就地与主站协同场景下配网故障自愈安全防误技术探讨

引言

按照南方电网公司配电自动化管理要求,近几年广东电网公司大规模推进就地馈线自动化应用,预计到2019年末,广东电网配网线路的自动化覆盖率将超过80%,就地馈线自动化基本实现了配网故障的快速切除,有效减少了线路故障引起的全线客户停电事件,一定程度上提升了地区的供电可靠性。

在推进配网自动化全面应用的同时,设备运行及管理部门也意识到,故障快速切除后的故障抢修过程,是新的制约供电可靠性提升的问题。而数量庞大的配网自动化设备的故障隔离和转供,依靠已实施"集约化"管理的配网调度员来处理,将显得力不从心。

广东电网公司提出,自2019年起,通过就地馈线自动化开关故障切除与主站协同的故障自愈技术应用,来进一步加强配网故障自愈的恢复能力,而这两种技术协同配合的场景,对安全防控提出了新的要求。

1配网故障自愈实现

传统配网故障自愈有就地分布式自愈和主站集中式自愈两种。就地分布式自愈又有基于电压时间型自愈和网络保护自愈两类,前者由环网开关检测到单侧失压,就实施转供操作,存在较大的安全风险:后者高度依赖光纤通信及同类型保护装置,造价高,运维难度大。而主站集中式自愈在故障时需切除全线负荷,并等待就地告警归集主站后才进行故障隔离和转供操作,故障区前后的线路用户被动停电时间长,且后续告警上送主站的不确定性,导致很多情况下主站隔离故障失败,非故障区用户持续长时间停电。很多地区实施上述故障自愈技术一段时间后,故障自愈技术的持续实施处于停滞状态。

已有的就地与主站协同式故障自愈(以下简称"故障自愈")研究以技术实现方法为主,一般是以模拟故障发生在线路或设备某处,再反演故障自愈动作逻辑的技术特性,从而为自愈策划相关的应用场景。另外,这类研究还增加了包括一、二次设备的开关设备拒动或误动情况,来增加自愈逻辑的冗余特性。但实际配电网运行中,故障发生时并非都是典型故障情况,还包括非典型故障事件及故障处置操作、临时运行方式等情况,这就对故障自愈相关技术提出了新的需求。

本文针对故障自愈技术的安全防误需求,通过系统性分析电网运行调度对故障处理的各种情况,对就地馈线自动化实现故障切除,再由配网自动化主站实现故障自动定位、隔离与复电功能相关安全防误要素进行分析,认为存在以下误动安全风险:(1)非典型故障事件的误动风险:(2)故障处置操作造成误动风险:(3)运行操作引起的误动风险:(4)临时方式下的误动风险:(5)时差冗余不足误动风险。

2故障自愈安全防误分析

2.1非典型故障事件的误动风险防控

(1)配网线路合环操作时,因穿越电流过大等导致的馈线分段开关跳闸故障,可能造成故障自愈动作。该情况就地馈线自动化开关故障切除完成,主站自愈应不动作,可通过检测该馈线上的开关有分、合闸操作或环网开关已在合闸位置,闭锁自愈动作。

(2)主网线路或设备发生停电,造成配网自动化开关失压分闸的停电事件,可能造成故障自愈动作。该情况可通过检索馈线无任何开关发出故障跳闸及保护动作告警,闭锁自愈动作。

(3)配网线路实施带电作业,在此期间发生故障跳闸,可能造成故障自愈动作。该情况考虑现场有人在工作,不应启动故障自愈,应通过检索馈线已挂"带电作业"标示牌或相应作业工单,闭锁自愈动作。

2.2故障处置操作造成误动风险防控

(1)调度员故障处理期间,对已停电的故障线路试送电,试送开关故障跳闸,可能造成故障自愈动作。该情况现场场景不可预计,应由人工处置,可通过跳闸开关是先合闸后分闸或是遥控操作开关,来闭锁自愈动作。

(2)馈线发生单相接地故障,调度员实施线路拉闸停电,正好该开关发出保护告警,可能造成故障自愈动作。该情况可通过检测开关分闸是"遥控"操作,实时闭锁自愈动作。

2.3运行操作引起的误动风险防控

(1)线路停电检修期间,现场开关做传动试验,上送主站故障告警和开关变位,可能造成故障自愈动作。该情况应通过检索主站上的配网线路挂"线路检修"标示牌,闭锁自愈动作。

(2)线路开关正常分合闸操作期间,正好主站收到该开关上述保护动作误发告警,可能造成故障自愈动作。该情况可通过判断开关分合闸是"遥控"操作,实时闭锁自愈动作。

2.4临时方式下的误动风险防控

(1)配网线路临时转供电,环网开关正常合闸时,因线路故障环网开关故障跳闸,可能造成故障自愈动作。检测环网开关由人工操作及已在合闸位置,闭锁自愈动作。

(2)配网线路临时转供电,两侧馈线相继发生配网故障,可能造成故障自愈动作。该情况可通过馈线挂"转供电"标示牌或环网开关在合闸位置,闭锁自愈动作。

2.5时差冗余不足误动风险防控

(1)就地馈线自动化开关设置了二次重合闸,启动故障动作延时超过自愈启动延时,可能造成故障自愈早于故障二次切除,就将线路后段转供到对侧馈线,可能造成对侧发生故障。该情况应规范就地馈线自动化开关的保护动作延时逻辑。

(2)馈线环网转供后,对侧馈线时间电流配置级差保护时限方向反置,自愈动作或扩大故障区或者误判。该情况会导致自愈误判故障区,可判断环网开关在合闸位置,闭锁自愈动作。

3故障自愈安全防误技术应用

佛山供电局在实施配网故障自愈工作中,应用了复杂场景下馈线自动化设备保护配置策略的安全防控技术,先规范典型配网接线及其保护定值配置,再通过将上述故障自愈安全防控方法设置到故障自愈动作逻辑中,不仅提升了动作的安全性,还提高了故障自愈实用性。

3.1馈线自动化开关保护配置

佛山局的配网线路馈线规范站外自动化开关保护配置,自动化开关的保护按两级级差保护设置,对于干线上有多级自动化开关的馈线,非关键节点的自动化开关只投入保护告警,开关不投入故障跳闸:在同一故障事件下,各自动化开关故障切除及重合闸动作时限总动作时长不超过120s。

3.2故障自愈动作启动要求

配网线路发生永久故障后,主站自愈延时120s启动,且主站自愈功能在投入状态、自愈出口压板在投入状态、各馈线组的主站自愈逻辑无闭锁。对于投入自愈的馈线长期处于闭锁状态的,安排技术排除并消除闭锁问题。

3.3故障自愈业务应用

为确保故障自愈安全防误功能的正确动作,在日常停电检修、带电作业、故障处理、紧急缺陷处置等工作中,严格执行在主站系统的开关挂牌及摘牌操作,按业务办理线路的图模数据电子化移交工作,在配网自动化设备发生告警及误分合闸频发情况时及时消除缺陷并将故障自愈功能闭锁。

4结语

在多变的配电网络拓扑结构、复杂的故障处理操作、繁多的保护协同动作等故障自愈应用场景下,本文提出了实现馈线自动化开关就地切除故障与配网主站自动隔离故障并恢复非故障区的故障自愈技术应用,须综合考虑相关安全防误风险控制的几个要素。在实施过程中,应尽可能把防误技术置入主站逻辑,由系统自动识别并闭锁相关误动场景。本文的研究为保障故障自愈对配网故障的快速复电以及进一步提升供电可靠性提供了借鉴与参考。