彭鎮(zhèn)華

(南方電網(wǎng)廣東中山供電局，廣東 中山 528400)

0 引言

配電網(wǎng)作為直接影響用戶的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要公共基礎(chǔ)設(shè)施。近年來，隨著我國配電網(wǎng)自動化建設(shè)的不斷投入，配網(wǎng)自動化的發(fā)展取得顯著成效。配電自動化技術(shù)的應用，能加寬站外設(shè)備的監(jiān)測與控制的范圍，對于用電負荷較大的區(qū)域?qū)嵭袦蚀_定位，對于遠程的故障及時感知并排除，確保電力網(wǎng)絡(luò)能夠重新架構(gòu)，迅速恢復供電，減少停電次數(shù)[1]。但面對復雜、設(shè)備多樣的配電網(wǎng)，如果饋線自動化設(shè)備未能根據(jù)設(shè)定的邏輯進行動作，也可能造成停電范圍的擴大，嚴重甚至可能因無法準確隔離故障對未故障的設(shè)備也會造成多次沖擊損壞電氣設(shè)備的情況，所以饋線自動化終端的不正確動作嚴重威脅著配電網(wǎng)的安全運行。本文結(jié)合某地區(qū)配電網(wǎng)多年的配網(wǎng)饋線自動化運行經(jīng)驗，對發(fā)生的一些饋線自動化未正確動作案例進行分析，分析饋線自動化未正確動作的原因，提出一些共性問題的解決方法與防范措施。

1 饋線自動化開關(guān)的功能

1.1 饋線自動化開關(guān)的3個時間概念

配電網(wǎng)上饋線自動化開關(guān)根據(jù)安裝位置不同一般分為分段開關(guān)與聯(lián)絡(luò)開關(guān)，饋線自動化開關(guān)3個時間分別是開關(guān)得電延時合閘時間定值X，故障檢測時間時間定值Y，開關(guān)兩側(cè)檢測低電壓持續(xù)時間定值Z。同時，設(shè)備定值設(shè)置要求故障檢測時間定值Y小于開關(guān)得電延時合閘時間定值X。相應的開關(guān)X計時閉鎖是指開關(guān)一側(cè)得電后失壓閉鎖合閘時間，Y計時內(nèi)閉鎖是指開關(guān)得電合閘后失壓跳閘閉鎖時間[2]。此外，X時間一般設(shè)置為7 s，線路首開關(guān)因為要躲開站內(nèi)開關(guān)重合閘充電時間一般設(shè)置為42 s，Y時間一般設(shè)置為5 s，Z時間一般設(shè)置為3.5 s。

1.2 饋線自動化開關(guān)的功能設(shè)置

饋線自動化開關(guān)結(jié)合3個時間概念，對開關(guān)進行以下功能設(shè)置。

1.2.1 延時合閘

若開關(guān)一側(cè)得電，延時X時間后，合上開關(guān)。

1.2.2 一側(cè)得電后X時間內(nèi)失壓分閘閉鎖合閘

若開關(guān)一側(cè)得電，X時間內(nèi)開關(guān)又再一次失壓，開關(guān)保持在分閘位置且閉鎖開關(guān)對側(cè)得電合閘功能。

1.2.3 得電合閘后Y時間內(nèi)失壓跳閘閉鎖合閘

若開關(guān)得電合閘后，Y時間內(nèi)開關(guān)又再一次失壓，開關(guān)動作跳閘且閉鎖開關(guān)來電側(cè)得電合閘功能。

1.2.4 Z時間內(nèi)低電壓跳閘閉鎖合閘

若開關(guān)兩側(cè)檢測到低電壓且低于額定電壓的30%，持續(xù)Z時間以上，開關(guān)跳閘且閉鎖開關(guān)來電側(cè)得電合閘功能。

1.2.5 兩側(cè)有壓保分閉鎖合閘

若開關(guān)一側(cè)得電，X時間內(nèi)檢測另一側(cè)仍有電壓，開關(guān)保持在分閘位置且閉鎖開關(guān)來電側(cè)得電合閘功能。

1.2.6 單相接地故障跳閘閉鎖合閘

若開關(guān)受電合閘后，X時間內(nèi)若檢測零序電壓3U0存在且超過設(shè)定值，開關(guān)動作跳閘且閉鎖開關(guān)來電側(cè)得電合閘功能。

