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        智能配電網(wǎng)故障自愈技術(shù)研究

        2016-12-31 00:00:00劉慧芳
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年11期

        摘 要:智能配電網(wǎng)故障的復(fù)雜性給相關(guān)工作帶來了很大難題,選擇合理的故障處理策略尤為重要。文章主要對故障自愈控制技術(shù)及其系統(tǒng)處理過程和相關(guān)策略進(jìn)行分析和探討,以期提高對智能配電網(wǎng)故障自愈技術(shù)的認(rèn)識(shí)。

        關(guān)鍵詞:智能配電網(wǎng);故障自愈;處理流程;處理策略

        1 配電網(wǎng)故障自愈控制技術(shù)及處理流程

        1.1 故障自愈控制技術(shù)

        所謂故障自愈計(jì)數(shù),即借助先進(jìn)的保護(hù)和控制手段,實(shí)時(shí)掌握電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài),能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)、診斷和排除故障隱患,盡可能減少人為干預(yù),最大限度降低對非鼓掌用戶正常供電的影響,相關(guān)技術(shù)的推廣,對保證電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性和提高供電可靠性具有重要的意義。概括來講,故障自愈體現(xiàn)在兩個(gè)方面,即自我預(yù)防和自我恢復(fù),其中預(yù)防需要借助傳感測量與仿真分析技術(shù),恢復(fù)則需應(yīng)用自動(dòng)控制手段,這是配電網(wǎng)智能化的具體體現(xiàn),能夠從整體上提升電網(wǎng)的運(yùn)行能力。隨著科技的進(jìn)步以及數(shù)字設(shè)備的廣泛應(yīng)用,電力供應(yīng)的可靠性備受社會(huì)關(guān)注,目前供電企業(yè)都在著力發(fā)展故障自愈技術(shù),其目的在于提高供電的可靠性、電能質(zhì)量以及降低線損率。就國內(nèi)配電網(wǎng)故障自愈控制技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r來看,可將其分為就地控制技術(shù)和集中控制技術(shù)兩大類,前者通過對重合器和分段器的重合控制來實(shí)現(xiàn)對故障的隔離,及時(shí)恢復(fù)供電,其中以電壓電流型較為常見;后者是通過接收主站集中處理饋線終端的故障檢測信息來對故障進(jìn)行定位,遠(yuǎn)程操控恢復(fù)供電。實(shí)踐證明,與就地控制技術(shù)相比,集中控制技術(shù)的應(yīng)用效果更為理想,其在確保系統(tǒng)正常供電的同時(shí),能夠在一定程度上縮短停電時(shí)間,國內(nèi)更多應(yīng)用的是集中控制技術(shù)來進(jìn)行自愈。

        1.2 故障自愈處理流程

        智能配電網(wǎng)故障自愈技術(shù)基礎(chǔ)層、支撐層和應(yīng)用層組成,并由此構(gòu)成了統(tǒng)一的技術(shù)體系,其中基礎(chǔ)層包括網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和先進(jìn)終端設(shè)備,支撐層復(fù)雜管控整個(gè)配電網(wǎng)的信息交互,而最終自愈處理策略的生成以及后續(xù)實(shí)施則在應(yīng)用層完成,其處理流程為:其一是故障啟動(dòng),配電網(wǎng)自愈功能的啟動(dòng)需要具備四個(gè)條件,即分閘加保護(hù)、加事故總、分合分和非正常分閘;其二是故障定位,系統(tǒng)由開關(guān)、保護(hù)信號等構(gòu)成,通過對這些內(nèi)容所處狀態(tài)進(jìn)行拓?fù)浞治?,能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障;其三是故障隔離,需要得出故障隔離最小區(qū)間,并在此基礎(chǔ)上制定隔離方案;其四是故障恢復(fù),系統(tǒng)通過能夠自動(dòng)別故障并選擇優(yōu)先級別進(jìn)行自愈,給出最優(yōu)恢復(fù)策略;其五是故障信息存儲(chǔ),主要用于記錄用戶的操作記錄,如開關(guān)操作時(shí)間、操作結(jié)果等,當(dāng)事故處理完畢后,完成故障處理后,系統(tǒng)會(huì)將相關(guān)信息存入到歷史數(shù)據(jù)庫,以備不時(shí)之需;其六是互動(dòng)信息,系統(tǒng)會(huì)通過語音告警等手段告警,重點(diǎn)對故障區(qū)域進(jìn)行著色顯示,以便于故障處理。

