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        饋線自動化控制的比較研究

        2016-10-14 16:18:37游政陳雨晴
        科學(xué)與財(cái)富 2016年28期
        關(guān)鍵詞:智能電網(wǎng)控制

        游政+陳雨晴

        摘 要:近年來,隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和民眾生活水平的日益提高,人們對電力的需求幾乎涵蓋生活的方方面面,同時(shí),人們對供電可靠性和供電質(zhì)量提出了更高的要求。而配網(wǎng)饋線自動化技術(shù)作為保障供電系統(tǒng)安全性的重要技術(shù)手段及智能配電網(wǎng)自愈的基礎(chǔ)支撐技術(shù),在近年來的電力系統(tǒng)內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用。本文由饋線自動化系統(tǒng)的智能設(shè)備入手,對當(dāng)前主流的“就地控制方式”和“遠(yuǎn)方控制方式”進(jìn)行比較分析,對兩者的適用場合提出建議。

        關(guān)鍵詞:饋線自動化;智能電網(wǎng);控制

        前言:無論國內(nèi)外,基于當(dāng)前對供電質(zhì)量的高要求,饋線自動化控制技術(shù)憑借其自身特點(diǎn),成為了能充分提高配電網(wǎng)的可靠性的最直接的技術(shù)手段。經(jīng)過數(shù)十年的實(shí)踐和發(fā)展,饋線自動化控制技術(shù)成為了配電自動化的重要組成部分,同時(shí)也是智能配電網(wǎng)自愈功能的基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù),不僅提高了供電可靠性,同時(shí)也使電網(wǎng)具備了多種靈活、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式,擁有了一定自我評估、預(yù)防控制的能力。

        1、饋線自動化的介紹

        饋線自動化FA(Feeder Automation)是指變電站出線到用戶用電設(shè)備之間的饋電線路自動化,其內(nèi)容可以歸納為兩大方面:一是正常情況下的用戶檢測、資料測量和運(yùn)行優(yōu)化;二是事故狀態(tài)下的故障檢測、故障隔離、轉(zhuǎn)移和恢復(fù)供電控制。

        正常情況下,遠(yuǎn)方實(shí)時(shí)監(jiān)視饋線分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)的狀態(tài)和饋線電流、電壓情況,并實(shí)現(xiàn)線路開關(guān)的遠(yuǎn)方合閘和分閘操作以優(yōu)化配網(wǎng)的運(yùn)行方式,從而達(dá)到充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備容量的目的;而在事故狀態(tài)下,能及時(shí)獲取故障信息,定位故障位置并自動判別其類型,隔離饋線故障區(qū)段以及對無故障區(qū)域的自動恢復(fù)供電,盡可能減少停電面積和時(shí)間,降低由各類電力故障帶來的損失。

        2、智能化開關(guān)

        2.1重合器

        重合器(Recloser)是用于配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的智能開關(guān)設(shè)備,主要功能為:檢測、識別故障電流,并在給定時(shí)間內(nèi)斷開故障電流,同時(shí)能進(jìn)行一定次數(shù)重合的控制開關(guān)。

        在實(shí)際應(yīng)用中,當(dāng)線路發(fā)生永久性故障時(shí),重合器在完成預(yù)定的操作順序后,若重合失敗,則自行閉鎖在分閘狀態(tài),隔離故障區(qū)域;而在故障排除后,需要手動復(fù)位方能解除閉鎖狀態(tài)。而若電路故障為瞬時(shí)性故障時(shí),重合器在循環(huán)的分、合閘的操作中,一旦重合成功,則自行終止后續(xù)的分、合閘動作,并且在一定延時(shí)后恢復(fù)初始狀態(tài),為下一次的故障做好準(zhǔn)備。

        值得一提的是,重合器的智能化體現(xiàn)在自身具有的故障電流檢測功能,操作順序控制及其執(zhí)行能力,無需外加的繼電保護(hù)裝置和操作電源,也不需要與外界通信,自身便可以完成上述功能。

        2.2 分段器

        分段器(Sectionalizer)也是配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中的智能化開關(guān)設(shè)備,是一種帶智能裝置的負(fù)荷開關(guān),其主要功能為:在線路出現(xiàn)異常電流后動作,用以隔離故障區(qū)域,開斷負(fù)荷、關(guān)合短路,但不能用其開斷短路故障電流。

        在實(shí)際應(yīng)用中,分段器必須與電源側(cè)前級主保護(hù)開關(guān)配合,通常與重合器或斷路器配合使用。當(dāng)線路出現(xiàn)永久性故障時(shí),位于出線對的重合器或斷路器首先動作,切出故障,此時(shí)分段器將完成一次故障信號的計(jì)數(shù)。當(dāng)分段器的計(jì)數(shù)值達(dá)到規(guī)定次數(shù)后(具體次數(shù)由分段器所處的線路位置預(yù)先設(shè)定),在無電流的情況下自動分段,從而隔離故障區(qū)域,而非故障區(qū)域則由重合器或斷路器恢復(fù)送電。當(dāng)線路出現(xiàn)瞬時(shí)性故障時(shí),分段器的計(jì)數(shù)器設(shè)有自動復(fù)位功能,其計(jì)數(shù)值在一定時(shí)間后自動復(fù)位,恢復(fù)初始狀態(tài),為下一次故障的到來做好準(zhǔn)備。

        3、就地控制方式和遠(yuǎn)方控制方式的比較分析

        3.1基于重合器—分段器的就地控制方式

        (1)定義

        利用智能化的開關(guān)設(shè)備的相互配合來完成饋線自動化的目的,此處的智能化設(shè)備為前文所提及的自動重合器和分段器,實(shí)現(xiàn)配電線路故障的自動隔離和恢復(fù)無故障區(qū)域的供電等功能,無遠(yuǎn)方通信及數(shù)據(jù)采集功能。常見的就地控制方式,根據(jù)檢測電氣物理量的不同,可細(xì)分為以下兩種:

