文/任正某 胡長金 孫振權(quán)

隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，人們對供電可靠性的要求不斷地提高，因此配電自動(dòng)化也逐步成為建設(shè)的一個(gè)重要內(nèi)容。配電網(wǎng)中的電力設(shè)備的大量應(yīng)用及狀態(tài)檢修也在不斷地深入推進(jìn)，原來所采用的方式的條件局限性逐步突顯，而基于真型測試的配電網(wǎng)驗(yàn)證系統(tǒng)全部按照真實(shí)使用環(huán)境搭建，具有更真實(shí)可靠的特點(diǎn)。狀態(tài)檢測技術(shù)可在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下動(dòng)態(tài)獲取設(shè)備實(shí)際的狀態(tài)量，它具有及時(shí)性和準(zhǔn)確性的特點(diǎn)，有利于提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性，降低設(shè)備檢修成本，是實(shí)施電力設(shè)備狀態(tài)檢修的必要技術(shù)手段。

在電力系統(tǒng)、配電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)研究與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面，目前國內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究方法主要分為數(shù)學(xué)仿真與物理仿真、二次模擬仿真及真型仿真。由配電終端及若干仿真測試柜組成，通過仿真測試柜中的模擬開關(guān)、模擬故障點(diǎn)、模擬負(fù)載。對仿真測試柜進(jìn)線不同的連接可模型不同的一次網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，變動(dòng)靈活。總體來看，對配電網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)備、運(yùn)行、自動(dòng)化及其保護(hù)測量，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了長期的研究與實(shí)驗(yàn)，在理論和實(shí)踐上都取得了一定的成績。其主設(shè)備變壓器、斷路器、柱上綜合開關(guān)、智能斷路器、配電變壓器、配電終端、故障指示器、配電主站、通訊單元等都得到了得迅速發(fā)展，但其研究的方法大都集中在某一具體的主設(shè)備性能研究或自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備的配備性能上，缺少配電網(wǎng)相應(yīng)的系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究基地與具體功能的系統(tǒng)化測試平臺(tái)，更無法發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)及其自動(dòng)化系統(tǒng)新的運(yùn)行特性及規(guī)律，包括故障特征。

因此，為更好地規(guī)范和指引各類配電網(wǎng)帶電檢測和診斷技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用，研究開發(fā)新的帶電檢測技術(shù)，國內(nèi)外有的研究機(jī)構(gòu)及電力企業(yè)建立了一些變壓器、GIS、電纜等相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)檢測實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)或系統(tǒng)。然而，目前建立的電力設(shè)備狀態(tài)檢測實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)多數(shù)為單臺(tái)設(shè)備或者是按比例縮小的設(shè)備模型。因此，為了更深入的研究真實(shí)配電網(wǎng)的驗(yàn)證系統(tǒng)檢測技術(shù)，本文基于10kV真實(shí)設(shè)備設(shè)計(jì)建成了配電網(wǎng)驗(yàn)證系統(tǒng)功能研究平臺(tái)，能夠真實(shí)模擬變電站運(yùn)行工況、復(fù)雜電磁環(huán)境下各種典型配電網(wǎng)故障，對推動(dòng)狀態(tài)檢測技術(shù)的研究與應(yīng)用具有重要的實(shí)際意義。

1 基于真型測試的配電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1：系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖

真型仿真系統(tǒng)全部按照真實(shí)使用環(huán)境搭建，安裝使用實(shí)際的配網(wǎng)柱上開關(guān)設(shè)備及其控制器，模擬真實(shí)的架空配電系統(tǒng)；安裝使用環(huán)網(wǎng)柜、分支箱、箱變及其相關(guān)測控設(shè)備能夠模擬真實(shí)的電纜系統(tǒng)；安裝多組電容器組仿真模擬實(shí)際系統(tǒng)中不同線路的對地分布電容，接入實(shí)際的消弧線圈，仿真帶消弧線圈接地的配電系統(tǒng)；安裝多組相間短路設(shè)備（短路開關(guān)設(shè)備）和接地設(shè)備（大功率接地電阻及接地開關(guān)設(shè)備）用于進(jìn)行不同線段和分支的短路故障和單相接地故障試驗(yàn)。

