饋線自動化裝置故障動作分析及其在調度運行中的應用

潮州饒平供電局 鄭樂翔

饋線自動化裝置故障動作分析及其在調度運行中的應用

潮州饒平供電局 鄭樂翔

本文主要剖析饋線終端單元（FTU）在10kV配電網上分段及聯絡開關上所具備的特殊功能，經簡單邏輯形成饋線自動化裝置（DA），基于此對饋線自動化裝置故障動作原理及在調度運行中的應用情況進行分析。

饋線自動化裝置；故障動作；變電站

1. 關于10kV配電網開關功能的設置

上分段開關：

當前，10kV配電網上分段開關具備這幾個重要功能：（1）延時合閘，如果開關一端受電，那么FTU開啟繼電器計時X之后就會將開關閉合。（2）一端受電之后X時間之內內壓閉鎖合閘。如果在受電合閘之后，DTU開啟時間繼電器計時X之內，還會受到一次失壓，開關會動作跳閘，并且會閉鎖合閘。（3）受電合閘之后的Y時內失壓閉鎖合閘。如果在受電合閘之后，FTU啟動繼電計時Y之內同樣要再受次失壓，開關動作跳閘，同時還會閉鎖合閘。（4）瞬時低電壓閉鎖合閘。如果開關兩端瞬時低電壓，通常是小于額定電壓的30%，且持續15ms以上，FTU會發出指令讓開關跳閘，同時達成閉鎖合閘。（5）兩端電壓閉鎖合閘[1]。如果開關一端受電，那么FTU會啟動時間繼電器計時X之內，對另端電壓予以檢測，維持開關分閘，并為閉鎖合閘。

2. DA故障動作及其在調度運行中的應用

結合DA的應用情況，饋線開關單單設置一次重合閘，且動作時間設為5S。現對DA的故障類型進行系統分析，具體包括：

2.1 瞬時短路

倘若圖1內的M點出現瞬時短路，那么變電站CB1開關就會有跳閘動作，而S1～S3開關都會作出失壓動作跳閘。在5S時間之后，CB1會重合，通過S1～S3開關逐層進行延時合閘，最終恢復整個系統的供電。此外，聯絡開關L自一端失壓時，就開始進行XL計時，如果在XL時間內，并且通過檢測明確兩端都具有一定電壓，那么需要在XL計時復歸，對ZL時間予以確認，確保開關維持分閘狀態。

圖1 環形電網構造情況

2.2 永久性短路

從當前運行和日常維護情況看，DA永久性短路主要有這幾種情況：

（1）S1到L間出現故障。一是故障隔離，如果圖1的M點出現該類故障，那么變電站CB1開關會有跳閘動作，而S1～S3開關都會有失壓跳閘[2]。在5S之后，CB1會閉合，S1和S2則逐一進行延時合閘到具體故障點，如BCB1再次出現跳閘，那么S1會作出失壓跳閘動作，S2則會因隨之失壓，開關會動作調至，并且會閉鎖合閘，S3則會因為一端受壓之后就當即失壓，維持分閘狀態，且閉鎖合閘，所以使故障點得以有效隔離。二是，恢復供電，一方面在故障點之前線路恢復供電，因CB1閉合經S1、S2逐一延時合閘到故障點再完成跳閘的時間已超出了保護裝置合閘充電時間，CB1再閉合，經S1延時合閘到S2閉鎖合閘，進而對故障點之前的區段恢復供電。另一方面就是故障點之后線路恢復供電，L延時合閘，恢復到L～S3區段間的供電。

（2）CB1到S1間出現故障。該區段發生永久性短路，那么變電站CB1會跳閘，S1～S3都會作出失壓動作跳閘。在5S之后，CB1閉合閘動作失敗，S1會因為受電當即失壓，維持分閘且為閉鎖合閘，故障區段會即時被隔離。而L、S3、S2則會逐一進行延時合閘，對非故障區段恢復供電。

2.3 單相接地

把3個相對地單相互感器按照圖2方式連接，自二次側Y接繞組中選取任意兩相作柱上開關工作電源，工作電源選兩相目的就是為在整個網絡出現單相接地故障時，線電壓仍能穩定不變，工作電源電壓也穩定在220kV。自二次側開口三角型繞組選擇零序電壓3U0，在其存在大于設定參數與柱上開關合閘信號構成和門邏輯關系，就是FTU觸發信號，開關跳閘且閉鎖合閘。

圖2 相對地電壓互感器接線構造

（1）S1到L間出現單相接地。如果圖1中的M點出現單相接地故障，那么變電站的選線裝置會正確選線或者輪切明確故障饋線后，要進行以下處理：先要及時斷開CB1，該時S1～S3均會失壓斷開；然后合上CB1。如合上CB1和前次分閘的間隔較長時間，也就是CB1合閘和前次分閘所間隔時間和S1、S2的X延時合閘時間總和要比聯絡開關L在XL延時開啟時間和S3的X延時啟動時間的總和要大，那么L，S3會逐一延時合閘到單相接地點，而系統就會產生零序電壓3U0，S3短延時避開系統干擾后跳閘并且是閉鎖，待零序電壓完全消失之后，S2會因為受電后當即失壓，維持分閘狀態且是閉鎖合閘，如此使故障點得以隔離，先完成故障點之后區段的供電恢復操作[3]。而CB1合閘，經S1開關延時合閘到S2，后完成故障點之后區段供電恢復操作。

（2）CB1到S1間的單相接地。發生在該區段的單相接地，變電站的選線裝置會作出正確選線或者輪切動作后明確接地故障饋線之后，先要斷開CB1，這時S1～S3開關均會失壓斷開；然后，再閉合變CB1。如果CB1合閘和前次分閘間隔較長時間，也就是CB1合閘和前次分閘間隔時間要比L的XL延時啟動時間和S3、S2、S1的X延時啟動時間和要大時，L及S3、S2、S1已完成延時合閘到單相接地故障點，此時系統就會產生零序電壓3U0，S1短延時避開系統影響后跳閘且閉鎖，在完全消失后，先會恢復故障點后區段的段供電。而CB1合閘到單相接故障點時，系統零序電壓無法消失，再斷開CB1，故障點被隔離完成。

3. 結論

總而言之，DA裝置的投入應用，有效提升看配電網的供電安全性和可靠性，裝備該裝置的各10kV分段開關間獨立運行，不需借助通信，提升了設備運行效率，有效節省了運行成本。在實際應用中，如DA裝置發生故障，供電企業必須負責，并及時報告到技術部門進行處理，根據故障實際類型采取有效方法，確保DA裝置安全、穩定運行。

[1]胡年平,陳東.在高可靠性示范區饋線自動化方案的實施[J].供用電,2012,01:37-39.

[2]葛樹國,沈家新.10kV配電網饋線自動化系統控制技術分析及應用[J].電網與清潔能源,2012,08:29-34.