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        基于廣義備自投技術(shù)的配電網(wǎng)故障自愈控制研究

        2022-01-14 09:14:48梁廷安
        光源與照明 2021年5期
        關(guān)鍵詞:主變廣義配電

        梁廷安

        廣西電網(wǎng)有限責任公司欽州供電局,廣西 欽州 535000

        0 引言

        受自然環(huán)境或外力破壞的影響,配電網(wǎng)設(shè)備會因各種故障出現(xiàn)跳閘,從而帶來大面積的停電。近年來,隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展,基于能源管理系統(tǒng)(EMS)的廣義備自投技術(shù)在局部電網(wǎng)失去主電源時,通過EMS系統(tǒng)智能判斷、批量序列遙控操作功能,利用備用電源自動恢復用戶供電?;诖?,基于廣義備自投技術(shù)的配電網(wǎng)故障自愈控制可有效提升配電網(wǎng)抵御大型事故造成大面積停電的能力,提高配電網(wǎng)運行的可靠性。

        1 廣義備自投技術(shù)

        廣義備自投技術(shù)是在EMS系統(tǒng)中設(shè)置功能模塊,將EMS系統(tǒng)大數(shù)據(jù)、智能化優(yōu)勢與調(diào)度員人工處理大面積停電事故的邏輯策略相結(jié)合,利用EMS的全網(wǎng)運行狀態(tài)實時監(jiān)視、智能防誤、批量遙控操作、智能邏輯判斷等功能優(yōu)勢,實時研判電網(wǎng)運行狀態(tài)。當因輸變配電設(shè)備故障跳閘導致用戶供電中斷時,根據(jù)開關(guān)變位、保護裝置動作、遙信、遙測數(shù)據(jù)等信息,智能判斷故障設(shè)備、斷電范圍,利用事先設(shè)定的恢復策略,利用備用電源逐步對非故障設(shè)備送電,實現(xiàn)電網(wǎng)大范圍內(nèi)備自投功能,恢復用戶的供電[1]。

        2 自愈控制技術(shù)特點

        (1)功能融合性。智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)既能起到檢測、監(jiān)控的作用,又能恢復秩序,起到保護的作用??梢哉f是一種兼具測控和保護功能的新興技術(shù),與現(xiàn)階段的科學技術(shù)發(fā)展緊密關(guān)聯(lián)。隨著配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的進一步發(fā)展,COMS新產(chǎn)品逐漸產(chǎn)生。這使得計算機仿真控制功能與配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)緊密聯(lián)系在一起,從而更好地發(fā)揮出配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的作用。由此可見,計算機的自動化功能能夠促進智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的發(fā)展和完善[2]。

        (2)技術(shù)創(chuàng)新性。智能配電網(wǎng)控制項目中出現(xiàn)的新特點推動了智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)的進一步發(fā)展,這主要得益于IEC 61850標準的公布。在這種背景下,智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)有必要打破原有技術(shù)的桎梏,在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新發(fā)展,既要提高自愈能力又要完善自愈技術(shù),確保運行過程中的安全穩(wěn)定。只有這樣,智能配電網(wǎng)自愈控制技術(shù)才能在技術(shù)發(fā)展需求日新月異的大環(huán)境中站穩(wěn)腳跟。

        3 配電故障自動化系統(tǒng)自愈功能的局限性

        (1)單電源、單主變情況影響客戶供電可靠性。在電網(wǎng)發(fā)展的過程中,部分地區(qū)不可避免地存在變電站單電源或單主變運行的情況。一旦電源進線或主變故障或上級電源故障,變電站中、低壓母線將全部失電,造成大量電力客戶供電中斷,給居民生活和社會生產(chǎn)造成嚴重影響。

