“電壓—時(shí)間”型饋線自動(dòng)化模式及應(yīng)用

梁文祥

（淄博供電公司，山東 淄博 255032）

0 引言

饋線自動(dòng)化模式是集中型饋線自動(dòng)化模式為主，電壓—時(shí)間型饋線自動(dòng)化模式為輔，用戶側(cè)采用分界開關(guān)自動(dòng)隔離故障。相對于集中型饋線自動(dòng)化模式來說，“電壓—時(shí)間”型饋線自動(dòng)化模式其動(dòng)作原理比較抽象、復(fù)雜，不容易掌握。

1 “電壓一時(shí)間”型饋線自動(dòng)化模式功能

“電壓—時(shí)間”型饋線自動(dòng)化模式主要設(shè)備包括電壓型柱上負(fù)荷開關(guān)、電壓型配電開關(guān)監(jiān)控終端 feeder terminal unit（即 FTU,饋線終端）［1］、電壓互感器及相關(guān)連接附件。 電壓型柱上負(fù)荷開關(guān)，采用真空滅弧，SF6絕緣，內(nèi)置電流互感器，手動(dòng)加電動(dòng)彈簧機(jī)構(gòu)，具備“來電合閘，無壓分閘”的功能，與電壓型終端（FTU）、變電站出口斷路器重合閘相配合，依據(jù)電壓時(shí)序邏輯檢測，能自動(dòng)完成故障區(qū)段判定隔離及非故障區(qū)段供電恢復(fù)，終端與自動(dòng)化主站的通信可采用光纖、無線通信等多種方式［2］。“電壓—時(shí)間”型饋線自動(dòng)化模式有以下主要功能。

1.1 分段功能

延時(shí)合閘功能。當(dāng)從分段開關(guān)任一側(cè)施加電壓時(shí)，為確認(rèn)線路上是否有故障，進(jìn)行X-時(shí)間（開關(guān)合閘前的正常確認(rèn)時(shí)間）計(jì)時(shí)后，開關(guān)合閘，如圖1所示。

圖1 延時(shí)合閘示意圖

X-時(shí)間閉鎖。X-時(shí)間內(nèi)發(fā)生大于Z-時(shí)間停電時(shí)（3.5 s±0.3 s），啟動(dòng)［X-時(shí)間閉鎖］功能。 在閉鎖解除之前，從開關(guān)的負(fù)荷側(cè)送電不能實(shí)現(xiàn)延時(shí)合閘。通過操作手柄或電源側(cè)來電，在X-時(shí)間完成后，解除閉鎖。

Y-時(shí)間閉鎖。在開關(guān)合閘后，為確認(rèn)線路上是否有故障，進(jìn)行Y-時(shí)間（開關(guān)合閘后的正常確認(rèn)時(shí)間）計(jì)時(shí)，如圖2所示。在Y-時(shí)間內(nèi)發(fā)生大于Z-時(shí)間的停電時(shí)，啟動(dòng)“Y-時(shí)間閉鎖”功能。在閉鎖解除之前，從開關(guān)電源側(cè)送電不能延時(shí)合閘。通過操作手柄或負(fù)荷側(cè)來電，在X-時(shí)間完成后，解除閉鎖。

瞬時(shí)電壓閉鎖。電源或負(fù)荷側(cè)由于出現(xiàn)故障存在瞬時(shí)電壓 （電壓值為額定電壓的30%±5%，0.15 s以上）時(shí)，啟動(dòng)“瞬時(shí)電壓閉鎖”功能。在閉鎖解除之前，開關(guān)不能合閘。通過操作手柄或瞬時(shí)加壓側(cè)來電，在X-時(shí)間完成后，解除閉鎖。

圖2 合閘確認(rèn)示意圖

兩側(cè)電源閉鎖。X-時(shí)間計(jì)時(shí)過程中，發(fā)生兩側(cè)均有電壓時(shí)，啟動(dòng)“兩側(cè)電源閉鎖”功能，在X-時(shí)間結(jié)束后，開關(guān)不合閘。閉鎖解除之前，開關(guān)不能合閘。通過操作手柄或兩側(cè)同時(shí)停電（Z-時(shí)間以上），解除閉鎖。

1.2 聯(lián)絡(luò)功能

電源的正常確認(rèn)。當(dāng)開關(guān)兩側(cè)均有電壓時(shí)，為確認(rèn)有無故障進(jìn)行Y-時(shí)間計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)結(jié)束后，解除合閘閉鎖命令。

開關(guān)的延時(shí)合閘。Y-時(shí)間結(jié)束后，當(dāng)開關(guān)一側(cè)停電時(shí)，啟動(dòng)XL-時(shí)間（變電站斷路器重合閘確認(rèn)及線路分段開關(guān)動(dòng)作時(shí)間），當(dāng)XL-時(shí)間計(jì)時(shí)結(jié)束后，開關(guān)合閘。

