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葫蘆島市饋線(xiàn)自動(dòng)化系統方案 

發(fā)布時(shí)間:2022/09/08

  摘要:變電所的備自投裝置被普遍采用,備自投裝置在進(jìn)行驗收和定檢時(shí)存在一些難以解決的問(wèn)題,該文針對這些問(wèn)題,提出了一種解決方法和設計思路。

  關(guān)鍵詞:饋線(xiàn)自動(dòng)化;配電自動(dòng)化;重合閘

  中圖分類(lèi)號:TM76  文獻標志碼:A    文章編號:1003-0867(2006)02-0009-02


  葫蘆島市近年來(lái)工農業(yè)發(fā)展迅速,用電負荷不斷增長(cháng),并且對供電可靠性要求較高。該市10 kV配電線(xiàn)路以架空線(xiàn)為主,現有網(wǎng)上運行的開(kāi)關(guān)設備主要是柱上油斷路器和跌落開(kāi)關(guān),自動(dòng)化程度低,不能快速檢測故障區段,無(wú)法自動(dòng)隔離故障并恢復非故障區域供電。這一問(wèn)題嚴重制約著(zhù)供電可靠性的提高。因此,有必要對配電設備進(jìn)行改造,實(shí)施配電自動(dòng)化。


  1 系統模式的確定

  此次配電自動(dòng)化系統定位在饋線(xiàn)自動(dòng)化系統。架空線(xiàn)路的饋線(xiàn)自動(dòng)化系統主要有電壓型和電流型兩種就地控制模式。此次改造把電壓型與電流型模式結合起來(lái)形成分布智能模式的饋線(xiàn)自動(dòng)化系統。同時(shí)針對“手拉手”環(huán)網(wǎng)部分配備了計算機系統和通信系統,實(shí)現環(huán)網(wǎng)線(xiàn)路的集中智能控制。其主要理由是這種分布智能相結合的模式,能夠有效提高線(xiàn)路供電可靠性,縮短故障查找時(shí)間,并且饋線(xiàn)遠方終端(ftu)預留有通信接口,為以后功能的擴展做好了準備。若單純采用電流型系統或電壓型系統,其對主變電所出線(xiàn)重合器的依賴(lài)性大,故障處理時(shí)間長(cháng),可靠性差。


  2 系統的構成及特點(diǎn)

  本饋線(xiàn)自動(dòng)化系統主要包括以下設備:永磁機構真空自動(dòng)重合器(OSM)和一體型遙控終端單元FTU、戶(hù)外跌落式自動(dòng)分段器。以上設備均安裝在柱上,配合使用。其中重合器安裝在線(xiàn)路上,分段器安裝在分支線(xiàn)上。

  系統的主要特點(diǎn)是采取了基于后臺控制與就地控制相結合的方式。對于輻射型電網(wǎng)結構,所有開(kāi)關(guān)設備正常狀態(tài)下為常閉。當線(xiàn)路故障時(shí),距離故障區段最近的上游重合器檢測到故障電流而跳閘,并延時(shí)重合。若為瞬時(shí)故障,則合閘成功;若為永久故障,則分閘閉鎖,而隔離故障區段。當支線(xiàn)故障時(shí),距離支線(xiàn)最近的上游線(xiàn)路重合器因故障而快速跳閘,其余重合器不分閘。支線(xiàn)的故障段上游分段器根據整定次數(最多為3次)與線(xiàn)路重合器配合,當達到整定次數后,分閘跌落,從而隔離故障區段。線(xiàn)路重合器經(jīng)延時(shí)后,再次重合,恢復故障區段上游分支線(xiàn)的正常供電。對于環(huán)形電網(wǎng)結構,位于聯(lián)絡(luò )位置的重合器正常狀態(tài)下為常開(kāi),其余開(kāi)關(guān)設備均為常閉。當支線(xiàn)故障時(shí),支線(xiàn)上游的所有重合器都經(jīng)歷了短路電流,這一狀態(tài)傳輸給后臺控制器。后臺控制器經(jīng)過(guò)邏輯分析后,遙控距離支線(xiàn)最近的上游線(xiàn)路重合器分閘。該重合器接到指令后執行分閘操作,其后的處理過(guò)程同于輻射電網(wǎng)結構支線(xiàn)故障時(shí)的處理。當線(xiàn)路故障時(shí),后臺控制器遙控距離故障區段最近的上游重合器分閘,該重合器執行分閘操作并延時(shí)合閘。若為瞬時(shí)故障,則合閘成功,若為永久故障,則合于故障而分閘閉鎖。同時(shí),聯(lián)絡(luò )重合器檢測到一側有電,一側沒(méi)電后,通過(guò)通信將該狀態(tài)傳輸給后臺控制器,后臺控制器通過(guò)邏輯分析后遙控聯(lián)絡(luò )重合器合閘。因為是永久故障,聯(lián)絡(luò )重合器的合閘造成該側重合器都經(jīng)歷短路電流,距離故障段最近的線(xiàn)路重合器執行快速分閘操作,直到分閘閉鎖,從而完成故障隔離與負荷轉供。


