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        10KV配電線路故障分析及其自動(dòng)化技術(shù)淺析

        2013-08-15 00:49:27
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2013年2期
        關(guān)鍵詞:重合饋線配電

        (紅河學(xué)院工學(xué)院,云南蒙自 661199)

        一、概述

        饋線自動(dòng)化是指對(duì)配電線路運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和控制,在故障發(fā)生后實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確定位和迅速隔離故障區(qū)段,恢復(fù)非故障區(qū)域供電(Feeder Automation,簡稱FA)。對(duì)于系統(tǒng)中兩種類型輸電線路而言,架空線路自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)的主要方式有:主站集中性、電壓電流型、電壓時(shí)間型、分布智能型等;而對(duì)于電纜線路,其自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式則只有主站集中性、電壓時(shí)間型、分布智能型三種。上述幾種自動(dòng)化技術(shù)均能夠快速完成線路故障的定位、隔離、復(fù)電。針對(duì)架空線路、混合線路和電纜線路的故障停電,現(xiàn)在常用的最佳解決原則是就地智能處理原則,采用該種處理原則,在技術(shù)上具有免維護(hù),不依賴通信和主站的優(yōu)點(diǎn),經(jīng)濟(jì)上看,具有投資少、見效快、易實(shí)施等優(yōu)點(diǎn),就地智能處理原則可分為三種處理策略:主干分段就地智能處理,分支分界就地智能處理,用戶分界就地智能處理。

        二、10KV配電線路的現(xiàn)狀分析

        (一)國內(nèi)10KV配電線路現(xiàn)狀

        在城市核心區(qū),配電網(wǎng)線路以電纜線路居多,在一般城區(qū),城市遠(yuǎn)郊區(qū)及農(nóng)村又以架空線路居多,在核心區(qū)與一般城區(qū)的交界處則是架空電纜混合線路 ,架空線路多數(shù)是開關(guān)本體,基本不具備自動(dòng)化接口和改造條件;電纜線路多數(shù)是開關(guān)柜,除新裝設(shè)備,也基本不具備改造條件。

        (二)10KV配電線路故障類型分析

        要實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化,應(yīng)對(duì)各輸電線路故障進(jìn)行正確的分析、隔離和復(fù)電,通過理論及實(shí)踐總結(jié),可得到下述結(jié)論:

        (1)架空線路故障類型特點(diǎn)

        ① 饋線故障頻繁,造成大面積停電;

        ② 瞬時(shí)性故障和單相接地故障多,會(huì)造成停電,甚至破壞絕緣,損壞設(shè)備;

        ③ 用戶故障不斷增加,用戶出門故障造成大面積停電。

        (2)電纜線路故障類型特點(diǎn)

        ① 饋線故障概率小,停電次數(shù)少;

        ② 永久性故障至大面積停電居多;

        ③ 多分布在配電站點(diǎn)內(nèi)和電纜接頭處,屬發(fā)展性故障,破壞絕緣甚至損傷設(shè)備;

        ④ 用戶故障不斷增加用戶出門故障會(huì)造成大面積停電。

        (3)架空線路和架空電纜混合線路的故障停電問題則是配網(wǎng)自動(dòng)化就地智能處理重點(diǎn)解決的問題。

        三、饋線自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)方式

        結(jié)合10KV配電網(wǎng)的故障類型和特點(diǎn),為提高配電網(wǎng)發(fā)現(xiàn)、隔離、恢復(fù)故障的能力,實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化,現(xiàn)階段主要的配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)方式如下:

        (一)主站集中型FA 技術(shù)

        1 工作原理

        主站系統(tǒng)根據(jù)配電終端檢測的故障告警信息,結(jié)合變電站保護(hù)動(dòng)作信號(hào)綜合判斷,確定故障類型和故障區(qū)段,自動(dòng)或手動(dòng)隔離故障點(diǎn),恢復(fù)非故障區(qū)段供電

        2 特點(diǎn)

        ⑴ 線路類型無限制,架空、電纜、混合都適合

        ⑵ 不要求變電站重合閘配合

        ⑶ 無須保護(hù)配合,便實(shí)施,管理簡

        ⑷ 分段不受限,擴(kuò)展靈活

        ⑸ 主干線路開關(guān)采用蓄電池為后備電源,分界開關(guān)配置超級(jí)電容為后備電源

        ⑹ 依賴通信及主站,投資較大,每次故障,整條線路存在短時(shí)停電

        (二)分布智能型FA 技術(shù)

