用戶外分界斷路器提高供電可靠性探討

摘要：戶外交流分界斷路器安裝在10kV架空配電線路用戶進(jìn)戶線的責(zé)任分界點(diǎn)處，也適用于符合要求的分支線路和末端線路，可把故障隔離在出現(xiàn)故障的分支線路或末端線路上，保證了非故障線路的正常工作，減小了停電故障的范圍。文章就該產(chǎn)品應(yīng)該具有的功能進(jìn)行了分析，提出了該產(chǎn)品在控制方面的功能改進(jìn)要求。

關(guān)鍵詞：戶外分界斷路器；責(zé)任分界點(diǎn)；配電線路；停電范圍；供電可靠性 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM727 文章編號(hào)：1009-2374（2015）15-0026-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.15.013

1 提出的背景

近幾年，為了改造老化的電網(wǎng)設(shè)備，提高供電的可靠性和安全性，提高能源的利用效率和技術(shù)的先進(jìn)性，提高用戶對(duì)電價(jià)的可承受能力，適用環(huán)境和氣候的變化，適用可再生能源的接入，降低排放水平。電力部門一直在用信息技術(shù)對(duì)陳舊老化的電力設(shè)施進(jìn)行徹底改造，開(kāi)展智能電網(wǎng)研究，以期建設(shè)滿足智能控制、智能管理、智能分析為特征的靈活應(yīng)變的智能電網(wǎng)。

配網(wǎng)自動(dòng)化是智能電網(wǎng)的核心，因此實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化是搭建智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)。目前，電力部門已經(jīng)全面啟動(dòng)配網(wǎng)自動(dòng)化改造項(xiàng)目，在配網(wǎng)自動(dòng)化改造中，為了保障配網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，尤其是解決支線單一用戶故障波及整條饋線回路用戶的問(wèn)題，普遍采用在支線與饋線回路連接點(diǎn)，設(shè)置分界斷路器，利用分界斷路器的隔離分?jǐn)喙δ埽綦x故障區(qū)域，縮小停電范圍，方便故障檢修，提高配電網(wǎng)供電可靠性，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化功能。本文結(jié)合實(shí)際使用過(guò)程，提出對(duì)戶外分界斷路器的一些改進(jìn)要求，從而進(jìn)一步提高配電網(wǎng)的可靠性，保障饋電線路的安全運(yùn)行。

2 對(duì)戶外分界斷路器的組成要求

分界斷路器組件包含真空滅弧室、操作機(jī)構(gòu)、電流互感器、電壓傳感器、智能控制器等元器件。分界斷路器既能開(kāi)斷額定電流，也能開(kāi)斷故障電流，同時(shí)具備重合閘、智能采集、處理、控制等功能。除此之外，還需考慮以下七點(diǎn)要求：（1）配置與滅弧室相串聯(lián)聯(lián)動(dòng)的隔離刀閘，刀閘先于真空管合閘，后于真空管分閘；（2）采用電磁機(jī)構(gòu)，可以進(jìn)行電動(dòng)、手動(dòng)合分；（3）配置零序和短路保護(hù)電流互感器；（4）配置電壓互感器，提供操作電源；（5）智能控制器與分界開(kāi)關(guān)本體配套，具有檢測(cè)故障和保護(hù)控制功能；（6）整套結(jié)構(gòu)為免維護(hù)設(shè)備；（7）配置無(wú)線通訊模塊，實(shí)施遠(yuǎn)程通訊功能。

3 分界斷路器應(yīng)考慮的主要問(wèn)題

3.1 分界斷路器的主要功能

分界斷路器應(yīng)具有的主要功能就是將故障隔離在用戶區(qū)域內(nèi)，為此分界斷路器必須能斷開(kāi)用戶出現(xiàn)短路、接地等故障時(shí)所產(chǎn)生的故障電流，也就是當(dāng)用戶側(cè)出現(xiàn)短路或接地故障時(shí)，分界斷路器能及時(shí)分閘，防止故障電流進(jìn)入電網(wǎng)。為了滿足此要求，需要采集電流、電壓信號(hào)；需要進(jìn)行內(nèi)部處理；需要進(jìn)行通訊；需要進(jìn)行跳閘電壓的判斷；需要對(duì)故障進(jìn)行記憶；而且斷路器跳閘后能閉鎖。

