張家紅,何國斌,黃滇生,束洪春,董俊

(1.云南電網(wǎng)公司大理供電局,云南 大理 671000;2.昆明理工大學電力工程學院,昆明 650051)

廣域信息智能配電網(wǎng)故障自愈技術(shù)研究

張家紅1,何國斌1,黃滇生1,束洪春2,董俊2

(1.云南電網(wǎng)公司大理供電局,云南 大理 671000;2.昆明理工大學電力工程學院,昆明 650051)

針對將來智能配電網(wǎng)對供電可靠性不斷提高的發(fā)展需求,對智能配電網(wǎng)故障自愈技術(shù)進行了研究。結(jié)合當前配電網(wǎng)故障停電范圍大、無法快速有效轉(zhuǎn)供等保護與控制問題,基于智能配電網(wǎng)廣域測控系統(tǒng)、EPON無源開放式通信體系,采用分布式智能控制技術(shù)實現(xiàn)智能配電終端之間的對等通信與數(shù)據(jù)交換,通過分析故障過流信息實現(xiàn)與變電站出線保護相配合的故障快速隔離、供電恢復等功能。通過在大理城區(qū)配電網(wǎng)中的實際應用,以及對項目開展過程中存在的若干關(guān)鍵問題的研究分析,基于廣域信息的智能配電網(wǎng)故障自愈技術(shù)能夠顯著地提高供電可靠性和電能質(zhì)量,減少用戶停電損失。

智能配電網(wǎng);故障自愈;廣域信息

1 前言

近年來以遠距離、大容量、超特高壓輸電技術(shù)為基礎(chǔ)的輸電骨干網(wǎng)架在全國均得到了快速的發(fā)展,在輸電網(wǎng)側(cè)的智能化技術(shù)也已經(jīng)取得了較大的成果[1-3],我國智能電網(wǎng)技術(shù)的開發(fā)重點未來將更多的針對電網(wǎng)的配電和用電側(cè)[4-5]。

自愈功能作為保證電網(wǎng)可靠、優(yōu)質(zhì)供電的關(guān)鍵功能,是智能電網(wǎng)技術(shù)研究的重點[6-9]。未來智能配電網(wǎng)的自愈技術(shù),將以保證供電質(zhì)量為目標[10],建立起覆蓋高自愈能力配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計、安全隱患預警與控制、故障自恢復與保護、供電恢復4個層次的自愈技術(shù)體系與評價指標體系[11]。未來智能配電網(wǎng)具有高度的自愈能力,能夠滿足不同用戶對供電質(zhì)量的要求。

本文基于現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展,研究對等通信的分布式智能控制技術(shù),通過廣域測控系統(tǒng)中智能配電終端實時獲取相關(guān)控制節(jié)點上的測量信息,實現(xiàn)分布式智能 (DI)控制,克服了就地與集中控制的缺點,既擁有完善的控制功能,又具有較快的響應速度,可以很好地滿足智能配電網(wǎng)對保護與控制技術(shù)的要求。介紹了該自愈技術(shù)在大理市配電網(wǎng)中的應用,實現(xiàn)了基于以太無源光網(wǎng)絡 (EPON)通信模式下的配電網(wǎng)中相鄰智能終端 (FTU)的故障信息交換以實現(xiàn)故障快速隔離并恢復非故障區(qū)域的供電等功能。其中,200 ms內(nèi)完成故障隔離,3s完成負荷轉(zhuǎn)供,極大地縮短了停電時間,顯著提高了供電可靠性,減少了用戶停電損失。

2 智能配電網(wǎng)

智能配電網(wǎng)是未來整個電力行業(yè)技術(shù)發(fā)展和管理模式的轉(zhuǎn)型,在電網(wǎng)面對21世紀的各種挑戰(zhàn)面前,智能配電網(wǎng)無疑是各國配電網(wǎng)未來發(fā)展方向的共同選擇。

2.1 智能配電網(wǎng)的特點

智能配電網(wǎng)是將先進的傳感測量技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和原有的配電基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成的新型電網(wǎng),它具有提高能源效率、減小對環(huán)境的影響、提高供電的安全性和可靠性、減少電網(wǎng)的電能損耗、實現(xiàn)與用戶間的互動和為用戶提供增值服務等多個優(yōu)點。

