摘 要：文章介紹了配電網(wǎng)級(jí)聯(lián)開閉所的智能管理方法。介紹了具體步驟、具體內(nèi)容以及應(yīng)用智能管理方法的效果。提供一種設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)單實(shí)用、處理故障快捷且減少停電時(shí)間的配電網(wǎng)級(jí)聯(lián)開閉所智能管理方法及系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；級(jí)聯(lián)；開閉所；智能管理方法

1 概述

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，用戶對(duì)供電可靠性的要求也越來越高。停電不但給人們的生活造成不便、帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失，而且會(huì)對(duì)社會(huì)造成很大的負(fù)面影響。相關(guān)研究表明每停一度電平均會(huì)給用戶帶來40元的經(jīng)濟(jì)損失，我國(guó)每年因停電造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)千億元。所以配電網(wǎng)的供電可靠性急需提高，解決配電網(wǎng)的故障處理問題是提高配電網(wǎng)供電可靠性的關(guān)鍵。

北京是國(guó)網(wǎng)公司配電自動(dòng)化試點(diǎn)城市，目前已在鄭東新區(qū)和高新技術(shù)開發(fā)區(qū)建立配電自動(dòng)化系統(tǒng)，采用的是主站+DTU模式，主站根據(jù)DTU上傳的設(shè)備實(shí)時(shí)信息進(jìn)行配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)分析和監(jiān)控。這種模式是故障發(fā)生時(shí)，變電站出口開關(guān)跳閘切除故障，然后將信息上傳到主站，主站判斷故障區(qū)間后進(jìn)行遙控合閘，恢復(fù)非故障區(qū)域供電，這種故障處理模式的存在一些問題，運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)一些不足：DTU不具備保護(hù)跳閘功能，故障發(fā)生后越級(jí)至變電站跳閘，擴(kuò)大事故影響；故障處理控制在主站，故障隔離與供電恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，一般為20-30秒；通訊依賴度高，故障隔離與供電恢復(fù)易受通訊環(huán)節(jié)的影響。

2 具體步驟

提供一種設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)單實(shí)用、處理故障快捷且減少停電時(shí)間的配電網(wǎng)級(jí)聯(lián)開閉所智能管理方法及系統(tǒng)，包括以下步驟。

（1）在所有的開閉所之間構(gòu)成有光纖環(huán)網(wǎng)，每一所述開閉所均設(shè)置有故障處理終端，每一所述故障處理終端均通過以太網(wǎng)交換機(jī)與所述光纖環(huán)網(wǎng)連接，所述故障處理終端之間利用單元網(wǎng)絡(luò)之間快速通信，只傳遞故障信號(hào)，自主協(xié)商，解決了饋線故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作的選擇性，一次性地實(shí)現(xiàn)故障隔離。

（2）借助于線路光纖通道，實(shí)時(shí)地向?qū)?cè)傳遞采樣數(shù)據(jù)，同時(shí)接受對(duì)側(cè)的采樣數(shù)據(jù)，各側(cè)保護(hù)利用本地和對(duì)側(cè)電流數(shù)據(jù)按相進(jìn)行差動(dòng)電流計(jì)算，根據(jù)電流差動(dòng)保護(hù)的制動(dòng)特性方程進(jìn)行判別，判為區(qū)內(nèi)故障時(shí)動(dòng)作跳閘，判為區(qū)外故障時(shí)保護(hù)不動(dòng)作，同時(shí)利用功率方向繼電器或功率方向元件判斷短路功率的方向以選擇啟動(dòng)相應(yīng)保護(hù)裝置動(dòng)作。

（3）對(duì)開閉所內(nèi)不同開關(guān)配置縱聯(lián)保護(hù)、智能失靈保護(hù)、過流保護(hù)和速斷保護(hù)，通過相互協(xié)商不依賴于主站來完成級(jí)聯(lián)開閉所間的故障處理實(shí)現(xiàn)故障隔離和供電恢復(fù)，同時(shí)，把采集到的電壓、電流、功率、開關(guān)位置、故障信息等通過光纖傳輸?shù)脚潆娭髡?，進(jìn)行配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視和分析、遙控。

3 具體內(nèi)容

發(fā)生故障時(shí)根據(jù)自身和相鄰開關(guān)的故障信息確定自身是否快速動(dòng)作；失靈保護(hù)是在下級(jí)開關(guān)拒動(dòng)時(shí)，上級(jí)開關(guān)的失靈保護(hù)無時(shí)延跳開上級(jí)開關(guān)，切除故障，消除傳統(tǒng)過流后備保護(hù)的逐級(jí)時(shí)延累積效應(yīng)，縮短故障切除時(shí)間。

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，檢測(cè)到故障電流的終端會(huì)立刻發(fā)送自身的故障信息，同時(shí)根據(jù)接收相鄰終端的信息來判別故障區(qū)段，如果終端自己檢測(cè)到故障，下級(jí)終端沒有檢出故障，則縱聯(lián)保護(hù)立刻動(dòng)作切除故障；如果終端自己檢測(cè)到故障，下級(jí)終端也檢測(cè)故障，則終端閉鎖自身的縱聯(lián)保護(hù)，后備失靈保護(hù)監(jiān)視下級(jí)開關(guān)的動(dòng)作情況，下級(jí)開關(guān)正常動(dòng)作，故障被隔離，若下級(jí)開關(guān)拒動(dòng)，則智能失靈保護(hù)立刻動(dòng)作切除故障。