3.2 分界斷路器的主要作用

3.2.1 自動(dòng)切除故障。用戶支線發(fā)生短路或接地故障時(shí)，分界斷路器自動(dòng)斷開(kāi)，將故障隔離在用戶側(cè)，不影響主線路的正常供電。

3.2.2 快速查找故障點(diǎn)。用戶支線故障造成分界斷路器分閘后，僅出現(xiàn)故障的用戶停電，可以迅速找到故障點(diǎn)，快速修復(fù)。

3.2.3 監(jiān)控負(fù)荷變化。分界斷路器可將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)支線回路的負(fù)荷情況，并將數(shù)據(jù)上傳電力部門，電力部門可以對(duì)支線回路的負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

4 控制器的主要功能及使用要求

4.1 主要功能

與分界開(kāi)關(guān)本體配套，具有檢測(cè)故障和保護(hù)控制功能，當(dāng)開(kāi)關(guān)負(fù)荷側(cè)發(fā)生相間短路故障，變電站饋線斷路器分閘，線路失電后，控制分界斷路器本體分閘；當(dāng)開(kāi)關(guān)負(fù)荷側(cè)發(fā)生單相接地故障時(shí)，直接控制分界斷路器本體分閘。

為適應(yīng)智能開(kāi)關(guān)現(xiàn)場(chǎng)不同場(chǎng)合應(yīng)用的需要及不同的運(yùn)行方式，控制器具有多種工作模式，且不同工作模式之間可以通過(guò)就地及遠(yuǎn)方修改定值在線切換。

4.1.1 電壓時(shí)間模式。在該模式下，控制器又可選擇為分段工作方式和聯(lián)絡(luò)工作方式。

在分段工作方式下，控制器將執(zhí)行有壓合閘、失壓分閘。如果合閘到故障上，控制器將閉鎖有壓合閘。有壓合閘、失壓分閘的延時(shí)時(shí)間均可單獨(dú)整定。

在聯(lián)絡(luò)工作方式下，控制器將監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)兩側(cè)的電壓，當(dāng)一側(cè)的電壓失壓后，控制器將延時(shí)整定時(shí)間后將開(kāi)關(guān)合閘。該工作模式適合線路環(huán)網(wǎng)供電時(shí)在主環(huán)上作為分段、聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)使用。

4.1.2 電壓電流模式。在該模式下，控制器將執(zhí)行有壓合閘、失壓分閘。如果合閘到故障上，控制器將閉鎖有壓合閘。在失壓之前發(fā)生過(guò)流，控制器將閉鎖失壓分閘。有壓合閘、失壓分閘的延時(shí)時(shí)間均可單獨(dú)整定。該工作模式適合線路環(huán)網(wǎng)供電時(shí)在主環(huán)上作為分段開(kāi)關(guān)使用，可減少故障隔離的時(shí)間。

4.1.3 繼電保護(hù)模式。工作在該模式下，控制器實(shí)現(xiàn)10kV饋線保護(hù)功能，具有瞬時(shí)速斷、限時(shí)速斷、過(guò)電流、過(guò)負(fù)荷、零序接地、失壓保護(hù)及三相一次自動(dòng)重合閘功能，每種保護(hù)功能可單獨(dú)投退。當(dāng)開(kāi)關(guān)安裝的分支線上，與上級(jí)繼電保護(hù)可進(jìn)行電流時(shí)間配合時(shí)，控制器可選用該種工作模式。

4.1.4 看門狗模式。工作在該模式下，控制器將根據(jù)故障電流的大小及類型決定是跳閘還是閉鎖，此時(shí)控制器具有瞬時(shí)速斷、限時(shí)速斷、過(guò)電流、過(guò)負(fù)荷、零序接地、失壓保護(hù)及三相一次自動(dòng)重合閘功能，每種保護(hù)功能可單獨(dú)投退。對(duì)于相間保護(hù)，控制器將閉鎖并記憶，對(duì)于零序接地保護(hù)，控制器將發(fā)出跳閘命令。對(duì)于失壓保護(hù)，如果裝置記錄有相間保護(hù)發(fā)生，則直接跳閘，沒(méi)有記錄到相間保護(hù)發(fā)生，則失壓保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)開(kāi)關(guān)安裝的分支線上，與上級(jí)繼電保護(hù)已無(wú)法進(jìn)行電流時(shí)間配合時(shí)，控制器可選用該種工作模式隔離故障。