兩側(cè)電源閉鎖。XL-時(shí)間計(jì)時(shí)中發(fā)生開關(guān)兩側(cè)均有電壓時(shí)，XL-時(shí)間計(jì)時(shí)復(fù)位，啟動(dòng)Y-時(shí)間確認(rèn)，完成后開關(guān)不合閘。通過Y-時(shí)間結(jié)束或操作手柄，解除閉鎖。

Y-時(shí)間閉鎖。Y-時(shí)間計(jì)時(shí)中發(fā)生一側(cè)停電時(shí)，啟動(dòng)“Y-時(shí)間閉鎖”功能，Y-時(shí)間計(jì)時(shí)復(fù)位，開關(guān)不合閘。通過操作手柄或Y-時(shí)間結(jié)束，解除閉鎖。

瞬時(shí)電壓閉鎖。XL-時(shí)間計(jì)時(shí)中，如果在停電側(cè)感受到因故障產(chǎn)生的瞬時(shí)電壓 （電壓值為額定電壓的30%±5%，0.15 s以上）時(shí)，啟動(dòng)“瞬時(shí)電壓閉鎖”功能，開關(guān)不合閘。通過Y-時(shí)間結(jié)束或操作手柄，解除閉鎖。

2 “電壓一時(shí)間”型饋線自動(dòng)化模式動(dòng)作原理

“電壓—時(shí)間”型設(shè)備與變電站斷路器重合閘配合，完成故障區(qū)段的判定隔離，通過主站系統(tǒng)遙控變電站斷路器合閘，完成電源側(cè)非故障區(qū)段恢復(fù)供電，負(fù)荷側(cè)非故障區(qū)段由電壓型聯(lián)絡(luò)開關(guān)自動(dòng)完成轉(zhuǎn)供。

圖3中，以淄博供電公司已經(jīng)投入運(yùn)行的10 kV孟家線、東干線為例，2條線路為典型的10 kV線路拉手互供，2條線路電源分別來自兩個(gè)變電站，BD1、BD2為變電站出口斷路器，F(xiàn)D1—FD6等為孟家線、東干線的分段開關(guān)，將兩條線路分為A—H等8個(gè)區(qū)間，L為孟家線、東干線聯(lián)絡(luò)開關(guān)。正常運(yùn)行時(shí)，聯(lián)絡(luò)開關(guān)L在分閘狀態(tài)，兩條線路帶各自負(fù)荷運(yùn)行（在實(shí)施過程中每條線路電壓型分段開關(guān)不宜超過3臺(tái)，且每臺(tái)開關(guān)的X、Y等時(shí)間的整定應(yīng)與變電站斷路器的重合閘時(shí)間相配合）。

淄博供電公司的“電壓—時(shí)間”型自動(dòng)化裝置與主站通信模式采用無線公網(wǎng)通信，終端的通信模塊配置聯(lián)通公司的SIM卡，開關(guān)具備遙信、遙測功能。 變電站斷路器BD1、BD2的重合閘時(shí)間為1 s，為此，將 FD1—FD6等 6個(gè)分段開關(guān)的 X-時(shí)間設(shè)置為7 s，綜合考慮變電站斷路器重合閘時(shí)間及線路上各分段開關(guān)的X-時(shí)間，確定聯(lián)絡(luò)開關(guān)L的XL-時(shí)間為45 s。

圖3 10 kV孟家線、東干線單線圖

如圖4中所示，當(dāng)10 kV孟家線的C區(qū)間發(fā)生短路故障時(shí)，110 kV中埠變電站斷路器BD1保護(hù)跳閘，10 kV孟家線的分段開關(guān) FD1、FD2、FD3無壓分閘。

圖4 線路故障示意圖

變電站斷路器BD1重合成功后，分段開關(guān)FD1、FD2、FD3分別經(jīng)過X-時(shí)間7 s延時(shí)逐級(jí)合閘，若是瞬時(shí)性故障，則10 kV孟家線恢復(fù)正常運(yùn)行方式。若是永久性故障，分段開關(guān)FD2合閘到故障區(qū)間（FD2在合閘后Y-時(shí)間內(nèi)發(fā)生停電，啟動(dòng)Y-時(shí)間閉鎖，F(xiàn)D3在X-時(shí)間內(nèi)發(fā)生停電，啟動(dòng)X-時(shí)間閉鎖），BD1再次掉閘，分段開關(guān)FD1、FD2再次無壓分閘，而FD2投入Y-時(shí)間閉鎖，從電源側(cè)送電開關(guān)不合閘，F(xiàn)D3投入X-時(shí)間閉鎖，從負(fù)荷側(cè)送電開關(guān)不合閘，從而將故障C區(qū)間自動(dòng)隔離。如圖5所示。

配電自動(dòng)化主站遙控變電站斷路器BD1合閘，分段開關(guān)FD1在電源側(cè)來電后經(jīng)X-時(shí)間確認(rèn)合閘，恢復(fù)10 kV孟家線的A、B兩區(qū)間供電，聯(lián)絡(luò)開關(guān)L在變電站斷路器BD1第一次掉閘后，啟動(dòng)XL-時(shí)間45 s計(jì)時(shí)后合閘，恢復(fù)10 kV孟家線的D區(qū)間供電，分段開關(guān)FD2、FD3分閘閉鎖后將故障C區(qū)間從線路中隔離出來，如圖6所示,待檢修人員處理故障后恢復(fù)正常運(yùn)行方式。

