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

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現(xiàn)方式。

2具體實施

電壓-時間型負(fù)荷開關(guān):在分閘位置有明顯可見斷開點,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。

電壓一電流型負(fù)荷開關(guān):在電壓一時間型負(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)與電壓一時間型負(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施遙控恢復(fù)非故障段聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供,實現(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),投入電壓一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。

"具備自愈能力"定義: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)1B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為:FB1二FB2二ZB22二ZB12二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自愈功能實現(xiàn)

由于自愈功能依靠線路中途自動化開關(guān)實現(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)電壓二電流型饋線自動化故障隔離過程如圖3所示(瞬時故障)。圖3電壓二電流型饋線自動化故障隔離過程(瞬時故障)

1)瞬時故障發(fā)生:1)永久故障發(fā)生:

2)CB1保護(hù)動作分閘: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):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):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):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):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)。7)CB1保護(hù)動作分閘(速斷0.3s,過流0.6s):

(2)電壓二電流型饋線自動化故障隔離過程如圖48)Fs2檢測到有壓又瞬時失壓且有故障電流閉鎖所示(永久故障)。在分閘狀態(tài)不再合閘,Fs3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,Fs1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)1s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行單位。

(2)配電運行單位負(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:

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施遙控恢復(fù)非故障段聯(lián)絡(luò)轉(zhuǎn)供,實現(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)。

5結(jié)語

下一步將繼續(xù)開發(fā)和優(yōu)化更高級的配網(wǎng)自動化支持應(yīng)用系統(tǒng),實現(xiàn)自動發(fā)令功能,調(diào)度員可以"一鍵下令",操作完成后自動復(fù)令。調(diào)度員的精力可以更加集中于故障判斷和故障流程處理,使系統(tǒng)運行更加智能,故障查找、隔離更快,用戶停電時戶數(shù)更少,用戶滿意度更高。遠(yuǎn)期將結(jié)合電源智能化建設(shè),使電網(wǎng)調(diào)度更加智能化、自動化,為構(gòu)建江門智能化能源互聯(lián)網(wǎng)打好基礎(chǔ)。