2 饋線自動化終端不正確動作案例

2.1 饋線自動化終端得電不合閘

2.1.1 案例1

2.1.1.1 故障情況

某日08時37分40秒某站110 kV線路跳閘，08時37分41秒某站110 kV線路重合成功。110 kV線路跳閘至合閘成功兩者時間差為1.142 s，上述動作情況導致10 kV白菜線日洋公用電纜分接箱601開關(guān)“失電分閘”。待110 kV線路重合成功后，白菜線10 kV站內(nèi)開關(guān)至日洋公用電纜分接箱601開關(guān)段線路電壓恢復，日洋公用電纜分接箱601開關(guān)檢測到進線電纜有壓后卻未執(zhí)行“得電合閘”功能，同時也沒有“閉鎖”信號，導致10 kV白菜線除進線一段電纜外的全線負荷失壓，擴大用戶停電范圍。

2.1.1.2 故障分析

10 kV白菜線日洋公用電纜分接箱601開關(guān)的操作機構(gòu)是電磁機構(gòu)。電磁機構(gòu)通過電磁鐵產(chǎn)生的磁力，使開關(guān)分合閘。通過分析該開關(guān)的二次圖紙(見圖1)，得出該開關(guān)電磁機構(gòu)的電源通斷受“出口保持繼電器KMB”8、9號端子間觸點直接控制。在PT有正常電壓輸出的前提下，該觸點接通，電磁機構(gòu)的電源接通；當該觸點斷開時，電磁機構(gòu)的電源斷開。此外，開關(guān)達到“失電分閘時間Z”后，也控制此觸點的斷開。

圖1 10 kV白菜線日洋公用電纜分接箱601開關(guān)的二次圖紙

該開關(guān)“得電合閘”必須同時滿足以下條件：開關(guān)在分閘位置、開關(guān)線路側(cè)PT有壓或者母線側(cè)PT有壓且兩者不能同時有壓；控制器上“分閘/自動/合閘”旋鈕旋至“自動”；得電合閘延時時間X計時完成；開關(guān)無“閉鎖”信號；“FA”投入；“聯(lián)絡(luò)/分段”旋鈕旋至“分段”；“得電合閘充電好”充電完成。

“得電合閘充電好”需要滿足以下條件：控制器收到“跳位”信號、開關(guān)線路側(cè)PT或者母線側(cè)PT無壓、得電合閘未充電好。

開關(guān)在檢測兩側(cè)無壓后，會執(zhí)行以下2個過程，這2個過程同時進行，相互獨立。過程一：操作機構(gòu)因電源斷開導致開關(guān)分閘(該過程不受控制器控制)。過程二：待“失電分閘時限”計時完成后，控制器控制“出口保持繼電器KMB”8、9號端子間觸點斷開。

通過查看之前故障正常動作時的SOE得出：開關(guān)從檢測失壓到控制器收到“跳位”(分閘位置)間的固有時間是1.728 s。本次故障開關(guān)檢查到失壓到電壓恢復之間的時間是1.066 s，這段時間內(nèi)“失電分閘時間Z(此開關(guān)設(shè)置時間定值為0.5 s)”計時完成，“出口保持繼電器KMB”8、9號端子間觸點斷開。由于端子間觸點斷開時，雖然線路PT和母線PT均無壓，但是控制器還沒收到“跳位”的信號，達不到“得電合閘充電好”的條件。當控制器收到“跳位”信號時，日洋公用電纜分接箱601開關(guān)電纜側(cè)PT早已恢復電，單側(cè)有壓，也達不到“得電合閘充電好”的條件。

2.1.1.3 解決措施

開關(guān)從失壓到控制器收到“跳位”信號的時間在1.728 s左右，參考其他廠家的終端型號，將“失電分閘時間Z”設(shè)置成3.5 s。經(jīng)測試，通過將此參數(shù)設(shè)置為3.5 s，此時間超過開關(guān)失壓到控制器收到“跳位”間的時間，滿足得電合閘中“得電合閘充電好”的條件，從而避免110 kV線路重合成功電壓恢復正常而開關(guān)不能得電合閘的隱患。

2.1.2 案例22.1.2.1 故障情況

某日15時34分41秒，某地區(qū)10 kV水庫線跳閘，15時34分46秒重合成功后，調(diào)度臺發(fā)現(xiàn)長江公用開關(guān)站601開關(guān)在分閘位置，后經(jīng)現(xiàn)場運維人員檢查，發(fā)現(xiàn)長江公用開關(guān)站601開關(guān)得電不合閘。如圖2所示，601開關(guān)線路側(cè)為負荷側(cè)，母線側(cè)為電源側(cè)，該故障導致601開關(guān)后段線路負荷因得電未合閘造成失壓。