        2 典型故障處理策略以及自愈模塊演示

        2.1 典型故障處理策略

        智能配電網(wǎng)故障可分為簡單故障、復(fù)雜故障和含分布式電源故障處理,具體內(nèi)容下:

        2.1.1 簡單故障處理

        在斷路器出口故障中,一旦斷路器跳閘,故障啟動(dòng)條件就已經(jīng)具備,通過故障定位可確定故障區(qū)域,并通過故障隔離來斷開故障線路,同時(shí)恢復(fù)故障下游供電,其具體路徑是根據(jù)線路剩余容量的大小來選擇優(yōu)先級恢復(fù)路徑,對于恢復(fù)路徑開關(guān)掛有檢修牌拒動(dòng)的斷路器,系統(tǒng)不會(huì)將其列在恢復(fù)路徑中。除斷路器出口故障外,簡單故障還包括母線故障、電纜線故障和線路末端故障,故障處理策略在此不做一一列述。

        2.1.2 復(fù)雜故障處理

        包括故障不連續(xù)、本側(cè)多點(diǎn)故障、本側(cè)對側(cè)同時(shí)故障、擴(kuò)大隔離范圍、甩負(fù)荷、聯(lián)絡(luò)開關(guān)故障和越級跳,以故障不連續(xù)和擴(kuò)大隔離范圍為例,前者斷路器跳閘后,故障啟動(dòng),系統(tǒng)對有故障電流和無故障電流進(jìn)行定位,若故障電流信號不連續(xù),可判定該區(qū)域存在故障,通過對開關(guān)、保護(hù)信號的模型以及狀態(tài)進(jìn)行拓?fù)浞治?,明確故障區(qū)域,并依次完成故障隔離和故障恢復(fù);后者故障隔離最小區(qū)域即過流保護(hù)確定的故障區(qū)域,受到其他因素影響,根據(jù)過流保護(hù)確定的故障區(qū)域存在被擴(kuò)大的可能,如掛有不可操作標(biāo)志牌的隔離開關(guān),再有就是隔離開關(guān)上送拒動(dòng)標(biāo)志信號和開關(guān)是否可遙控,出現(xiàn)這種情況后,將不可避免擴(kuò)大隔離范圍,以實(shí)現(xiàn)最大范圍恢復(fù)非鼓掌區(qū)域的供電,其處理流程為:故障啟動(dòng)后,將有故障電流附近區(qū)域視為故障區(qū)域,對于不可遙控開關(guān),將故障區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)擴(kuò)大,由下一個(gè)可控開關(guān)來完成,斷開故障區(qū)域后再恢復(fù)下游供電和上游供電。

        2.1.3 含分布式電源故障處理

        即網(wǎng)絡(luò)中含有分布式電源,開關(guān)分為分布式電源并網(wǎng)開關(guān)和同期開關(guān),對于存在多種恢復(fù)路徑的處理,為確保供電的可靠性,應(yīng)優(yōu)先選擇主電網(wǎng)電源,通常故障發(fā)生后,主線路上會(huì)有短路電流產(chǎn)生,跳閘后,分布式電源并網(wǎng)控制開關(guān)的網(wǎng)靈敏度相對較高,會(huì)優(yōu)先跳開,此時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇主電網(wǎng)電源作為恢復(fù)方案;再有就是分布式電源參與自愈處理策略,包括三個(gè)原則:若分布式電源參與供電恢復(fù),則應(yīng)對分布式電源容量進(jìn)行預(yù)測,維持原有供電能力,同時(shí)能夠保證系統(tǒng)計(jì)算供電范圍,若分布式電源參與供電并計(jì)算供電范圍,則應(yīng)優(yōu)先選擇準(zhǔn)同期開關(guān)作為聯(lián)絡(luò)點(diǎn),經(jīng)此處理,故障恢復(fù)后便可進(jìn)行并網(wǎng)操作,若分布式電源僅參與供電,則應(yīng)先恢復(fù)負(fù)荷,從零開始。優(yōu)先選擇主電網(wǎng)電源作為恢復(fù)方案,其中只存在分布式電源這一唯一恢復(fù)路徑,通過該路徑參與恢復(fù)供電,先對分布式電源發(fā)電容量以及準(zhǔn)同期開關(guān)位置進(jìn)行預(yù)測和判定,明確分布式電源供電范圍,由于分布式電源參與供電,供電負(fù)荷應(yīng)從零開始逐漸累加,在恢復(fù)供電之前,應(yīng)先將可恢復(fù)區(qū)域的負(fù)荷開關(guān)拉開,對其進(jìn)行逐一恢復(fù),具體應(yīng)完成分布式電源隔離負(fù)荷操作和分布式電源邊界控制。