配電網(wǎng)及配電自動(dòng)化真型綜合驗(yàn)證測試平臺(tái)完全采用真實(shí)設(shè)備、真實(shí)線路參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，與以往采用電力系統(tǒng)動(dòng)模、實(shí)時(shí)數(shù)字仿真（RTDS）、電力仿真軟件、二次模擬一次設(shè)備、一次設(shè)備降壓模擬等仿真驗(yàn)證方式有著本質(zhì)的區(qū)別，完全在10kV真實(shí)環(huán)境進(jìn)行驗(yàn)證，做到真實(shí)設(shè)備的可觀、可測、可驗(yàn)證，是一個(gè)完整的、濃縮的10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)。配電網(wǎng)及配電自動(dòng)化真型綜合驗(yàn)證測試平臺(tái)包含多個(gè)部分及系統(tǒng)組成，分別為電源部分，線路部分、故障模擬部分、通信系統(tǒng)、主站系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)的平面布置示意如圖2所示。

2 配置方案與重點(diǎn)功能分析

2.1 架空線路模擬

架空線路采用線路參擬模塊模擬的線路按照架空裸導(dǎo)線LGJ-120，架空絕緣線JKLGYJ-120考慮。其典型參數(shù)為Z=0.27+j*0.335，電容電流每公里0.04A，在架空線路分段開關(guān)中間的一段加入線路等效模塊，通過調(diào)整線路等效模塊的接入來模擬整條線路的距離。架空線路結(jié)構(gòu)示意圖如圖3。

2.2 電纜線路模擬

電纜線路YJV22-185考慮。其典型參數(shù)為Z=0.17+j*0.069，電容電流每公里0.5A，通過計(jì)算可得每1km線路參數(shù)：電阻R=0.17Ω，電感L=0.22mh，電容C=0.092μf。在電纜線路的一端入線路等效模塊，通過調(diào)整線路等效模塊的接入來模擬整條線路的距離。電纜線路結(jié)構(gòu)示意圖如圖4。

圖3：架空線路結(jié)構(gòu)示意圖

圖4：電纜線路結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 線路等效參數(shù)設(shè)置

由于實(shí)驗(yàn)場占地面積及方便實(shí)驗(yàn)測試等原因，實(shí)驗(yàn)線路不具備真實(shí)線路一樣的長度，造成實(shí)驗(yàn)線路接地電容電流及系統(tǒng)阻抗很小。實(shí)驗(yàn)線路為能等效較長的線路，需要在每段模擬線路中配置線路等效參數(shù)裝置，用于參數(shù)模擬線路的對地電容及電抗。線路等效參數(shù)模擬裝置如圖5。

圖5：線路等效參數(shù)模擬裝置

圖6：故障點(diǎn)示意圖

2.4 故障模擬部分

故障模擬裝置作為驗(yàn)證測試平臺(tái)模擬產(chǎn)生線路故障的裝置應(yīng)具備模擬多種類型單相接地故障及短路故障（短路電阻可調(diào)）的能力。接地故障包括金屬性接地、小電阻接地、高阻接地及弧光接地等。考慮同時(shí)在兩個(gè)不同地點(diǎn)發(fā)生故障，則故障模擬裝置需要兩套。故障點(diǎn)示意圖如圖6。

如需在配電線路各個(gè)節(jié)點(diǎn)都能進(jìn)行故障模擬，則需要把每個(gè)主干線分段及分支分段都接入故障模擬裝置的故障母線?？煽紤]每個(gè)接入點(diǎn)都可采取用一臺(tái)真空斷路器選擇并連接故障母線；也可使用人工來掛接故障線路，再由一臺(tái)真空斷路器連接故障母線，下面以每個(gè)節(jié)點(diǎn)都采用開關(guān)選擇設(shè)計(jì)。故障模擬時(shí)，先根據(jù)故障類型遙控相別的選擇接觸器合閘，再遙控各故障點(diǎn)選擇開關(guān)斷路器合閘。如要進(jìn)行故障點(diǎn)1的A相經(jīng)水泥地接地故障，則先把可調(diào)電阻調(diào)為0Ω，再把接地端子接為水泥地接地項(xiàng)并遙控和A相接觸器，最后遙控合故障點(diǎn)1選擇斷路器，則故障投入。

3 總結(jié)與分析

本文通過對真型測試的配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并列出了典型系統(tǒng)的硬件設(shè)備配置方案表，進(jìn)一步重點(diǎn)分析了系統(tǒng)中關(guān)鍵部分的實(shí)現(xiàn)方式，架空線路模擬、電纜線路模擬、線路等效參數(shù)設(shè)置、故障模擬部分進(jìn)行說明。對相關(guān)工程具有較大的參考意義。