圖2 長江公用開關(guān)站的一次接線圖

2.1.2.2 故障分析

經(jīng)分析，如圖2所示的開關(guān)站設(shè)備配置情況，將導致饋線自動化不正確動作：長江公用開關(guān)站內(nèi)各開關(guān)均有饋線自動化功能，其中Ⅰ母無配置母線PT，Ⅱ母有配置母線PT，開關(guān)線路側(cè)均配置線路PT。當變電站線路開關(guān)重合后，長江公用開關(guān)站進線606開關(guān)得電合閘，Ⅰ段母線得電，但因Ⅰ段母線無母線PT，故出線601開關(guān)無法得電合閘，使601開關(guān)后段線路無法復電。

2.1.2.3 解決措施

將聯(lián)絡(luò)兩段母線的開關(guān)(如圖2中的600開關(guān)和660開關(guān))的自動化功能退出，作為常合的普通開關(guān)，相當于Ⅰ母和Ⅱ母成為一段母線。這樣設(shè)置后，當進線606開關(guān)得電合閘，Ⅰ段母線得電，同時Ⅱ母也得電，因Ⅰ母和Ⅱ母共用Ⅱ母的母線PT二次電壓，Ⅰ母的出線601開關(guān)可實現(xiàn)得電合閘功能。但這樣的設(shè)置后，需要考慮以下2種情況。

1)因兩段母線同時得電，所以母線上設(shè)置為電壓型的自動化開關(guān)的得電合閘延時時間X須設(shè)置級差，避免同一時間有2個及以上的自動化開關(guān)得電合閘。

2)將聯(lián)絡(luò)兩段母線開關(guān)的自動化功能退出后，若其中一段母線發(fā)生故障停電，兩段母線將同時停電，可能出現(xiàn)停電用戶數(shù)過多的問題，此情況須對開關(guān)站接線進行改造。

2.2 饋線自動化終端閉鎖合閘邏輯功能失效

2.2.1 案例描述

某日凌晨02時34分02秒、34分58秒、35分54秒，10 kV建管線因故障，發(fā)生3次跳閘重合成功，調(diào)度員在第三次跳閘重合成功以后，根據(jù)調(diào)度規(guī)程相關(guān)規(guī)定，為了防止站內(nèi)開關(guān)多次通斷故障電流，退出10 kV建管線開關(guān)重合閘。在36分52秒以后，10 kV建管線因重合閘退出不再重合。后經(jīng)現(xiàn)場運維人員檢查，10 kV建管線第二個饋線自動化開關(guān)得電合閘后Y時間內(nèi)失壓跳閘閉鎖合閘功能失效，導致站內(nèi)開關(guān)多次重合。

2.2.2 故障分析

電壓電流型饋線自動化開關(guān)的閉鎖合閘邏輯：合閘之后在Y時間之內(nèi)失壓，且檢測到故障電流，則自動分閘或由上級開關(guān)跳閘后失電分閘，并閉鎖合閘。而此次故障發(fā)現(xiàn)，關(guān)于“檢測到故障電流”的條件，其電流持續(xù)時間須超過后加速時間定值，才判為故障電流。作為電壓電流型閉鎖合閘邏輯功能的“檢測到故障電流”的判別條件，如果電流持續(xù)時間沒有超過后加速時間定值，則判別為無故障電流流過，導致閉鎖合閘邏輯功能失效。

圖3 建管線一次接線簡圖

建管線接線簡圖如圖3所示，經(jīng)分析，故障發(fā)生在饋線自動化開關(guān)FS2開關(guān)和FS3開關(guān)之間，變電站CB1開關(guān)跳閘并在5 s重合后，經(jīng)FS1開關(guān)的得電合閘延時42 s和FS2開關(guān)的得電合閘延時7 s，大致經(jīng)過54 s再次送電至故障。此時因為變電站CB1開關(guān)I段保護0 s跳開故障，F(xiàn)S2開關(guān)的后加速功能不會動作(一般主干線開關(guān)的饋線自動化功能中的后加速設(shè)置為600 A，0.1 s)，此時FS2開關(guān)的閉鎖合閘邏輯功能的“檢測到故障電流”條件因電流持續(xù)時間未超過后加速時間定值0.1 s而判別為無故障電流流過，F(xiàn)S2開關(guān)閉合閘功能失效。這樣就導致建管線站內(nèi)斷路器及饋線自動化開關(guān)多次分合閘沖擊故障點的情況。

2.2.3 解決措施

饋線自動化終端的閉鎖合閘邏輯功能與合閘后加速功能因電流判別時間而相關(guān)聯(lián)，使得2個原本獨立隔離故障的功能變得不再獨立，導致了2個功能同時無法隔離故障的隱患。以本次案例為例，將FS2開關(guān)檢測故障電流后加速延時分閘時間設(shè)置為0.2 s，大于后加速時間定值0.1 s，開關(guān)檢測到故障電流持續(xù)時間超過后加速時間定值，F(xiàn)S2開關(guān)能在后加速時間定值內(nèi)持續(xù)檢測有故障電流流過，使得FS2開關(guān)分閘后閉鎖其合閘功能。