開閉所站內(nèi)終端通過電信號(hào)交互信息，站內(nèi)故障不再向站外延伸；站間終端通過光信號(hào)交互信息，實(shí)現(xiàn)站間故障的處理，通過全網(wǎng)毫秒級(jí)縱聯(lián)保護(hù)，離故障點(diǎn)最近的開關(guān)跳閘，同時(shí)配置智能失靈保護(hù)為后備保護(hù)，定值自動(dòng)適應(yīng)不同電源方向的供電方式，確保定值配合的正確性，縮小停電范圍，加快故障處理和供電恢復(fù)。

故障隔離和供電恢復(fù)不依賴主站，依據(jù)配電一次的網(wǎng)架及其供電關(guān)系，形成小范圍的配電自動(dòng)化系統(tǒng)，避免故障處理集中在主站，由配電終端自主協(xié)商進(jìn)行故障隔離和供電恢復(fù)。

每一所述故障處理終端均設(shè)置有通訊服務(wù)器，所有的所述通訊服務(wù)器均與配電主站連接，檢測(cè)信息和處理信息及時(shí)傳輸?shù)脚潆娭髡局?。系統(tǒng)通訊故障時(shí)會(huì)投入后備保護(hù)，后備保護(hù)僅采用開閉所內(nèi)部或開閉所之間的故障電壓、故障電流之間的邏輯關(guān)系，綜合運(yùn)用開閉所內(nèi)部邏輯判斷就地控制、電壓和功率方向配合、開閉所節(jié)點(diǎn)時(shí)間級(jí)差技術(shù)；自動(dòng)計(jì)算、判斷、處理實(shí)現(xiàn)四級(jí)級(jí)聯(lián)開閉所間的故障隔離及非故障區(qū)域的供電恢復(fù)；同時(shí)把采集到的電壓、電流、功率、開關(guān)位置、故障信息等通過GPRS傳輸?shù)脚潆娭髡?，以便進(jìn)行配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)視和分析；開閉所的故障處理和供電恢復(fù)不依賴于GPRS通訊，GPRS通訊僅作為數(shù)據(jù)傳輸通道。

結(jié)合首半波和零序電流群體比幅比相法，采集母線上所有出線的零序電流先進(jìn)行幅值比較，選出越過整定值幾個(gè)線路再進(jìn)行1/4周波相位比較，如果某條線路零序電流的相位與其他線路不同，則其為故障線路，如果所有零序電流同相位，則為母線故障，采用具有微小電流檢測(cè)的電流互感器，一次電流在幾十毫安就進(jìn)入線性變換，大電流時(shí)速飽和，勵(lì)磁電流微弱，二次可以輸出毫安級(jí)，保證采集電流的精準(zhǔn)。

一種配電網(wǎng)級(jí)聯(lián)開閉所智能管理系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)開閉所，所有的所述開閉所之間構(gòu)成有光纖環(huán)網(wǎng)，每一所述開閉所均設(shè)置有故障處理終端，每一所述故障處理終端均通過以太網(wǎng)交換機(jī)與所述光纖環(huán)網(wǎng)連接，每一所述故障處理終端均設(shè)置有通訊服務(wù)器，所有的所述通訊服務(wù)器均與配電主站連接。

4 應(yīng)用效果

（1）將故障處理的功能下放到終端上，當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，不依賴通訊或主站，主要通過終端之間自主協(xié)商進(jìn)行故障處理，使離故障點(diǎn)最近的開關(guān)最先保護(hù)動(dòng)作，最大程度地減小停電范圍。

（2）將線路光纖差動(dòng)保護(hù)和方向保護(hù)的思想引入配電網(wǎng)的故障處理，根據(jù)供電關(guān)系形成配電網(wǎng)級(jí)聯(lián)開閉所智能管理系統(tǒng)。終端之間利用單元網(wǎng)絡(luò)之間快速通信，只傳遞故障信號(hào)，自主協(xié)商，解決了饋線故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作的選擇性，一次性地實(shí)現(xiàn)故障隔離。

（3）對(duì)現(xiàn)有配電自動(dòng)化系統(tǒng)的補(bǔ)充和完善，也是對(duì)現(xiàn)有配電自動(dòng)化系統(tǒng)功能的提升，進(jìn)而更好地實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化主站高級(jí)功能的應(yīng)用，便于對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)進(jìn)行配電管理。

（4）系統(tǒng)之間是無主結(jié)構(gòu)，通過系統(tǒng)內(nèi)置的工業(yè)光纖以太網(wǎng)模塊組成環(huán)網(wǎng)，對(duì)開閉所內(nèi)不同開關(guān)配置縱聯(lián)保護(hù)、智能失靈保護(hù)、過流保護(hù)、速斷保護(hù)等，通過相互協(xié)商不依賴于主站來完成級(jí)聯(lián)開閉所間的故障處理實(shí)現(xiàn)故障隔離和供電恢復(fù)。

（5）故障隔離與供電恢復(fù)快，開閉所間終端設(shè)備利用光纖通訊自主協(xié)商處理，以毫秒級(jí)的速度隔離故障，適應(yīng)任意復(fù)雜的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。整個(gè)故障隔離過程不需要主站參與。

（6）設(shè)計(jì)合理、簡(jiǎn)單實(shí)用、處理故障快捷且減少停電時(shí)間，其適用范圍廣，易于推廣實(shí)施，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：王超（1978-），男，河北省保定市人，研究生，工程師，主要從事高可靠性智能配電網(wǎng)的運(yùn)維管理工作。