配电网自愈成功率提升方法研究

引言

社会经济的快速发展,人民生活水平的不断提升,社会用电负荷的急剧攀升,对配网供电可靠性提出了更高的要求,且随着智能电网技术的兴起,配网自愈控制技术得到了广泛关注,提高配网自愈成功率,成为提高配网供电可靠性尤为重要的突破口。与传统的配网故障抢修处理相比,配网自愈控制技术具有自动感知故障、自动隔离故障、自动恢复非故障区域用电的特点,不仅减少了供电所抢修的人力,还大大缩短了非故障区域的复电时间。

目前,佛山地区已实现基本自愈,但由于线路网架仍未完善以及对配电自动化设备的运维仍处于一个探索和提升的阶段,配网自愈成功率并不高,配网自愈控制技术未能充分体现其在提高配网供电可靠性上的价值。现已具备配网自愈功能的线路,并不能保证在故障发生时成功实现自愈,同时也有可能因为自愈误动作扩大了事故停电范围。因此,配网自愈控制技术对于供电所基层工作人员来说仍然是一把双刃剑。如何利用好配网自愈控制技术,如何提高配网自愈成功率,本文将从完善10kV配网网架和提高配网自动化设备运维水平这两个角度展开分析。

1配网自愈的原理

配网自愈是指配电系统能够快速检测出10kV配电线路故障区段,自动隔离故障并自动恢复供电,使其不影响用户或将影响降至最低。目前,配网自愈模式具体分为以下几种:级差和电压时间/电流混合型协同型、级差保护协同型、电压时间/电流协同型、智能分布式协同型、主站集中型、电压型、智能分布式、主站就地协同型。目前沿用较多的模式是级差保护协同型和智能分布式,以下通过案例详细阐述这两个模式的原理。配网馈线自动化开关接线如图1所示。

1.1级差保护协同型基本原理

级差保护协同型基本原理为:当电力系统发生故障时,配网自动化开关向主站上送故障告警信息,主站系统通过对自动化开关告警信号、动作信号进行综合判断,启动故障处理程序,确定故障类型和故障区域,实现故障区域隔离和非故障区域复电。

当故障点发生在FB8至FB9之间时:

(1)切除故障:故障点前的自动化开关均感受到故障电流,FB1、FB2、FB3、FB4、FB6、FB7、FB8发告警信号,

FB5出口动作。

(2)隔离故障:主站系统判定故障点在FB8与FB9之间,主站发送命令遥控断开FB8与FB9。

(3)复电:主站发送命令遥控合上FB5和LB,恢复非故障区域用电。

当故障点发生在CB1至FB1之间时:

(1)切除故障:故障点前的CB1感受到故障电流,故障点后FB1、FB2、FB3、FB4、FB6、FB7、FB8、FB9、FB10、FB11均未感受到故障,CB1出口动作。

(2)隔离故障:主站系统判定故障点在CB1与FB1之间,主站发送命令遥控断开FB1。

(3)复电:主站发送命令遥控合上LB,恢复非故障区域用电。

1.2智能分布式基本原理

智能分布式基本原理为:两个相邻配网自动化开关之间互相交换电压电流、开关分合闸状态等信号,故障点电源侧的自动化开关可以检测到故障信号,故障点负荷侧的自动化开关检测不到故障信号,通过这种对等通信的方法判定故障区域,实现就地隔离故障和非故障区域复电。

当故障点发生在FB8至FB9之间时:

(1)隔离故障:故障点电源侧FB1、FB2、FB3、FB4、FB6、FB7、FB8自动化开关均检测到故障电流,故障点负荷侧FB9、FB10、FB11均检测不到故障电流,通过两两相邻开关之间的对等通信,判定故障区域在FB8和FB9之间,FB1、FB2、FB3、FB4、FB6、FB7闭锁分闸,FB8、FB9分闸,隔离故障区域。

(2)复电:FB10与FB11之间感受不到故障,LB感受到单侧失压,LB合闸,非故障区域复电。

当故障点发生在CB1至FB1之间时:

(1)隔离故障:故障点电源侧CB1开关检测到故障,故障点负荷侧FB1、FB2、FB3、FB4、FB6、FB7、FB8、FB9、FB10、FB11均检测不到故障电流,通过两两相邻开关之间的对等通信,判定故障区域在CB1和FB1之间,CB1、FB1分闸,隔离故障区域。

(2)复电:FB1与FB11之间感受不到故障,LB感受到单侧失压,LB合闸,非故障区域复电。

1.3不同自愈原理的主要区别

根据上述案例分析,级差保护协同型与智能分布式之间最主要的区别是,级差保护协同型模式下故障隔离和非故障区域复电都有主站的参与,而智能分布式模式是通过相邻开关之间的对等通信,实现就地隔离故障和复电。

级差保护协同型模式,由于自动化开关级差的配合,线路上仅有某几个自动化开关可以出口跳闸,其他自动化开关仅上送告警信号,不出口跳闸,因此在自愈过程中开关动作的次数较智能分布式要多。而智能分布式对自动化开关的通信功能要求更高,线路上所有自动化开关均采用光纤通信的方式,目前光纤设备建设和光纤运维水平仍未达到支撑智能分布式模式的水平,导致智能分布式模式未能得到推广,相比之下,级差保护协同型更容易实现,并得到推广。