4.1.5 主站集中模式。工作在該模式下，控制器基本作為一臺(tái)測(cè)控裝置使用，仍然具有瞬時(shí)速斷、限時(shí)速斷、過(guò)電流、過(guò)負(fù)荷、零序接地、失壓保護(hù)功能，每種保護(hù)功能可單獨(dú)投退。但所有保護(hù)動(dòng)作后不發(fā)跳閘命令，只記錄故障情況將信息上傳至主站監(jiān)控系統(tǒng)，作為主站系統(tǒng)判斷故障區(qū)間的依據(jù)。該工作模式適用于通信及主站可靠性較高場(chǎng)合，可減少對(duì)系統(tǒng)的沖擊，快速實(shí)現(xiàn)故障區(qū)段的隔離及非故障區(qū)段的恢復(fù)供電。endprint

4.2 通信接口

控制器具有1路帶高速光電隔離的RS232/RS485、1路GPRS無(wú)線通信、1路10M/100M以太網(wǎng)（光口、電口可選）通信接口，采用IEC870-5-101/104通信協(xié)議，方便用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際通信情況進(jìn)行選擇。

4.3 控制器的使用要求

4.3.1 裝置元器件少，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

4.3.2 全量程、全工作溫度范圍內(nèi)電流、電壓通道的測(cè)量精度小于0.5%。

4.3.3 控制器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)間必須準(zhǔn)確，裝置能準(zhǔn)確記錄各種故障信息。

4.3.4 在外部電源消失后控制器可連續(xù)運(yùn)行5分鐘以上，確保為開(kāi)關(guān)提供一次分閘操作及故障分閘后將相關(guān)信息上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。

4.3.5 控制器應(yīng)人機(jī)接口良好，參數(shù)均以漢字的方式進(jìn)行顯示，現(xiàn)場(chǎng)整定調(diào)試要方便。

5 分界斷路器需要滿足的其他要求

（1）可檢測(cè)毫安級(jí)的線路零序電流及25倍額定值的相間短路電流，測(cè)控準(zhǔn)確、動(dòng)作靈敏；（2）同一規(guī)格產(chǎn)品可適用于不同中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式的電力配電系統(tǒng)；（3）工作電源（電壓互感器）內(nèi)置，成套設(shè)備整體免維護(hù)性高；（4）所有部件全密封，耐候性強(qiáng)，抗凝露性能好；（5）全航空插頭電氣連接，安裝投運(yùn)快捷、方便、正確、可靠；（6）控制器應(yīng)具有三級(jí)看門狗，外部專用看門狗芯片、CPU內(nèi)部獨(dú)立硬件看門狗和多種軟件看門狗，且不同看門狗之間相互進(jìn)行監(jiān)視，使控制器在任何情況下均不會(huì)死機(jī)。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)分界斷路器功能的分析及要求，不難看出，分界斷路器可以將故障隔離在出現(xiàn)故障的分支線路或末端線路上，保證了非故障線路的正常工作，減小了停電故障的范圍，方便修復(fù)故障，而且能及時(shí)將數(shù)據(jù)上傳，接受調(diào)度的指令，能夠在外部電源消失后控制器連續(xù)運(yùn)行5分鐘以上，確保為開(kāi)關(guān)提供一次分閘操作及故障分閘后將相關(guān)信息上傳至監(jiān)控系統(tǒng)，且控制器具有三級(jí)看門狗，使控制器在任何情況下均不會(huì)死機(jī)，從而大幅度提高配電網(wǎng)供電可靠性，低成本實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化功能。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：陳英明（1957-），男，廣東珠海人，廣東電網(wǎng)責(zé)任有限公司珠海供電局配電線路技師，電氣工程師，研究方向：供用電及管理。

（責(zé)任編輯：周 瓊）endprint