圖5 開關(guān)閉鎖隔離故障示意圖

圖6 線路轉(zhuǎn)供負(fù)荷示意圖

3 應(yīng)用應(yīng)注意的問題

變電站斷路器停電檢修時(shí)，防止由線路倒送電至變電站開關(guān)柜。如圖7所示，當(dāng)110 kV中埠變電站BD1開關(guān)柜停電檢修時(shí)，10 kV孟家線B、C、D區(qū)間的負(fù)荷由10 kV東干線通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)L轉(zhuǎn)供。因?yàn)椤半妷骸獣r(shí)間”型開關(guān)具備“來電合閘”的功能，在轉(zhuǎn)供負(fù)荷時(shí)，F(xiàn)D1“來電合閘”會(huì)自動(dòng)送電至停電檢修的110 kV中埠變電站BD1開關(guān)柜內(nèi)，對人員及設(shè)備造成危害。為此，在實(shí)施過程中，將距離變電站最近的分段開關(guān)FD1、FD6負(fù)荷側(cè)的電壓互感器停用，防止分段開關(guān)FD1、FD6負(fù)荷側(cè)來電時(shí)，將電送至變電站開關(guān)柜內(nèi)。

圖7 變電站斷路器停電示意圖

10 kV線路某一區(qū)間停電檢修時(shí)，防止線路在負(fù)荷轉(zhuǎn)供時(shí)送電至停電區(qū)間。例如10 kV孟家線B、C區(qū)間停電檢修時(shí)，由于“電壓—時(shí)間”型開關(guān)具備“來電合閘”的功能，為防止通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)L轉(zhuǎn)供負(fù)荷時(shí)送電至檢修區(qū)間，停電前應(yīng)將聯(lián)絡(luò)開關(guān)L、分段開關(guān) FD1、FD2、FD3切換至手動(dòng)模式，手動(dòng)轉(zhuǎn)供負(fù)荷，如圖8所示。

圖8 線路停電示意圖

防止入網(wǎng)運(yùn)行的“電壓—時(shí)間”型設(shè)備隔離故障時(shí)相互間動(dòng)作配合誤差，擴(kuò)大停電范圍。 “電壓—時(shí)間”型饋線自動(dòng)化模式是通過線路上的各個(gè)開關(guān)之間的分合閘時(shí)間相互配合，就地實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化功能，這就要求上網(wǎng)運(yùn)行的每臺(tái)開關(guān)及終端的X-時(shí)間、Y-時(shí)間等定值參數(shù)在動(dòng)作過程中應(yīng)準(zhǔn)確，誤差值在允許范圍內(nèi)。以圖8為例，每條線路上安裝3臺(tái)分段開關(guān)，若每臺(tái)開關(guān)的X-時(shí)間誤差過大，累計(jì)時(shí)間將超過聯(lián)絡(luò)開關(guān)的XL-時(shí)間定值，轉(zhuǎn)供負(fù)荷時(shí)，會(huì)造成兩個(gè)電源并列或聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘送電至故障區(qū)間，擴(kuò)大停電范圍。為了保證入網(wǎng)設(shè)備的各項(xiàng)功能正常，淄博供電公司成立了配電自動(dòng)化靜態(tài)調(diào)試試驗(yàn)室，制定了自動(dòng)化設(shè)備調(diào)試大綱，安裝前在試驗(yàn)室對設(shè)備進(jìn)行全面調(diào)試，通過試驗(yàn)設(shè)備模擬運(yùn)行環(huán)境，人為制造故障停電失壓，檢測“電壓—時(shí)間”型設(shè)備動(dòng)作及閉鎖的準(zhǔn)確性，并通過SIM卡與主站建立無線通信通道，由主站SCADA系統(tǒng)檢測設(shè)備上送信息是否正確，由此甄別出存在問題的設(shè)備返廠更換。 通過以上措施，避免了不合格設(shè)備上網(wǎng)運(yùn)行，保證了配電自動(dòng)化動(dòng)作的正確性。

4 結(jié)語

“電壓—時(shí)間”型饋線自動(dòng)化模式優(yōu)勢明顯，但是在配電自動(dòng)化實(shí)施過程中，特別需要注意“電壓—時(shí)間”型開關(guān)“來電合閘，無壓分閘”的功能，合理的選擇線路應(yīng)用“電壓—時(shí)間”型饋線自動(dòng)化模式。 線路投入運(yùn)行后，要及時(shí)完善運(yùn)行管理規(guī)章制度，針對線路不同的運(yùn)行狀態(tài)，采取相應(yīng)的技術(shù)措施、組織措施，才能切實(shí)提高配電網(wǎng)供電可靠性和改善供電質(zhì)量。