智能配電網(wǎng)的發(fā)展重點在智能化上。而智能化主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1)廣泛的采用先進的量測、傳感技術(shù)實現(xiàn)電網(wǎng)的可觀測性;

2)對觀測狀態(tài)進行有效控制;

3)大量廣泛的應用嵌入式自主的處理技術(shù);

4)電網(wǎng)實時分析的能力達到由數(shù)據(jù)到信息的提升;

5)電網(wǎng)具有自適應和自愈的能力等。

2.2 配電網(wǎng)保護與控制技術(shù)存在的問題

配電網(wǎng)直接面向用戶,其內(nèi)部任何故障、擾動都會影響供電質(zhì)量,給用戶帶來經(jīng)濟損失。結(jié)合將來智能配電網(wǎng)的發(fā)展需求,現(xiàn)有配電網(wǎng)的保護與控制技術(shù)面臨諸多問題：

1)現(xiàn)有配電網(wǎng)的保護與控制主要側(cè)重于主干電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行,對用戶側(cè)供電可靠性及供電質(zhì)量擾動關(guān)注不夠,沒有建立起完整的智能配電網(wǎng)自愈技術(shù)體系。

2)現(xiàn)有的繼電保護配置功能以切除故障元件、保證電網(wǎng)安全為基本原則,致使故障停電范圍大,無法實現(xiàn)對非故障區(qū)域的快速有效轉(zhuǎn)供,恢復其正常供電,嚴重影響了用戶的供電質(zhì)量與供電可靠性。

3)需要建設(shè)開放的、可擴展的統(tǒng)一測控平臺。目前,配電網(wǎng)的繼電保護、電壓無功控制、配電自動化設(shè)備都是分別配置、單獨建設(shè),各種自動化設(shè)備之間互操作性能差,即不利于信息的共享,又造成重復投資;配電終端功能單一、沒有智能化功能,不能支持分布式智能控制技術(shù),管理維護工作量大。

4)沒有把中性點非有效接地方式與小電流接地故障消弧控制納入自愈技術(shù)研究范圍。配電網(wǎng)故障絕大部分是單相接地故障,中性點采用非有效接地方式能夠?qū)⒐收弦鸬耐ｋ姕p少50%以上,是一種非常有效的自愈技術(shù)。但在我國城市電纜配電網(wǎng)中,有更多的采用小電阻接地技術(shù)的趨勢,導致自愈能力下降。

3 智能配電網(wǎng)故障自愈理論體系

利用先進的傳感測量與仿真分析技術(shù)在線監(jiān)視與診斷電網(wǎng)運行狀態(tài)是配電網(wǎng)線路故障得以與變電站出線保護相配合進行有效快速自愈的基本前提,需要各處FTU的可靠通信與互聯(lián)。其控制目標為：提高供電質(zhì)量,避免或減少供電質(zhì)量擾動給用戶帶來經(jīng)濟損失;實現(xiàn)基于廣域測控系統(tǒng)的智能配電網(wǎng)新型繼電保護技術(shù),實現(xiàn)配電網(wǎng)故障的快速自愈技術(shù)。

3.1 廣域測控系統(tǒng)

智能配電網(wǎng)廣域測控系統(tǒng) (WAMCS)由主站、對等通信網(wǎng)絡與智能終端設(shè)備 (FTU)組成[12]。與常規(guī)的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的區(qū)別在于：

1)FTU能夠支持基于本站點測量信息的就地控制和基于FTU之間對等交換實時數(shù)據(jù)的分布式智能控制應用;

2)具有高度的開放性,支持主站、終端設(shè)備及其應用軟件的即插即用。

WAMCS為配電網(wǎng)監(jiān)測與保護控制應用提供開放性的統(tǒng)一支撐平臺,其主要技術(shù)內(nèi)容可分為開放式通信體系、廣域測控支撐平臺與高級應用三個層次。