2.3 饋線自動化終端得電不經(jīng)延時合閘

2.3.1 案例描述

某日14時36分調(diào)度臺收到三墩線跳閘重合不成功。經(jīng)現(xiàn)場運維人員檢查，發(fā)現(xiàn)故障點在三墩線第一個饋線自動化開關(guān)至第二個饋線自動化開關(guān)之間，且第一個饋線自動化開關(guān)在分閘位置。根據(jù)饋線自動化裝置的動作邏輯，若故障點不在站內(nèi)開關(guān)至第一個饋線自動化開關(guān)之間，自動化會隔離故障故障，且再重合一次，此次故障的故障點在第一個饋線自動化開關(guān)至第二個饋線自動化開關(guān)段線路，而站內(nèi)開關(guān)沒有進行故障隔離后的二次重合，這與饋線自動化裝置的動作邏輯不符。

2.3.2 故障分析

三墩線第一個饋線自動化開關(guān)因未延時合閘導致站內(nèi)開關(guān)無法二次重合動作。按正常動作邏輯，第一個饋線自動化開關(guān)根據(jù)要求設(shè)置為42 s，本次案例中第一個饋線自動化開關(guān)未延時合閘，而站內(nèi)開關(guān)二次重合需要15 s充電時間，因未達到站內(nèi)開關(guān)二次重合時間重合閘而未動作。

經(jīng)分析，三墩線第一個饋線自動化開關(guān)為電磁型負荷開關(guān)，電磁型負荷開關(guān)在失電后立刻分閘，如果投入了“分開關(guān)閉鎖得電合”控制字，由于“分開關(guān)閉鎖得電合”功能的一些邏輯判斷問題，導致失電時間持續(xù)到了Z時間裝置也不會發(fā)失電分閘命令，自保持繼電器一直保持合位，所以在開關(guān)重新得電后，開關(guān)不經(jīng)延時立刻合閘。此外，如果發(fā)生超級電容故障，由于超級電容對裝置供電持續(xù)不到3.5 s，如果Z時間設(shè)置為3.5 s，開關(guān)失電而分閘后，裝置由于失電無法發(fā)出失電分閘命令，故保持繼電器仍是合位，所以在開關(guān)得電后，也將不經(jīng)延時立刻合閘。

2.3.3 解決措施

①退出“分開關(guān)閉鎖得電合”控制字。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，對于電磁型負荷開關(guān)，“分開關(guān)閉鎖得電合”功能并無作用。退出此控制字后，開關(guān)失電持續(xù)到Z時間，裝置會發(fā)出失電分閘命令，使自保持繼電器分開。②將“失壓分延時”Z時間設(shè)置為0.1 s。經(jīng)測試，將Z時間設(shè)置0.1 s后，可同時避免“分開關(guān)閉鎖得電合”邏輯問題與超級電容故障的影響。

3 結(jié)語

饋線自動化開關(guān)的不正確動作，輕則影響用戶供電可靠性，重則因多次對非故障設(shè)備沖擊而造成設(shè)備損壞。通過對這些案例的分析，提出以下一些管理和技術(shù)上的手段。

1)根據(jù)以上案例，部分饋線自動化不正確動作是由于定值混亂導致，在配電網(wǎng)饋線自動化管理上，需要根據(jù)實際運行情況統(tǒng)一一套定值，并將定值數(shù)據(jù)錄入特定系統(tǒng)，增加定值執(zhí)行后的核對及校驗，使饋線自動化開關(guān)相關(guān)定值管理更加規(guī)范。

2)如果因饋線自動化動作不準確導致線路跳閘重合多次，調(diào)度臺應該根據(jù)短時多次重合情況，在跳閘第三次時退出線路重合閘，避免對電網(wǎng)多次沖擊。此外，如果因某一個饋線自動化終端開關(guān)未閉鎖得電合閘功能導致線路頻繁跳閘，可考慮將前一個開關(guān)作為后一個開關(guān)的后備。

3)第一個饋線自動化開關(guān)如果因故障或其他原因退運，則和開關(guān)不延時合閘一樣，故障現(xiàn)象也是跳閘重合失敗，極大地增加了調(diào)度員對故障位置的誤判，影響事故處理進程。針對此類情況，需要做好自動化開關(guān)投運及退運管理，及時修改線路饋線自動化開關(guān)相關(guān)定值，并報調(diào)度備案。