        1 工作原理

        配電饋線主干線上各個(gè)相鄰開關(guān)的配電終端通過通信網(wǎng)絡(luò)(光纖/GPRS),相互交換電壓/過流、開關(guān)位置和故障狀態(tài)等多種信息。發(fā)生故障時(shí)不需主站參與控制快速隔離;而后通過通信獲得相關(guān)的開關(guān)已經(jīng)隔離故障信息,按預(yù)定的恢復(fù)機(jī)制恢復(fù)正常區(qū)間供電的一種饋線自動(dòng)化系統(tǒng)。

        2 特點(diǎn)

        ⑴ DTU可自行收集處理相關(guān)故障信息并進(jìn)行控制決策

        ⑵ 不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成多次過流沖激

        ⑶ 架空與電纜線路都適用

        ⑷ 不依賴于主站完成配電網(wǎng)故障自愈控制,動(dòng)作速度快

        ⑸ 對(duì)通信的速度、穩(wěn)定、要求比較高;投資比較大運(yùn)維要求高

        (三)電壓時(shí)間型FA 技術(shù)

        1 工作原理

        主干線分段及聯(lián)絡(luò)開關(guān)采用"電壓-時(shí)間型"負(fù)荷開關(guān),與變電站重合閘配合,自動(dòng)隔離故障,恢復(fù)非故障區(qū)間的供電。當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí),變電站保護(hù)跳閘,第一次重合閘,開關(guān)得電后逐級(jí)延時(shí)合閘,當(dāng)合閘到故障點(diǎn)后,變電站再次跳閘,同時(shí)FTU 通過電壓-時(shí)間邏輯判斷出故障點(diǎn)并閉鎖兩端開關(guān);故障隔離后,變電站二次重合,恢復(fù)故障點(diǎn)前段線路供電,聯(lián)絡(luò)開關(guān)延時(shí)合閘,自動(dòng)恢復(fù)故障點(diǎn)后段線路供電。

        2 特點(diǎn)

        ⑴ 開關(guān)采用"來電即合、無壓釋放"的原理,無蓄電池,真正免維護(hù);

        ⑵ 不依賴通信及主站實(shí)現(xiàn)就地智能保護(hù)功能;

        ⑶ 資金投入小,周期短,見效快;

        ⑷ 適合城郊或農(nóng)村架空中壓配電;

        ⑸ 需要變電站2 次重合閘配合,用戶須受2 次短時(shí)停送電影響;

        ⑹ 故障區(qū)負(fù)荷側(cè)恢復(fù)供電大于45S。

        (四)電壓電流型FA 技術(shù)

        1 工作原理

        電壓電流型饋線自動(dòng)化是在電壓-時(shí)間型基礎(chǔ)上,增加了故障電流輔助判據(jù)。使非故障區(qū)間分段開關(guān)在第一次重合閘后閉鎖分閘,減少第二次重合閘后恢復(fù)供電時(shí)間。 其次主干線設(shè)置帶時(shí)限和二次重合閘的分段斷路器,其后端線路發(fā)生故障自行切除,大大減少變電站出線斷路器的跳閘次數(shù)。

        2 特點(diǎn)

        ⑴ 減少50%變電站出線斷路器跳閘,縮小故障引起的停電范圍;

        ⑵ 變電站出線斷路器重合成功率大幅提高,可達(dá)到90%以上;

        ⑶ 減少重合閘恢復(fù)供電時(shí)逐級(jí)合閘時(shí)間,減少非故障區(qū)段停電時(shí)間;

        ⑷ 無通信可對(duì)故障就地迅速隔離;

        ⑸ 適用于10KV架空、電纜等結(jié)線;

        ⑹ 變電站保護(hù)動(dòng)作時(shí)間至少在0.15S。

        結(jié)語

        將主站系統(tǒng)接入升級(jí)線路中,采用FA就地智能故障處理方可在輸電線路中實(shí)現(xiàn)對(duì)線路運(yùn)行狀態(tài)的管、監(jiān)、控、優(yōu),隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展,配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,配網(wǎng)中某條線路的小故障若不及時(shí)切除將會(huì)影響到其他線路,甚至演變成為三相短路,擴(kuò)大故障的影響范圍,實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化將能夠有效解決上述問題。

        [1]張保會(huì),尹項(xiàng)根.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M].北京:中國電力出版社,2005.

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