  3 實(shí)施分析

  在葫蘆島市配電網(wǎng)中,將變電所內10 kV饋線(xiàn)斷路器均更換為電流-時(shí)間型戶(hù)內自動(dòng)重合器(ISM),將現有柱上油斷路器和跌落開(kāi)關(guān)更換為永磁機構真空自動(dòng)重合器(OSM)和戶(hù)外自動(dòng)跌落式分段器(FDK)。同時(shí)在永磁機構真空自動(dòng)重合器分布點(diǎn)配套一個(gè)一體型FTU、Tv與開(kāi)關(guān)配套,滿(mǎn)足饋線(xiàn)自動(dòng)化及遠方通信的要求。

  為了節約投資,本次改造僅在“手拉手”環(huán)網(wǎng)線(xiàn)路上架設通信線(xiàn),實(shí)現集中智能模式的故障隔離與負荷轉供;輻射線(xiàn)路和分支線(xiàn)路上均未安裝通信系統,其故障隔離采用的是分布智能模式。但是輻射線(xiàn)路的重合器上都備有通信接口,以便擴展功能時(shí)用。

  由于支線(xiàn)較多,本次對負荷較輕或非重要用戶(hù)的支線(xiàn)上的開(kāi)關(guān)未進(jìn)行改造。這些支線(xiàn)發(fā)生故障時(shí),若開(kāi)關(guān)能正確動(dòng)作,則自行切除故障,否則,通過(guò)線(xiàn)路重合器動(dòng)作后將引起其所連接的一段主線(xiàn)停電。

  開(kāi)關(guān)設備的位置和數量應根據線(xiàn)路長(cháng)度、負荷狀況等因素綜合考慮設計。圖1所示為葫蘆島市某變電所線(xiàn)路邏輯關(guān)系圖。為了使線(xiàn)路簡(jiǎn)潔,次要支線(xiàn)均未畫(huà)出。圖中所有重合器重合時(shí)間均設定為2s,重合器采用永磁機構,儲能時(shí)間短。


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  設備功能的設計遵循整條線(xiàn)路盡量縮短停電時(shí)間的原則。輻射電網(wǎng)結構系統采用所內重合器實(shí)現二慢一快重合閘方式,線(xiàn)路重合器實(shí)現二快一慢重合閘方式進(jìn)行配合。線(xiàn)路發(fā)生短路故障時(shí),根據重合器安秒曲線(xiàn),快曲線(xiàn)重合器先分閘隔離故障,把慢曲線(xiàn)重合器保護起來(lái),使停電面積最小,停電時(shí)間縮短?;謴凸╇娮铋L(cháng)時(shí)間是重合器分閘到閉鎖的累計時(shí)間,即三次重合閘時(shí)間之和,累積時(shí)間在10 s之內。分段器的計數次數至少應比重合器閉鎖前的分閘次數少一次,分段器的記憶時(shí)間必須大于重合器動(dòng)作總的累積時(shí)間。

  環(huán)形電網(wǎng)結構系統配合采用所內及線(xiàn)路重合器第一次分閘靠后臺控制器控制分閘,以后分閘靠自動(dòng)就地控制器控制執行二快操作。系統負荷的自動(dòng)轉移通過(guò)通信傳輸及后臺控制器控制來(lái)實(shí)現?;謴凸╇娮铋L(cháng)時(shí)間是重合器分閘到閉鎖累積時(shí)間的兩倍,即三次重合閘時(shí)間之和的兩倍,累積時(shí)間即為15s之內。