2自愈成功率提升方法

现有情况下,影响自愈成功率的因素较多,主要可以归纳为以下几类:配电网网架结构、配电终端及开关的设备质量、设备运行环境、设备运维质量等。而目前能够由电网运维单位有效控制和优化的主要在完善配电网网架结构和提升配网设备的日常运维质量两个方面。针对上述两个方面进行深入研究与分析,提出具体提升方法如下。

2.1配网网架的完善

10kV配电线路繁多复杂、用电负荷分散,这在C类和D类农村供电区域尤为突出,导致10kV配电线路不能完全模仿主网的形式,且早期配网自动化建设并未提及"配网自愈"的概念。要实现较高的配网自愈水平,需进一步完善配电线路网架,增设自动化布点,在基建项目方面投入大量资金。

以下简单介绍两个接线方式:(1)N分段N联络接线方式下,线路中任一段线路发生故障,都可实现故障隔离,如图2所示。(2)手拉手接线方式下,如图3所示,线路2没有分段开关,无法实现故障隔离,因此当线路2发生故障时无法实现自愈功能。

2.2设备运维质量的提升

从设备运维质量方面做好提升与优化工作,具体如下。

2.2.1提高自动化开关定值执行的正确性

定值执行不正确会导致跳闸开关拒动和越级跳闸,扩大事故停电范围,告警开关没有按要求投入告警功能会导致主站无法正常判断故障区域,从而无法隔离故障,因此正确执行自动化开关定值是自愈启动的前提。

2.2.2提高自动化开关的在线率

主站通过自动化开关上报的告警信息判断故障区域,确认故障区域后,主站下发遥控命令隔离故障和恢复非故障区域用电,因此需要保持主站和自动化开关之间正常通信,提高自动化开关的在线率。目前,自动化开关主要采用无线公网通信和光纤专网通信,下面将这两种通信方式作简要分析和比较。

(1)无线公网通信:无线公网通信主要是利用通信运营商(中国移动和中国电信)的基站发射信号,早期自动化开关多采用2G电话卡通信,现2G基站已逐渐拆除,目前正大批量将2G电话卡更换为4G电话卡,若日后运营商普及5G信号,还得大批量将4G电话卡更换为5G电话卡,因此,无线通信方式受通信运营商的影响较大。

早期部分自动化选点由于条件限制,将电房设在地下或信号较差的偏远地方,导致自动化开关在线率偏低,只能通过增设信号放大器或使用增强型天线增强信号,但使用效果仍然不及正常选点理想。因此,在自动化规划选点时应尽量避免将电房设置在地下和信号差的偏远地方。

(2)光纤专网通信:光纤专网通信与无线公网通信相比,通信更稳定,不受地理位置影响。但目前配网光纤网络并不完善,采用单辐射的形式,通信链路层中只要有一点断开,断点后段都会失去通信,导致现阶段光纤专网通信比无线公网通信的可靠性低,应在光纤网络完善后再采用光纤专网通信。

2.2.3提高自动化开关的遥控成功率

主站通过遥控开关来隔离故障和恢复供电,因此提高自动化开关的遥控成功率尤为重要,目前配网自动化开关的遥控成功率也被作为各地市局考核指标之一。配网自动化开关遥控失败分为遥控拒动和遥控返校超时,下面分析出现遥控返校超时和遥控拒动的具体原因。

(1)遥控返校超时:配网自动化开关遥控返校超时是指主站到配网自动化开关之间没有正常通信,配网自动化开关没有接收到主站下发的命令。遥控返校超时通常是由于开关的在线率低、开关频繁上线掉线、开关CK把手打到"就地"位置、检修压板投入等原因。

(2)遥控拒动:配网自动化开关遥控拒动是指开关可以正常接收到主站下发的命令,并正确回复主站可以执行遥控操作,但是开关本体没有出口动作。遥控拒动通常是由控制器面板的遥控硬压板没有投入、开关未储能、二次回路中有脱线、开关本体机构缺陷、联络开关处于冷备用状态等问题导致。

2.2.4提高自动化设备的运维水平

提高主站自愈的成功率,需确保自动化开关在良好的水平下运行,运维人员需提高自动化设备的运维水平,对存在缺陷的自动化开关建立缺陷库,定期监控所有配网设备的状态,并做好闭环管理。

配网保护的补充检验是对保护功能逻辑及二次回路开展的全面检验,通常在保护或开关发生不正确动作、二次设备及回路缺陷消除后开展。

针对配网线路故障时出现了不正确动作,导致越级跳上级开关的,分析不正确动作表象,判断出现异常的原因:再根据需要对线路申请停电,并进行保护装置、二次回路以及一次开关机构等一连串设备的全面检验。若检验结果正常,则补充检验工作结束:若检验结果不正常,则需根据检验结果,重新排查问题所在,直至将问题排查出来并解决。

3结语

基于级差保护协同型模式,结合日常运行维护经验,提高10kV配电线路自愈成功率可从完善10kV线路网架和提高自动化设备运维质量这两个方面着手。完善10kV线路网架包括解决线路大分支、线路重过载导致不可转供等问题,增设自动化布点:提高自动化设备运维质量包括提高自动化开关定值执行准确性,提高自动化开关的在线率、遥控成功率,及时对自动化设备进行消缺,确保自动化设备不在缺陷状态下运行。在今后的运维工作中,应不断总结经验,通过提高配网自愈成功率,提高10kk配网供电可靠性,为用户提供更优质的用电体验。