        (2)配電自動化系統(tǒng)自愈功能有局限?,F(xiàn)有配電自動化系統(tǒng)自愈功能僅能實現(xiàn)單一配電線路故障后的自動恢復,如圖1所示,以變電站出線保護動作和開關(guān)變位作為觸發(fā)條件,配電自動化將最后一個有故障電流的配電開關(guān)與第一個無故障電流的配電開關(guān)之間線路判定為故障區(qū)間,自動斷開相關(guān)配電開關(guān)隔離故障區(qū)間,通過變電站或手拉手線路恢復非故障區(qū)間線路供電。當變電站主變故障或上級電源故障造成的10 kV母線失壓時,出線開關(guān)無保護動作和變位信息,不滿足觸發(fā)條件,自愈功能不啟動,無法實現(xiàn)自動恢復供電功能?,F(xiàn)有變電站備自投裝置是在變電站運行過程中主供電源無壓、無流,備用電源有電壓,無影響備自投裝置動作的閉鎖信號,裝置自動斷開主供電源、合上備用電源恢復非故障設(shè)備供電的安全自動裝置。變電站站端備自投裝置一般只針對單座變電站備用電源自動投切。近年來,變電站間遠方備自投裝置也逐步得到應(yīng)用,一般針對兩座串接供電的變電站間的電源備投。但兩種備自投裝置均無法實現(xiàn)電網(wǎng)大型故障大面積停電后的自動恢復供電[3]。

        圖1 配電自動化系統(tǒng)

        4 廣義備自投技術(shù)的配電網(wǎng)故障自愈控制技術(shù)分析

        廣義備自投技術(shù)的配電網(wǎng)故障自愈能力(以下簡稱廣義配電網(wǎng)故障自愈功能)是基于配電自動化的配電網(wǎng)故障自動恢復供電功能,網(wǎng)絡(luò)化的安全自動裝置(功能模塊),在不誤動、不拒動的安全基礎(chǔ)上,具備網(wǎng)絡(luò)化、智能化和快速性的特點。模塊具備啟動條件判斷、防誤閉鎖,過程化智能序列操作等功能。

        4.1 啟動條件

        根據(jù)備自投動作的基本邏輯,需要判斷主供電源無壓、無流,備用電源有電壓,且無影響恢復非故障設(shè)備送電的閉鎖信號,運行裝置動作。經(jīng)過對歷史電網(wǎng)故障的信息分析,確定廣義配電網(wǎng)自愈的啟動條件:變電站10 kV母線失去電壓、主變低壓側(cè)開關(guān)無電流,利用配電自動化的優(yōu)勢增加變電站10 kV出線拓撲失電判據(jù)。為防止誤動作,遙測數(shù)據(jù)需連續(xù)采樣3次,均滿足動作要求,才認定為滿足啟動條件。閉鎖條件主要為防止母線故障(含電容器、電抗器、站用變或消弧線圈、PT等直接連接在母線上的設(shè)備)導致的母線失壓以及10 kV線路故障時開關(guān)拒動越級跳閘造成的母線失壓。因此,廣義配電網(wǎng)故障自愈閉鎖條件應(yīng)為10 kV母線保護動作、所有或部分10 kV開關(guān)保護動作跳閘,主變低后備保護動作、主變低壓側(cè)開關(guān)跳閘,10 kV出線保護動作等。滿足以上條件之一均閉鎖廣義配電網(wǎng)故障自愈功能。

        4.2 動作序列

        備自投動作的基本原理為斷開主供電源,合上備用電源恢復非故障設(shè)備供電。廣義配電網(wǎng)故障自愈利用調(diào)度自動化系統(tǒng)批量遙控操作和防誤閉鎖功能,實現(xiàn)全網(wǎng)范圍內(nèi)故障判斷后,實現(xiàn)故障設(shè)備隔離和非故障設(shè)備恢復送電。動作序列主要包括以下內(nèi)容:(1)斷開主供電源。低壓母線的電源主要來源于主變低壓側(cè)開關(guān)或低壓母線分段(母聯(lián))開關(guān),啟動條件判斷環(huán)節(jié)判斷故障設(shè)備不是母線或直接連接在母線上的設(shè)備和出線,具備廣義配電網(wǎng)自愈啟動條件,功能模塊遙控斷開主變低壓側(cè)開關(guān)和分段開關(guān)。