開放式通信體系包括IP通信網(wǎng)絡、配電網(wǎng)公共信息模型與信息交換模型、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、通信服務映射等,為WAMCS提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸服務,是保證系統(tǒng)中自動化設(shè)備即插即用的關(guān)鍵。

廣域測控支撐平臺包括 FTU平臺、主站(SCADA)平臺、分布式智能控制 (或分布式控制)技術(shù)。FTU平臺為就地與分布式智能控制應用提供支撐,主站平臺為集中控制應用提供支撐;分布式智能控制技術(shù)解決控制策略與方法、配電網(wǎng)實時網(wǎng)絡拓撲的自動識別、實時數(shù)據(jù)快速傳輸?shù)戎畏植际街悄芸刂茟玫幕A(chǔ)技術(shù)問題。

高級應用包括基于主站SCADA平臺的集中控制應用 (配網(wǎng)自動化高級應用)和基于FTU平臺的就地控制與分布式智能控制應用。

3.2 開放式通信體系

為了滿足數(shù)據(jù)采集和控制、操作命令的上傳下達,通信系統(tǒng)必須具有雙向通信的能力。當電網(wǎng)故障時,必須保證配電終端間通信系統(tǒng)也能正常工作。通信網(wǎng)絡由EPON構(gòu)成,它采用點到多點結(jié)構(gòu),無源光纖傳輸,在以太網(wǎng)之上提供多種業(yè)務。EPON是基于以太網(wǎng)技術(shù)的寬帶接入系統(tǒng),它在物理層采用了PON技術(shù),在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議,利用PON的拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了以太網(wǎng)的接入。因此,它綜合了PON技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點：低成本,數(shù)據(jù)通信速度快 (傳輸延遲不大于10 ms),實現(xiàn)和維護簡單,擴展和升級方便,靈活快速的服務重組,與現(xiàn)有以太網(wǎng)的兼容性,更廣的網(wǎng)管服務能力等等。

EPON系統(tǒng)由光線路終端 (OLT)、光分配網(wǎng)絡 (ODN)和用戶側(cè)光網(wǎng)絡單元 (ONU)構(gòu)成。圖1為開環(huán)配網(wǎng)系統(tǒng)通信網(wǎng)絡示意圖,OLT安裝在配網(wǎng)自動化主站側(cè),主要為應用提供網(wǎng)絡側(cè)與本地內(nèi)容服務器之間的接口,并經(jīng)ODN與用戶側(cè)ONU通信。每臺FTU處均安裝有ODN和ONU等設(shè)備,能實現(xiàn)相鄰FTU間的對等通信,并及時交換故障信息,協(xié)同控制,不依賴主站或子站的控制,以快速完成故障隔離 (200 ms內(nèi)發(fā)出跳閘或其他控制命令)。

圖1 EPON通信系統(tǒng)示意圖

考慮到以后網(wǎng)絡的擴容、改造和升級,網(wǎng)絡拓撲可能會發(fā)生變化,OLT需預留一部分光功率裕量,所以初期規(guī)劃OLT的PON口所帶ONU數(shù)量不超過12個。根據(jù)實際配電環(huán)網(wǎng)的地理結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),線路基本采用雙總線型結(jié)構(gòu)組網(wǎng),實現(xiàn)全網(wǎng)雙鏈路保護。

3.3 智能終端設(shè)備

傳統(tǒng)配電終端針對具體需求設(shè)計,軟硬件資源有限,開發(fā)性差,硬件不能靈活擴展,軟件不能即插即用,難以支撐智能配電網(wǎng)的高級應用需求。而針對智能配電網(wǎng)高級應用需求的智能終端采用PZK-56A系列配電自動化監(jiān)控器,適用于配電線路上柱上斷路器的監(jiān)視與控制,采集處理當?shù)卦O(shè)備運行數(shù)據(jù),與相關(guān)智能終端、高級配電自動化主站通信交換數(shù)據(jù),運行就地控制與分布式智能控制應用軟件,實現(xiàn)保護與控制功能的集成。

