配網(wǎng)饋線自動(dòng)化的研究與優(yōu)化

陳志勤

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司中山供電局，廣東 中山 528400)

0 引言

配網(wǎng)是電力系統(tǒng)“發(fā)輸變配用”各環(huán)節(jié)中最接近用戶的一環(huán)，其運(yùn)行情況直接影響用戶的用電可靠性。根據(jù)相關(guān)部門的研究，國內(nèi)用戶遭受停電的原因中占比最大的是配網(wǎng)的故障。國外發(fā)達(dá)國家在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在技術(shù)上提高供電可靠性最有效的方法是建設(shè)配網(wǎng)自動(dòng)化。其中，饋線自動(dòng)化是配網(wǎng)自動(dòng)化的核心，在隔離故障線路、快速恢復(fù)非故障線路供電方面發(fā)揮著不可替代的作用。因此，本文對(duì)配網(wǎng)饋線自動(dòng)化進(jìn)行相關(guān)研究與優(yōu)化。

1 配網(wǎng)饋線自動(dòng)化的功能

配電網(wǎng)自動(dòng)化是一個(gè)功能齊全的龐大系統(tǒng)，饋線自動(dòng)化是其中的一個(gè)子系統(tǒng)，但根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際情況，饋線自動(dòng)化系統(tǒng)也可以在配電網(wǎng)中獨(dú)立存在，目前，我國許多城市配網(wǎng)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立的配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)。

饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能有：①配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測。對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測分為2種，一種是正常狀態(tài)的監(jiān)測，實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)中各線路的電流情況；另一種是事故狀態(tài)的監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)配網(wǎng)中發(fā)生的故障。②配電網(wǎng)故障定位及處理。在配網(wǎng)線路發(fā)生故障時(shí)，饋線自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)及時(shí)隔離故障點(diǎn)，恢復(fù)無故障線路的供電。

2 配網(wǎng)饋線自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)形式

饋線自動(dòng)化系統(tǒng)常見有2種實(shí)現(xiàn)形式，一種是集中型饋線自動(dòng)化；另一種是就地型饋線自動(dòng)化。而就地型的眾多子類中，又以重合器型饋線自動(dòng)化較為常見。

集中型饋線自動(dòng)化的“集中”是指配網(wǎng)主站與配網(wǎng)終端相互配合，終端信息通過通信系統(tǒng)上傳到主站，主站通過收到的信息綜合判斷故障區(qū)間，并結(jié)合實(shí)際網(wǎng)架、負(fù)荷情況進(jìn)行故障隔離。

以典型的饋線結(jié)構(gòu)為例對(duì)動(dòng)作過程進(jìn)行說明。變電站A通過站內(nèi)CB1出線開關(guān)對(duì)饋線供電，饋線沿線設(shè)F1、F2、F33個(gè)分段開關(guān)；變電站B通過站內(nèi)CB2出線開關(guān)對(duì)饋線供電，饋線沿線設(shè)F6、F5、F43個(gè)分段開關(guān)；F3與F4間設(shè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)L1，正常運(yùn)行時(shí)在分位。

假設(shè)F2、F3之間線路發(fā)生故障，由于此線路由變電站A供電，故障電流將流過F1、F2開關(guān)，對(duì)應(yīng)終端發(fā)出故障告警，而F3沒有故障電流通過，不發(fā)出故障告警信號(hào)。此時(shí)變電站繼電保護(hù)跳閘跳開CB1，而饋線自動(dòng)化主站將根據(jù)收到的故障告警判斷故障位于F2和F3之間，根據(jù)策略自動(dòng)分開F2、F3開關(guān)隔離故障點(diǎn)，再將出線開關(guān)CB1、聯(lián)絡(luò)開關(guān)L1合閘，完成非故障區(qū)域恢復(fù)。在此過程中，集中型饋線自動(dòng)化既可全自動(dòng)地執(zhí)行上述故障處理步驟，又可以切換至半自動(dòng)狀態(tài)，僅做提示，相應(yīng)的分合閘操作由運(yùn)維人員手動(dòng)完成。

就地型饋線自動(dòng)化與集中型最大的區(qū)別就是無需主站與終端間的通信。重合器型饋線自動(dòng)化是有重合器、分段器技術(shù)發(fā)展而來，利用終端之間的邏輯配合就地實(shí)現(xiàn)故障隔離。終端之間的邏輯最基本的是“電壓-時(shí)間”邏輯，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)邏輯，饋線線路中的各類開關(guān)需具備一定的功能。以上文變電站A的供電饋線為例，出線開關(guān)CB1需具備重合閘功能，分段開關(guān)F1、F2、F3需具備失壓分閘、有壓延時(shí)合閘及相應(yīng)閉鎖功能。說明其動(dòng)作過程如下：仍是F2、F3間發(fā)生永久性故障，CB1開關(guān)由繼電保護(hù)動(dòng)作跳開，由于饋線全線失電，此時(shí)失壓分閘功能將斷開F1、F2和F3開關(guān)；經(jīng)過重合閘設(shè)定的延時(shí)后，重合閘功能使CB1重新合閘，F(xiàn)1、F2和F3按設(shè)定時(shí)序依次合閘。當(dāng)F2合上時(shí)，由于故障仍存在，CB1將再次分閘，此時(shí)F2失壓閉鎖，F(xiàn)3檢殘壓閉鎖，CB1第二次重合后，F(xiàn)1按設(shè)定時(shí)序合閘，恢復(fù)故障點(diǎn)左側(cè)受影響區(qū)域供電；故障點(diǎn)右側(cè)受影響區(qū)域則需手動(dòng)合上L1進(jìn)行恢復(fù)。

