、故障自动隔离和网络重构,直至恢复供电,为提高配电网供电可靠性和质量,提高电力企业效益提供了重要的技术手段。随着电力技术的快速发展,在不久的将来智能化配电网系统可以实现故障一次性切除,非故障区段不停电或短期停电,并满足安全可靠的需求,改变当前配网系统现状,推进配电网系统的智能化发展。