PZK-56A由核心單元PZK-56A配電自動化監(jiān)控器、開關(guān)操作控制回路、操作面板、交流雙電源切換、充電電源以及免維護可充電蓄電池組等部分組成,電氣原理框圖如圖2所示。它配合無線電臺、光纖等通信終端與數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控(SCADA)系統(tǒng)、配電自動化系統(tǒng)、饋線自動化控制主站以及變電站監(jiān)控系統(tǒng)通信,主要實現(xiàn)測量監(jiān)視功能、開關(guān)操作控制功能、供電電源與交流電源的切換功能、通信功能,完成對配電線路上開關(guān)設(shè)備的故障定位、隔離以及監(jiān)視與控制等。

該終端通用性好,模塊可升級、可擴展,采樣類型、通道數(shù)量可配置,控制輸出靈活可靠,通信方式多樣,滿足各種通信規(guī)約應用需求;將數(shù)據(jù)與應用分離;對底層資源和數(shù)據(jù)進行歸類、封裝,應用程序通過API接口訪問數(shù)據(jù),實現(xiàn)了軟件設(shè)計的層次化、模塊化;提供類似 “PC”機的開發(fā)環(huán)境,能夠動態(tài)加載、卸載應用程序;支持分布式智能控制應用。

圖2 PZK-56A電氣原理框圖

4 關(guān)鍵技術(shù)問題

基于廣域信息的智能配電網(wǎng)故障自愈技術(shù)在大理市配電網(wǎng)中進行了示范工程的實施。整個示范工程涉及110 kV變電站2座,10 kV配電線路4條;應用工程安裝智能終端11臺,建設(shè)后臺系統(tǒng)1套。

大理市二號橋線—市西線由110 kV新七五變電站出口的兩條10 kV配電線路分別向不同片區(qū)供電,并經(jīng)雙電源聯(lián)絡點構(gòu)成環(huán)網(wǎng)系統(tǒng),系統(tǒng)正常運行時聯(lián)絡點處斷路器為常開狀態(tài)。該環(huán)網(wǎng)共6個站點,所有FTU均位于10 kV配電線路主干上,還包括通信通道及相關(guān)設(shè)備。其配電環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 配電環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

4.1 過流信息的故障自愈

4.1.1 故障自愈分析

線路發(fā)生故障時 (不包括變電站出口死區(qū)內(nèi)故障),通過相鄰FTU的對等通信,交換故障時的過流信息,以判斷故障區(qū)間,并與變電站出線保護相配合,在變電站出線保護動作前故障區(qū)段兩側(cè)FTU快速啟動保護裝置隔離故障,同時通過聯(lián)絡開關(guān)合閘完成負荷轉(zhuǎn)供,恢復非故障區(qū)域供電。因此,在不改變變電站原有保護整定體系的基礎(chǔ)上基于上述自愈技術(shù)亦可實現(xiàn)配電網(wǎng)故障的快速自愈。

當相鄰FTU之間的配電線路或負荷分支故障時,如FTU1與FTU2之間的配電線路或負荷分支發(fā)生故障,FTU1檢測到過流信息,而FTU2未能檢測到過流。因此在10 kV I段母線出口保護動作之前,通過交換兩者的過流信息,快速判斷出故障區(qū)間,FTU1發(fā)指令跳開斷路器QF1,FTU2發(fā)指令跳開斷路器QF2,完成故障隔離,同時聯(lián)絡斷路器QF4合閘,完成負荷轉(zhuǎn)供,恢復非故障區(qū)域的供電。聯(lián)絡點與其上游或下游相鄰的FTU之間配電線路或負荷分支故障時,即FTU3與FTU4之間的配電線路或負荷分支故障時,QF3跳開后, QF4不能合閘;FTU4與FTU5之間的配電線路或負荷分支故障時,QF5跳開后,QF4不能合閘。