3 配網(wǎng)饋線自動(dòng)化的優(yōu)化策略

3.1 優(yōu)化饋線自動(dòng)化調(diào)試模式

集中型饋線自動(dòng)化投入運(yùn)行前，對(duì)相關(guān)功能的調(diào)試正常是必要的。由上述實(shí)現(xiàn)方式可知，由于集中型饋線自動(dòng)化是一個(gè)聯(lián)系緊密的整體，對(duì)裝置對(duì)時(shí)、通信、配合都有較高的要求，因此若采取調(diào)試的方式，制定的方案往往十分復(fù)雜，對(duì)于人員、設(shè)備的要求較高，測試耗時(shí)也較長，測試效率較低，從而影響了集中型饋線自動(dòng)化的投入。

調(diào)試的目的有3個(gè)：一是配電終端功能檢查，驗(yàn)證對(duì)故障感應(yīng)及報(bào)送的正確性、響應(yīng)遙控操作指令的可靠性；二是檢查終端與主站的通信連接是否正常；三是主站配置的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫欠穹犀F(xiàn)場實(shí)際?，F(xiàn)行建設(shè)模式下，可將整體調(diào)試拆分成子任務(wù)，形成更優(yōu)化的調(diào)試策略：①通過配電終端的廠內(nèi)調(diào)試驗(yàn)證裝置的功能。②通過現(xiàn)場聯(lián)調(diào)驗(yàn)證通信通道的可用性。③在前兩步均正確無誤的情況下，在配電主站仿真態(tài)下開展主站相關(guān)配置的測試。應(yīng)用這種策略，既保證了系統(tǒng)投運(yùn)前能開展各項(xiàng)測試，又能減少現(xiàn)場調(diào)試的人力物力投入。

3.2 優(yōu)化集中型饋線自動(dòng)化與繼電保護(hù)的配合模式

饋線自動(dòng)化與配電網(wǎng)繼電保護(hù)功能上有重合的地方，但無法相互取代。集中型饋線自動(dòng)化適用于配網(wǎng)主干線，但是配網(wǎng)中線路分支極多且無規(guī)律，若要全部覆蓋，首先策略配置的困難程度將大幅增加，其次對(duì)相應(yīng)的終端設(shè)備的運(yùn)維工作量也將大大增加，經(jīng)濟(jì)性上不可取。因此，在支路上需要做好和繼電保護(hù)的配合，共同提高配網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

在部署了集中型饋線自動(dòng)化的范圍內(nèi)，可采取如下優(yōu)化策略：①集中型饋線自動(dòng)化應(yīng)用在主干線，干線路徑上采用負(fù)荷開關(guān)。②分支或分界開關(guān)采用斷路器，投入過流保護(hù)，且過流保護(hù)的延時(shí)短于變電站出線開關(guān)的動(dòng)作延時(shí)。此時(shí)，若分支發(fā)生故障，對(duì)應(yīng)的分支斷路器將跳閘將故障隔離，避免影響主干線；而在主干線發(fā)生故障時(shí)，則由變電站出線開關(guān)跳閘，通過自動(dòng)化測量隔離故障。

3.3 優(yōu)化就地型饋線自動(dòng)化定值設(shè)置

由就地型饋線自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)原理可知，其對(duì)延時(shí)配合的要求較高，時(shí)序配合失誤將可能造成事故處理失誤。在設(shè)定各級(jí)負(fù)荷開關(guān)動(dòng)作時(shí)序時(shí)，應(yīng)按以下原則進(jìn)行優(yōu)化：①同一個(gè)時(shí)刻只能有1臺(tái)開關(guān)合閘。②先滿足主線，后考慮支線。③多分支時(shí)，優(yōu)先考慮靠近電源點(diǎn)的支線。④多分支并列時(shí)，優(yōu)先考慮主分支。

另外，設(shè)定開關(guān)動(dòng)作定值時(shí)需要將開關(guān)的儲(chǔ)能時(shí)間加以考慮。由上述分析可知，就地型饋線自動(dòng)化要求變電站開關(guān)二次重合閘，若保護(hù)發(fā)出二次重合閘指令后，開關(guān)由于自身儲(chǔ)能不足導(dǎo)致無法重合，將直接導(dǎo)致系統(tǒng)失效，故障擴(kuò)大。當(dāng)開關(guān)機(jī)構(gòu)為彈簧操作機(jī)構(gòu)時(shí)，由于彈簧儲(chǔ)能時(shí)間較長，這個(gè)問題就更加不可忽視。在實(shí)際應(yīng)用中，常用如下判據(jù)：第二次重合閘時(shí)間加上第一分段延時(shí)合閘時(shí)間應(yīng)大于開關(guān)實(shí)測儲(chǔ)能時(shí)間加上時(shí)間誤差。其中，開關(guān)實(shí)測儲(chǔ)能時(shí)間應(yīng)由相關(guān)班組實(shí)測而得，每臺(tái)開關(guān)的時(shí)間有所差別，不可互相套用數(shù)據(jù)，時(shí)間誤差一般情況下均取3 s。

4 結(jié)語

實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化是提高配電網(wǎng)供電可靠性的關(guān)鍵步驟，對(duì)于提高供電企業(yè)服務(wù)質(zhì)量與用戶滿意度有非常積極的意義。在饋線自動(dòng)化的建設(shè)中，要提高調(diào)試的效率，注意與保護(hù)系統(tǒng)間的配合，實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化的最佳效益。