  圖1中輻射狀線(xiàn)路沙南主干線(xiàn)的所內出線(xiàn)重合器CB1設定為二慢一快重合閘方式,線(xiàn)路重合器CH1設定為二快一慢重合閘方式。王屯分岐支線(xiàn)的分段器F1計數次數設定為3次,分段器F2、F3計數次數設定為2次。當f1點(diǎn)故障時(shí),因故障引起重合器CH1跳閘,CH1執行快曲線(xiàn),其余重合器執行慢曲線(xiàn)不分閘。F1、F3沒(méi)有達到計數次數處于合閘狀態(tài),經(jīng)過(guò)2 s后,重合器CH1重合,如果瞬時(shí)故障合閘成功;如果永久故障,CH1再次分閘,F3達到2次計數次數分閘跌落,經(jīng)過(guò)2 s后,重合器CH1重合成功。

  圖1中沙寺線(xiàn)為該變電所和另一變電所的環(huán)網(wǎng)“手拉手”接線(xiàn)。CB4為該變電所出線(xiàn)重合器,CH3、CH4為線(xiàn)路重合器,LH5為聯(lián)絡(luò )重合器。正常狀態(tài)下,CB4、CH3、CH4常閉,LH5常開(kāi)。如果沙寺線(xiàn)的f2點(diǎn)發(fā)生故障,因短路電流流經(jīng)重合器CB4、CH3,故重合器CB4、CH3處的FTU通過(guò)通信系統上報后臺控制器經(jīng)歷了故障電流的信息。后臺控制器通過(guò)邏輯分析判定重合器CH3下級發(fā)生短路,通過(guò)通信傳輸給重合器CH3分閘指令,重合器CH3接到指令執行分閘操作。若為瞬時(shí)故障,經(jīng)過(guò)2 s后,重合器CH3重合成功,若為永久故障,重合器CH3重合后執行二快分閘操作,直到重合器CH3分閘閉鎖通過(guò)通信將閉鎖傳輸給后臺控制器。f2點(diǎn)故障被隔離。

  f2點(diǎn)所在的故障區段被單側隔離之后,聯(lián)絡(luò )重合器LH5一側有電,一側沒(méi)電,其狀態(tài)通過(guò)通信傳輸給后臺控制器。后臺控制器通過(guò)邏輯分析判定重合器LH5可以重合,通過(guò)通信傳輸給重合器LH5合閘指令,重合器LH5接到指令執行合閘操作。由于故障區段沒(méi)有被完全排除,短路電流經(jīng)過(guò)沙寺線(xiàn)另一變電所饋線(xiàn)部分和重合器LH5、CH4,該狀態(tài)又通過(guò)通信傳輸給后臺控制器。后臺控制器通過(guò)邏輯分析判定重合器CH4下級發(fā)生故障,通過(guò)通信傳輸給重合器CH4分閘指令,重合器CH4接到指令執行分閘操作。因f2點(diǎn)為永久故障,重合器CH4重合后執行二快分閘操作,直到重合器CH4分閘閉鎖。f2點(diǎn)所在的故障區段被隔離,其他重合器處于合閘狀態(tài)。

  通過(guò)上述方案的實(shí)施,可以完成配電線(xiàn)路故障定位、自動(dòng)隔離故障并恢復非故障區域的供電等功能。因為架空線(xiàn)路的故障中瞬時(shí)性故障所占的比例較高,通過(guò)重合閘功能可以有效的減少停電時(shí)間。同時(shí)該方案選用永磁操作機構真空自動(dòng)重合器,可以連續四分三合,儲能時(shí)間短,能夠達到就近快速隔離故障,減少停電面積,縮短停電時(shí)間?;谕ㄐ啪€(xiàn)路的計算機控制系統在“手拉手”環(huán)網(wǎng)中的應用,大大減少了故障區段下游恢復送電的時(shí)間,同時(shí)減小了負荷轉供情況下合閘于故障時(shí),短路電流對線(xiàn)路的沖擊。


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