配電網綜合自動化系統在高速公路隧道中的應用

摘 要:雪峰山隧道工程采用了專用光纖、以太網作為通信系統，專用的后臺配電網自動化系統具有較為完善的構架。配電網絡采用了雙環網供電，在雙環之間采用兩路聯絡開關，其結構相對復雜。針對配網自動化系統故障診斷、隔離與網架重構進行了詳細的論述，其中對外部電源故障實現配電自動化方案做了重點論述，此配網自動化實現方案可靠有效的實現了工程的配電網自動化，保證了整個供電系統的可靠運行。關鍵詞:配電網; 自動化系統; 故障診斷; 高速公路; 隧道; 網架重構

中圖分類號:TN911-34文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)21-0184-02

Application of Distribution Network Synthesis Automated System in Highway Tunnel

WU Tian-lin

(The Electrical Service Engineering Co.Ltd.，CCCC Second Highway Engineering Bureau， Xi’an 710065， China)

Abstract: This project uses a dedicated fiber optic， and uses Ethernet as communication system， a dedicated background distribution automation system has more comprehensive framework. Distribution network uses a loop network power， and uses two contact switches between the double-loops， and its structure is relatively complex. In this paper， the fault diagnosis， isolation and grid reconstruction of distribution automation system ， including the distribution automation program achieved by external power failure are discussed in detail. The distribution automation for project is realized by this scheme reliably and effectively， andthe reliable operation of the power supply system is ensured.Keywords: distribution automation system; fault diagnosis; highway tunnel; network reconfiguration

收稿日期:2010-01-24

1 概述

雪峰山隧道位于國道主干線上海至瑞麗高速公路湖南省邵陽至懷化段，雪峰山隧道為上下行分離的雙洞隧道，其中左線隧道長6 946 m，右線長6 956 m。

雪峰山隧道供電設計為4路獨立10 kV雙環網供電，當1路或2路失電時要確保隧道正常供電。當3路失電時要自動甩掉部分負荷，保證一級負荷正常運轉，其邏輯控制關系復雜，因此必須有一套分析、判斷、控制系統。配電網自動化就是在此背景下提出來，它可以與電力監控系統相互配合，以確保雪峰山隧道供電的正常運行。

1.1 供電電源的引入

雪峰山隧道供電采用10 kV系統，由地方電力公司的塘灣、鐵山兩座變電站雙回線通過架空線路供電至雪峰山隧道口的#1和#4變電站。

(1) 為雪峰山隧道供電的塘灣、鐵山兩座35 kV變電站電源來源于安江110 kV變電站的兩段母線，35 kV供電線路通過安江變、雪峰變、塘灣變和鐵山變形成雙電源環網供電，其供電方式已按照一類負荷設計。

(2) 塘灣、鐵山兩座35 kV變電站分別設有兩臺35/10 kV-6 300 kVA的變壓器，10 kV側采用單母線分段的供電方式。

(3) 為保障供電可靠性，在安江變110 kV側，以及各35 kV變電站35 kV側、各變電站的10 kV隧道用電的出線側均設有備用電源自投裝置。

1.2 雪峰山隧道變電所的設置

在隧道洞室內設置4座10/04 kV變電站，系統正常運行時，4路外電電源同時工作，并互為備用，在故障狀態下，要求至少有2路外電電源保證供電不中斷。隧道內各變電站之間通過YJV22-10 kV，3X120高壓電纜構成2個相對獨立的單環網，連接開關采用負荷開關。開環點分別設在#2變電所的AH3柜和#3變電所的AH9柜。通過電力監控系統中的配電網自動化功能實現兩個單環之間的聯絡。

2 雪峰山配電網綜合自動化系統

綜合考慮雪峰山隧道供電網絡的復雜性，以及供電的可靠性和安全性，經多方論證，采用如圖1所示10 kV配電網絡。各變電站的正常用電回路并不會影響到配電自動化的實施。以下敘述中均依照圖1所示網絡拓撲圖。

在正常工作時，各變電站母聯開關均保持分位。

(1) 塘灣變#1進線經雪峰山隧道#1變電站進線開關AH2，為#1變電站I段母線供電;經#1變電站進線開關AH3，為#2變電站AH2給#2變電站I段母線供電。

(2) 塘灣變#2進線經雪峰山隧道#1變電站進線開關AH9，為#1變電站Ⅱ段母線供電，經#1變電站AH8、#3變電站AH2給#3變電站I段母線供電。

(3) 鐵山變#1進線經雪峰山隧道#4變電站進線開關AH2，為#4變電站I段母線供電，經#4變電站AH3、#2變電站AH10給#2變電站Ⅱ段母線供電。

(4) 鐵山變#2進線經雪峰山隧道#4變電站進線開關AH9，為#4變電站Ⅱ段母線供電，經4#變電站AH8、#3變電站AH9給#3變電站I段母線供電。

圖1 雪峰山隧道10 kV變電站的網絡拓撲圖

3 配網自動化系統故障診斷、隔離與網架重構

雪峰山隧道配電網故障分為區間內故障和區間外故障;區間內故障應能與通過#1，#4變電站的進線開關隔離，確保區間內故障不會將事故擴散到外部。

3.1 外部電源故障配網自動化實現方案

外部電源故障只作用于#1和#4變電站的進線開關，由安裝在開關柜上保護測控單元檢測并發出外部電源故障信號，然后上傳到配網自動化主機進行網架重構。

如圖2所示，在發生外部電源故障時，對側開關跳閘。雪峰山隧道進線失電，開關柜帶電指示器發出失電信號，同時母線電壓下降低于保護設定值時，經延時躲過對側重合閘延時后，跳開進線開關，在確認沒有發生內部故障后，發出網架重構信號。

圖2 外部電源故障啟動邏輯

如圖3所示，在配電網監控主機系統收到網絡重構信號后，確認#1變進線開關跳位后，根據事先設定的邏輯，向#2變電站母聯開關AH6發出遙控合閘指令，控制母聯開關AH6合閘，通過母聯開關向#2變電站和#1變電站的I段母線供電。

圖3 塘灣變電站10 kV進線故障失電

當另一環進線電源發生故障失電時，則通過#3變電站的母聯開關AH5閉合恢復供電。

3.2 判斷依據及動作

判據一:

(1) #2變電站AH6開關合閘判據為:#1站AH2開關或#4站AH2開關分位;

(2) #3變電站AH5開關合閘判據為:#1站AH9開關或#4站AH9開關分位。

當塘灣變#1進線電源消失，#1變電站AH2開關跳閘，#2站母聯閉合。之后同一個環路上的鐵山變#1進線繼發故障失電，#4站AH2開關跳閘，導致整個環路失電后，鐵山變母聯開關AH6合閘;通過#4變電站的母聯開關向另一個環路供電，其工作過程如圖4所示。

圖4 2路電源進線故障失電

判據二:

#1，#4變電站AH6開關合閘判據為:當#1、#4變電站同一環上的進線開關同時處于分閘位置時合閘，并選擇后發生失電動作變電站的母聯開關閉合。

在繼續發生外部電源故障，導致3路電源消失時，在控制部分預先設定好的負荷切除后，控制#3變電站母聯開關AH5合閘。AH5開關合閘的條件應滿足判據一的條件。其動作過程如圖5所示。

4 結 論

在配網自動化實現方案中故障定位，網架重構全部依靠后臺配電網自動化系統。因此對通信系統的要求也比較高，此方案可以解決較為復雜的配電網故障時網架的重構。

圖5 3路電源進線故障失電

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