        (2)變電站間聯(lián)絡(luò)線路自愈。變電站間聯(lián)絡(luò)線路的自愈動作序列為①遙控斷開變電站失壓母線所有出線開關(guān)及主變低壓側(cè)開關(guān)。②配電自動化自動合上相關(guān)配電聯(lián)絡(luò)開關(guān)恢復具備站間聯(lián)絡(luò)的10 kV線路供電。

        (3)低壓母線恢復的方式。方案一:在功能模塊中每條低壓母線事先設(shè)定一條反送線路,完成站間聯(lián)絡(luò)線路送電后,遙控合上設(shè)定的反送線路變電站內(nèi)開關(guān)恢復母線送電。方案二:系統(tǒng)自動在恢復送電的站間聯(lián)絡(luò)線路中選取對側(cè)電源線路負載率較低、接帶負荷能力較大的線路,自動合上此線路變電站側(cè)開關(guān)恢復低壓母線送電。

        (4)10 kV直配線路恢復。根據(jù)事故前負荷情況和事先確定的恢復送電順序,逐一合上可恢復的母線10 kV出線送電,完成直配線路自愈送電。

        4.3 其他事項

        (1)與上級線路保護配合。廣義配電網(wǎng)自愈功能應(yīng)躲開上級電源保護及重合閘、備自投動作時間,待現(xiàn)有各類保護、自動裝置和現(xiàn)有配網(wǎng)饋線自動化動作完成后,根據(jù)電網(wǎng)實際運行狀態(tài),啟動和執(zhí)行自愈功能。(2)防止系統(tǒng)誤動作。根據(jù)防誤閉鎖原則,利用技術(shù)手段防止自動化信息誤發(fā)、遙測數(shù)據(jù)不刷新或突變、現(xiàn)場自動化終端故障異常造成系統(tǒng)誤動作,主要包括送電設(shè)備拓撲異常(設(shè)備冷備用、拓撲帶電等)、送電范圍內(nèi)有合閘接地刀閘、掛牌等閉鎖自愈功能。

        4.4 動作示例

        如圖2所示,以A站#1主變故障為例,1主變差動保護動作,10 kV#1母線及出線失壓,無#1主變低后備保護動作、10 kV出線保護動作等閉鎖信號。

        圖2 變電站主變

        (1)廣域自愈系統(tǒng)判斷故障區(qū)域在站內(nèi)10 kV母線外,具備廣義自愈功能動作條件,自動斷開所有出線開關(guān),并再次跳#1主變001開關(guān)一次,確保隔離故障設(shè)備。

        (2)廣域自愈系統(tǒng)合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)L1、L2、L3恢復具有異站聯(lián)絡(luò)的線路1、線路5、線路6送電至站內(nèi)開關(guān)。

        (3)廣域自愈系統(tǒng)用事前指定或智能選取的線路恢復A站10 kV#1母線送電,逐條恢復無異站聯(lián)絡(luò)的線路2、線路3、線路4送電。

        5 結(jié)束語

        綜上所述,基于廣義備自投技術(shù)的配電網(wǎng)故障自愈能力研究是將廣義備自投技術(shù)在配電網(wǎng)中深化應(yīng)用,對現(xiàn)有配電自動化系統(tǒng)饋線自愈功能的智能化擴展,可以有效提高配電網(wǎng)故障后的自愈的能力,最大限度提高配電網(wǎng)供電可靠性。在此基礎(chǔ)上,還需要結(jié)合配電自動化系統(tǒng)建設(shè)和改造,進行廣義配電網(wǎng)故障自愈功能研發(fā),推廣廣義配電網(wǎng)故障自愈功能在電力系統(tǒng)的工程應(yīng)用。

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