4.1.2 FTU的保護整定及其與出線保護的配合問題

基于廣域信息的智能配電網(wǎng)故障自愈技術(shù)要求在不改變變電站原有出線保護整定體系的基礎(chǔ)上實現(xiàn)故障的快速自愈。

變電站出線保護一般為電流三段式保護：I段為電流速斷保護,沒有時限,按躲過本段線路末端最大短路電流整定;II段為限時電流速斷保護,比I段多時間t時限;III段為過電流保護,時限更長。為提高供電質(zhì)量,避免非故障區(qū)域的停電,自愈方案中FTU的保護整定必須與變電站出線保護相配合,在線路故障不足以引起變電站出線I段保護動作的前提下,在II段保護動作之前跳開故障兩側(cè)的斷路器,將故障快速隔離,即FTU配置的保護在時限t內(nèi)完成。

FTU保護定值的整定依循電流三段式保護原理,并與之相配合。根據(jù)兩者的配合要求,FTU的保護定值設(shè)在線路三段式電流保護的II段保護定值與III段保護定值之間,考慮到實際最大負荷電流,并給予一定的可靠系數(shù),完成整定。根據(jù)現(xiàn)場實際運行情況,一個環(huán)網(wǎng)中各FTU的保護定值整定一致。

4.1.3 檢修停電對FTU保護配置的影響

FTU的保護配置是基于各相鄰FTU及時交換故障過流信息實現(xiàn)的,其關(guān)鍵特征在于故障過流信息。而當配網(wǎng)線路因定期檢修需要對線路進行人工拉閘停電時,流過FTU的電流并不包含故障信息,因此FTU的保護不會動作,即線路檢修停電對FTU的保護配置沒有影響。

4.2 變電站出口死區(qū)故障自愈

當變電站10 kV I段母線出口至鄰近首個FTU之間的配電線路發(fā)生故障時,由于故障點左側(cè)變電站內(nèi)沒有配備FTU,原有故障自愈方案中通過相鄰FTU交換過流信息來實現(xiàn)與變電站出線保護相配合的故障快速定位并隔離無法完成,導致該段線路形成死區(qū)。當該段死區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時,10 kV I段母線出口的整條配電線路上各FTU均檢測不到過流信息,即認為各自的下游都沒有故障,各斷路器均無動作。待死區(qū)內(nèi)故障引起變電站10 kV I段母線出線保護動作跳閘后,造成其出口整條線路停電,此時FTU1檢測到失壓且無流,同時獲取其下游FTU2的失壓無流信息,即可判斷上游10 kV I段母線出線保護QFI已動作,于是FTU1發(fā)指令跳開斷路器QF1,完成故障隔離。同時雙電源聯(lián)絡點處FTU4檢測到其一端進線失壓且無流,另一端正常,則FTU4發(fā)指令啟動聯(lián)絡斷路器QF4合閘,完成負荷轉(zhuǎn)供,恢復非故障區(qū)域的供電。同理當變電站10 kV II段母線出口至鄰近首個FTU之間的配電線路死區(qū)內(nèi)故障時,故障自愈的分析方法與上述一致。

本方法中通過與變電站相鄰的FTU1及FTU2檢測信息準確可靠判斷死區(qū)內(nèi)故障,避免了只靠FTU1檢測其失壓無流信息所帶來的風險。若FTU1由于自身設(shè)備故障原因引起失壓無流信息,還必須通過FTU2的檢測信息進行校驗,若同時檢測到失壓且無流,則FTU1才發(fā)指令跳開斷路器QF1;不然,FTU1保持原態(tài)不動作,避免其因非死區(qū)故障原因而引起誤動作。

4.3 異地兩點接地短路故障自愈

對于中性點不直接接地的配網(wǎng)系統(tǒng),當配電線路某處發(fā)生單相接地故障時,流過故障相的電流與正常運行時變化不大,沒有達到FTU設(shè)定的過電流整定值,FTU不動作。在此單相接地故障允許運行期間內(nèi),健全相對地電壓升高為原來的倍,若某健全相絕緣薄弱點被擊穿,就構(gòu)成了異地兩點接地故障。當?shù)诙€單相接地故障發(fā)生后,兩接地點之間通過大地構(gòu)成回路,導致對應故障相電流急劇增大,超過了FTU的過電流整定值,此時FTU即認為系統(tǒng)線路發(fā)生了故障,并立即做出響應,交換相鄰FTU檢測到的故障信息,若某兩個相鄰FTU檢測到的過流相數(shù)不同,即認為這兩個FTU之間的線路發(fā)生了故障,隨即跳開其對應的兩個斷路器,將故障隔離。