        目前我國的智能配電網(wǎng)供電可靠性與發(fā)達(dá)國家相比仍存在很大的差距,在現(xiàn)有情況下大力發(fā)展智能配電網(wǎng)和推廣應(yīng)用故障自愈技術(shù)是適應(yīng)配電網(wǎng)智能化、國家電網(wǎng)管理現(xiàn)代化的必然趨勢和發(fā)展要求,其中故障啟動(dòng)、故障定位、故障隔離和故障恢復(fù)這一基本自愈流程,充分體現(xiàn)了故障自愈技術(shù)的原理及相關(guān)處理策略,將分布式電源接入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下,實(shí)現(xiàn)故障自愈,具有一定的可行性,可進(jìn)一步提高供電的可靠性。

        2.2 故障自愈模塊演示

        以暢路變電站為例,對其故障自愈系統(tǒng)進(jìn)行模塊演示,現(xiàn)將啟動(dòng)條件設(shè)為開關(guān)非正常分閘+保護(hù)動(dòng)作,對出口開關(guān)故障、母線故障、負(fù)荷側(cè)故障和多點(diǎn)故障的自愈策略進(jìn)行分別演示。對于出口開關(guān)故障,其啟動(dòng)條件即發(fā)現(xiàn)和暢路出口短路斷路器分閘信號,自愈策略實(shí)現(xiàn)過程為故障區(qū)域判定、故障隔離、負(fù)荷轉(zhuǎn)供和處理結(jié)束,系統(tǒng)處于實(shí)時(shí)在線狀態(tài),暢路開關(guān)跳閘后,相關(guān)區(qū)域發(fā)生故障,進(jìn)行斷開隔離,此時(shí)無上游恢復(fù)方案,即行下游恢復(fù)方案,合上標(biāo)線,恢復(fù)供電;對于母線故障,其啟動(dòng)條件為和暢路某斷線路開關(guān)跳閘,自愈策略實(shí)現(xiàn)過程為故障區(qū)域判定、故障隔離、上游恢復(fù)和下游恢復(fù),其中上游恢復(fù)方案即將斷開和暢路合上,下游恢復(fù)方案是將和暢路暢標(biāo)線合上,這也是唯一處理方案;對于負(fù)荷側(cè)故障,仍為上述啟動(dòng)條件,屬于非正常分閘,自愈策略實(shí)現(xiàn)過程,為故障區(qū)域判定、故障隔離和上游恢復(fù),將斷開和暢路合上,并無下游恢復(fù)方案;對于多點(diǎn)故障,即兩個(gè)或多個(gè)故障同時(shí)發(fā)生,采用某一故障處理策略時(shí),需同時(shí)啟動(dòng)另外相應(yīng)故障處理策略,同時(shí)列入處理隊(duì)列中,啟動(dòng)條件同上,自愈策略實(shí)現(xiàn)過程為故障區(qū)域判定、故障隔離、負(fù)荷轉(zhuǎn)供和處理結(jié)束,系統(tǒng)處于實(shí)時(shí)在線狀態(tài),上游恢復(fù)方案和下游恢復(fù)方案均是將和暢路斷開標(biāo)線合上。故障自愈模塊演示的是和暢路變電站的暢標(biāo)和暢準(zhǔn),均為出線。通過故障自愈模塊演示,可進(jìn)一步明晰智能配電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo),即應(yīng)用智能配電網(wǎng)故障自愈技術(shù),實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障點(diǎn)的快速定位和自愈處理,從而縮小故障處理即停電時(shí)間。

        作者簡介:劉慧芳(1982,7-),女,河北省玉田縣,大學(xué)本科,國網(wǎng)天津市電力公司濱海供電分公司運(yùn)檢部,工程師,專業(yè)方向:配電自動(dòng)化系統(tǒng)。

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