        電流型方案:采用重合器、過流脈沖型分段器、熔斷器相配合,以檢測饋線電流來控制和保護(hù)。

        電壓型方案:采用重合器與電壓—時(shí)間型分段器配合,以檢測饋線電壓為依據(jù)進(jìn)行控制和保護(hù)。

        (2) 特點(diǎn)以應(yīng)用場合

        建設(shè)費(fèi)用低,故障隔離和恢復(fù)供電由智能化的設(shè)備配合完成,無通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及主站需求,適用于農(nóng)網(wǎng)及負(fù)荷密度小的偏遠(yuǎn)地區(qū)。

        (3)故障處理過程

        重合器與電流型分段器配合方式,在隔離故障時(shí),分段器要記錄一定次數(shù)以后才能分閘,而且重合器有多次跳合閘的過程,不利于開關(guān)本體,伴有較大的沖擊,可靠性不高。并且,最終切斷故障區(qū)域的需要相當(dāng)長的時(shí)間,這一現(xiàn)象在串聯(lián)型網(wǎng)絡(luò)發(fā)生遠(yuǎn)方故障時(shí)更為明顯,很容易造成額外損失。

        重合器與電壓型分配器配合時(shí),若線路發(fā)生永久性故障,重合器固定為兩次跳合閘,具有較高的可靠性,但最終隔離時(shí)間很長,尤其是當(dāng)線路中串聯(lián)級數(shù)較多時(shí),最末級的開關(guān)完成合閘動作的時(shí)間將達(dá)到數(shù)十秒,這將導(dǎo)致供電的不連續(xù)性。

        綜上所述,基于重合器--分段器的就地控制方案,僅在故障時(shí)起作用,而正常運(yùn)行時(shí)無監(jiān)測作用,故不能優(yōu)化運(yùn)行方式;當(dāng)故障區(qū)段隔離后,在恢復(fù)健全區(qū)段供電,進(jìn)行配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)時(shí),無法確保安全及確定最優(yōu)方案。

        3.2基于FTU和通信網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)方控制方案

        (1)定義

        基于FTU(Feeder Terminal Unit)來實(shí)現(xiàn)饋線自動化,即,利用計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)和遠(yuǎn)方通信通道,實(shí)現(xiàn)配電線路故障的自動隔離和恢復(fù)供電的功能。具體設(shè)備包括FTU、通信通道、電壓電流傳感器、電源設(shè)備等。

        (2) 特點(diǎn)以應(yīng)用場合

        結(jié)構(gòu)復(fù)雜,需要相配套的通信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)設(shè)備,在線路發(fā)生故障時(shí),監(jiān)測終端需提取出故障,并將相應(yīng)的信息及時(shí)傳送到上級站,同時(shí)下發(fā)的命令也要迅速送達(dá)終端。適用于符合密度大、對供電可靠性要求高的區(qū)域。

        (3)故障處理過程

        基于配電自動主站系統(tǒng),對故障的定位隔離等一系列的操作由計(jì)算機(jī)主導(dǎo)完成,定位迅速準(zhǔn)確,可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)非故障區(qū)域的自動恢復(fù)供電。

        在線路發(fā)生故障時(shí),該控制方案能及時(shí)隔離故障區(qū)域,而當(dāng)線路處于正常運(yùn)行狀態(tài)下時(shí),通過系統(tǒng)的監(jiān)測功能,可以優(yōu)化配電網(wǎng)的運(yùn)行方式,使電網(wǎng)運(yùn)行在安全經(jīng)濟(jì)的方式之下。適應(yīng)靈活的運(yùn)行方式,在恢復(fù)供電時(shí),可以進(jìn)行安全性分析,并采取最佳措施。同時(shí)基于通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,可以與GIS/MIS等進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信,實(shí)現(xiàn)全局信息化。

        綜上所述:基于FTU和通信網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)方控制方案采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù),避免饋線出線開關(guān)多次重合,準(zhǔn)確快速定位故障。完成故障識別、隔離、負(fù)荷轉(zhuǎn)移、網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)直至恢復(fù)供電整個(gè)過程的時(shí)間小于1min。

        結(jié)論:根據(jù)上文所述,隨著人們對電力的需求日益增長,同時(shí)對供電可靠性和供電質(zhì)量提出了更高的要求,提高供電系統(tǒng)的可靠性是必然趨勢。針對不同用電區(qū)域的具體特點(diǎn),靈活采取相適應(yīng)的饋線自動控制方案,完成對電網(wǎng)自身運(yùn)行狀態(tài)的評估,迅速發(fā)現(xiàn)故障、排除故障并消除故障影響,及時(shí)自我恢復(fù),從而保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,滿足人們對于用電質(zhì)量的要求,同時(shí)也能促進(jìn)我國的電力事業(yè)向前發(fā)展。

        參考文獻(xiàn)

        [1]龔靜.《配電網(wǎng)綜合自動化技術(shù)》[J].機(jī)械工程出版社,2014.8,

        [2]林功平.配電網(wǎng)饋線自動化技術(shù)及其應(yīng)用[J].《電力系統(tǒng)自動化》, 1998(04).

        [3]張余.《科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)》, 2015(27):96-97.

        作者簡介:游政,男,籍貫:福建省龍巖市,1994年9月出生,本科在讀。

        陳雨晴,女,籍貫:福建省龍巖市,1994年11月出生,本科在讀。

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