故障區(qū)段的識別依賴于相鄰FTU檢測到的過流相數(shù)信息,具體情況分析如表1所示。

當開環(huán)系統(tǒng)的其中一條配電出線發(fā)生異地兩點接地短路故障時,位于故障下游的負荷在故障隔離后處于失電狀態(tài),則通過聯(lián)絡斷路器的合閘恢復可轉(zhuǎn)供部分負荷的供電。而當系統(tǒng)中異地兩點接地短路故障發(fā)生在不同出線上時,先后發(fā)生的兩處單相接地故障位于不同出線時,故障隔離后,其下游區(qū)段負荷將無法實現(xiàn)轉(zhuǎn)供。

表1 故障區(qū)段識別

4.4 勵磁涌流問題

在故障隔離后的負荷轉(zhuǎn)供過程中,開環(huán)系統(tǒng)的聯(lián)絡開關(guān)在閉合的一瞬間,由于空載合閘或較大不平衡負荷的存在,系統(tǒng)會出現(xiàn)很大的勵磁涌流,當勵磁涌流引起的過電流流過各分段開關(guān),且超出其整定值,則會造成分段開關(guān)的誤動作,引起非故障事故停電,這是運行規(guī)程所不允許的。所以需要對勵磁涌流進行有效識別,將其與短路故障區(qū)分開,通過閉鎖勵磁涌流時的保護以避免受其影響。

經(jīng)分析研究,勵磁涌流所引起的過電流會經(jīng)2～3個周波后逐漸衰減至零,若能讓各分段開關(guān)的保護整定值躲過這段時間,就能有效避免勵磁涌流的影響。所以,在產(chǎn)生勵磁涌流同時,閉鎖各分段開關(guān)的保護直至勵磁涌流結(jié)束,考慮一定余量,閉鎖時間取100 ms。其中閉鎖信號是由開環(huán)系統(tǒng)的聯(lián)絡開關(guān)發(fā)出的,即當聯(lián)絡開關(guān)發(fā)出合閘命令進行負荷轉(zhuǎn)供的同時,各分段開關(guān)也將收到保護閉鎖信號。

由于實際配網(wǎng)系統(tǒng)中的聯(lián)絡開關(guān)不確定,因此需要對聯(lián)絡開關(guān)的身份加以識別,利用實時網(wǎng)絡拓撲自動識別技術(shù)進行線路實時網(wǎng)絡拓撲的接力查詢,在系統(tǒng)正常運行過程中,處于分位的開關(guān)如果檢測到其兩側(cè)線路均有電源開關(guān)相連,則確認自己的聯(lián)絡開關(guān)身份。當有開關(guān)變位時,再一次啟動實時網(wǎng)絡拓撲查詢。

5 糾錯方式

通過采用KH-8000P主站系統(tǒng),利用其先進的面向?qū)ο蠹夹g(shù)、網(wǎng)絡通信技術(shù)、實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)和圖庫一體化技術(shù),在基本SCADA應用的基礎(chǔ)上,可集成故障管理、線路自動化、WEB服務等功能,配置靈活,擴展性好,可靠性高。

KH-8000P系統(tǒng)除具有完備的SCADA功能外,還將調(diào)度管理、設(shè)備管理、變電所管理等功能集成到常規(guī)的SCADA功能中,使之成為綜合調(diào)度自動化系統(tǒng)。此外還增加了動態(tài)著色,事故重演等多種富有特色的功能。并通過與PZK系列FTU配合,在完成SCADA的基礎(chǔ)上,針對不同的接地方式、不同的線路類型和開關(guān)類型,能夠?qū)崿F(xiàn)故障檢測、故障隔離和網(wǎng)絡重構(gòu)等線路自動化功能。通過主站監(jiān)控平臺實時掌握配網(wǎng)系統(tǒng)各監(jiān)測點的運行狀態(tài),對各種異常及故障信息及時作出響應并發(fā)出告警信號。

