配網10kV線路故障狀態下的一鍵反孤島技術研究及應用

付小平，洪騁懷，王周虹，黃鎮

（國網浙江臺州供電公司，浙江臺州，318000）

0 引言

在電網停電檢修時，為了防止分布式光伏客戶向電網側反送電，堅決杜絕分布式光伏客戶孤島運行，要求在并網點必須安裝反孤島控制器，目前的反孤島控制器主要為欠壓保護器，欠壓保護器能夠在電網停電檢修或故障失壓時自動斷開分布式光伏客戶與電網的連接，達到反孤島的目的。為了確認反孤島控制器可靠動作，需要有人在電網停電檢修或故障失壓時快速到現場核實，以確保分布式電源確已從電網斷開，這樣費事費力，而且容易形成反送電的安全隱患【1】。

1 一鍵反孤島控制器原理

本控制器由4部分技術組成：

（1）電網側主線開關、分布式電源并網開關的分合位置實時監測技術

結合現有的配電自動化系統，研制并加裝開關位置遠程檢測模塊，實現配電室電壓總開關、高壓柜開關、T接點開關（環網柜、柱上開關）、變電站10kV出線開關位置的檢測【2】。

通過電壓互感器采集開關狀態信息，通過降壓AD轉換等手段轉換成數字量，數據處理單元通過對數字量的分析，經過數據傳輸裝置發送故障停電信息。

（2）基于“現場開關位置+SCADA系統”的分布式電源孤島精確判斷技術

帶通信功能的開關由SCADA系統提供，非通信功能的開關加裝自己研制的開關位置監測模塊，同時在母排加裝電壓監測裝置，三者結合，判斷電網是不是已經與配電室脫離，是不是已經形成分布式電網孤島【3】。

（3）基于無線通信的“一鍵反孤島控制器”

當判斷孤島形成，通過“一鍵反孤島控制器”，遠程給信號接收器下分閘命令，阻止孤島。

下圖是精準切負荷業務通道的示意圖，從左往右看，精準切負荷業務通道可分為6個部分，分別為用戶側設備、用戶側線纜、光電轉換器、通信傳輸通道、主站側線纜、主站側設備，如圖1所示。

圖1 精準切負荷業務通道

（4）信號接收器及其強制分并網點斷路器的技術

信號接收器，接收來自“一鍵反孤島控制器”的分閘命令，給并網點斷路器下分閘命令，并反饋分閘結果，一條命令分開一個臺區的全部分布式電源的斷路器【4】，如圖2所示。

圖2 一鍵反孤島控制器工作原理圖

對信號接收器的數據讀取成功率進行分析，并采用正交試驗法確認響應時間、數據訪問量（最大允許，非變量）、訪問間隔時間、接口并發鏈接的最佳值。

試驗因素：A響應時間，B訪問間隔時間，C數據訪問量，D接口并發連接數。

選用正交表 ：選用 L9（34）正交表，共做9次試驗，每個因素可選3個位級。

試驗方法：模擬對數據進行操作比對。

換因素、選位級，制定因素位級表，見表1。

表1 因素位級表

2 300 400 20 3 3 500 500 24 5

試驗結果見表2。

表2 試驗方案及試驗結果

根據試驗結果繪制出效應曲線圖，如圖3所示。

圖3 效應曲線圖

（1）直接看：6號試驗最好，結果為99.9%.因索值為A2B3C1D2。

（2）算一算：從位級之和看出最好的因素是：A2B3C1D2，從級差的大小看出因索重要程度的次序B→C→D→A。

（3）綜合評定： “直接看”與“算一算”結果一致，最優試驗結果是A2B3C1D2，即響應時間A=300（ms）；訪問間隔時間B=500（ms）；數據訪問量 C=16（條）；接口并發連接數 D=3（條）。

2 應用效果

2.1 有效性和安全性驗證

制作該控制器，并在單電源或雙電源雙變配電室進行安裝試驗，測試出分布式電源容量占比變壓器不同容量時的反孤島保證功能，驗證綜合一鍵反孤島控制器的有效性和安全性。

圖4 一鍵反孤島控制器實物

統計2021年5月12日至8月30日，4條10kV線路故障停電時，一鍵反孤島控制器的動作情況，如表1所示。

表1 一鍵反孤島控制器動作情況統計表

4 10kV博贍線 16.80% 78個 100%

2.2 社會效益

本文研制的控制器可以監測變電站10kV出線開關的分合閘狀態，和聯絡開關的分合閘狀態，若兩者都是斷開的，則調度員再調度系統中核對之后，按下一鍵反孤島控制器，就可以給該線路的所有并網開關發出無線跳閘命令，強制跳閘。故障消除后，再一鍵合上所有并網開關，省去人工去現場操作。

3 結語

本文當10kV線路無電時，如果并網點沒有跳開，形成孤島運行，則分布式電源向10kV線路反送電時，通過監測并網開關位置，并發送分閘命令，保證100%不形成孤島。具有3個創新點：（1）提出基于遠程法的反孤島控制策略，實現低壓臺區100%的反孤島功能；（2）提出基于“現場開關位置+SCADA系統”的分布式電源孤島精確判斷技術；（3）基于狀態監測技術，實現電網供電正常后自動恢復發電功能。