6 結(jié)束語

該項目采用了基于廣域信息的故障快速隔離與供電恢復通用控制策略,通過智能終端對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行監(jiān)視與控制,并通過EPON無源光網(wǎng)絡實現(xiàn)相鄰FTU間快速交換故障信息,協(xié)同控制,克服其對網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的依賴性,實現(xiàn)故障快速自愈功能。

本自愈技術(shù)與原有系統(tǒng)保護相配合,在不改變原有變電站出口保護整定體系基礎(chǔ)上,在變電站出口保護動作之前便將故障隔離并通過聯(lián)絡開關(guān)完成負荷轉(zhuǎn)供,快速恢復非故障區(qū)域的供電,避免了傳統(tǒng)配電系統(tǒng)中饋線故障均引起變電站出口保護先動作而導致整條饋線全部暫時停電的缺陷。不僅減少了停電區(qū)域,縮短了停電時間,極大地提高了供電質(zhì)量,降低了配電網(wǎng)故障 (擾動)對用戶正常供電的影響。

實現(xiàn)故障快速自愈功能對網(wǎng)絡的要求,首先應有可實現(xiàn)手拉手轉(zhuǎn)供電的環(huán)網(wǎng)線路;其次,可實現(xiàn)手拉手轉(zhuǎn)供電的環(huán)網(wǎng)線路中任一條線路均應可供整個環(huán)網(wǎng)線路的所有最大用電負荷。否則任一條線路首端故障隔離后,由另一條線路恢復全部用電負荷時,線路將會過載。

文中研究的故障自愈技術(shù)對于配電網(wǎng)饋線主干故障有良好的效果,但考慮到實際配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復雜、分支眾多的特點,出現(xiàn)分支故障的可能性也較大,因此對于如何采用經(jīng)濟有效的辦法實現(xiàn)定位、隔離分支故障需做進一步深入研究。針對變電站出口死區(qū)故障,若能在變電站內(nèi)引入無線傳感器裝置,實現(xiàn)與其相鄰的第一個FTU之間的無線通信,則能有效解決死區(qū)問題。勵磁涌流問題目前只能通過延時閉鎖解決,其他更為有效實用的方法有待發(fā)展研究。對于配網(wǎng)中最常見的小電流接地故障若是也能實現(xiàn)快速故障自愈,則將改觀配電網(wǎng)運行水平。

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Research on Self-healing Technology for Smart Distribution Network Based on Wide-area Information

ZHANG Jiahong1,HE Guobin1,HUANG Diansheng1,SHU Hongchun2,DONG Jun2
(1.Yunnan Dali Power Supply Bureau,Dali,Yunnan 671000; 2.Kunming University of Science and Technology,Kunming 650051)

For the future needs of smart distribution network for increasing the reliability of power supply development,the selfhealing technology for smart distribution network fault were studied.Combined with the current range with large power grid failure, unable to quickly and efficiently turn for protection and control problems,base on Wide Control System of smart distribution network and EPON passive open communication system,using distributed intelligent control technology for communication and data exchange between intelligent power distribution terminals,by analyzing the fault overcurrent information and cooperating substation outlet protection to achieve fast fault isolation,power recovery and other functions.Through the practical application of the distribution network in the city of Dali,as well as research and analysis a number of key issues carried out during the project,the self-healing technology for smart distribution network fault based on wide-area information can significantly improve the reliability and power quality,thus reducing power losses.

smart distribution network;self-healing;wide-area information

TM76

B

1006-7345(2014)03-0015-06

2014-02-18

張家紅 (1977),男,本科,工程師,大理供電有限公司,從事技術(shù)管理工作 (e-mail)dlzjh945@163.com;

何國斌 (1979),男,專科,大理供電有限公司,從事技術(shù)管理工作 (e-mail)48724728@qq.com;

黃滇生 (1956),男,高級工程師,云南電網(wǎng)公司大理供電局,繼電保護三級助理技術(shù)專家,從事生產(chǎn)設(shè)備管理部配網(wǎng)管理工作 (e-mail)hds1791@163.com。