配網(wǎng)調(diào)度自動化自愈系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

摘 要：針對配網(wǎng)調(diào)度現(xiàn)狀進行相應需求分析并提出配置方案，著重研究和設計了配網(wǎng)自愈系統(tǒng)。使用配網(wǎng)自愈系統(tǒng)可以減少故障處理時調(diào)度員等候操作人員到達現(xiàn)場浪費的時間，由主站控制分段開關及環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡開關，實現(xiàn)故障上、下游恢復供電，最終達到快速、準確處理故障，減少用戶故障停電時間，提高線路供電可靠性的目的。

關鍵詞：配網(wǎng)調(diào)度自動化；配網(wǎng)自愈系統(tǒng)；保護配置

中圖分類號：TM734? 文獻標志碼：A? 文章編號：1671-0797（2023）09-0015-04

DOI：10.10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2023.09.005

0? ? 引言

觀察配網(wǎng)調(diào)度員日常操作可以發(fā)現(xiàn)，當前調(diào)度員的工作效率無法滿足現(xiàn)有工作量需求；進一步研究得出其原因，并針對該原因提出和設計了配網(wǎng)自愈系統(tǒng)，以減輕調(diào)度員的工作量，提高調(diào)度員的工作效率。

1? ? 應用系統(tǒng)需求背景

隨著電網(wǎng)企業(yè)轉型改革，提升客戶用電服務水平成為企業(yè)的重要經(jīng)營目標，而配網(wǎng)線路停電次數(shù)多，停送電操作時間長，延時送電率高，嚴重制約了客戶服務質(zhì)量的提升。利用配電自動化系統(tǒng)或終端，可以監(jiān)視配電線路的運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)線路故障，診斷出故障區(qū)間并將故障區(qū)間隔離，自動恢復對非故障區(qū)間的供電。鑒于此，本文主要研究了不同類型線路之間開關保護定值配合與自愈的實現(xiàn)方式[1]。

2? ? 具體實施

電壓-時間型負荷開關：在分閘位置有明顯可見斷開點，帶有簡單滅弧裝置，能夠關合和開斷負荷電流及過載電流，不能開斷短路電流。靠配套配網(wǎng)自動化終端與變電站出線斷路器保護、重合閘配合，依靠配網(wǎng)自動化終端自身電壓-時間邏輯判斷功能實現(xiàn)故障隔離和非故障區(qū)間的供電恢復。

X時限（TX）：對分段用開關，X時限為開關單側來電后開關合閘的時延；對聯(lián)絡用開關，X時限為在開關兩側有電壓、分閘狀態(tài)下，單側失壓后合閘的時延。

Y時限（TY）：合閘確認（故障檢測）時間，開關合閘后未超過Y時限的時間內(nèi)又失壓，則該開關分閘被閉鎖在分閘狀態(tài)。

Z時限（TZ）：失壓分閘延時，即失壓后開關自動分閘的時延。

電壓-電流型負荷開關：在電壓-時間型負荷開關的基礎上，結合故障電流復合判據(jù)實現(xiàn)故障隔離和非故障區(qū)的快速恢復供電。主要技術參數(shù)與電壓-時間型負荷開關相同，但多了閉鎖分閘功能。

具備自愈能力：發(fā)生站外永久故障時，線路具備隔離故障區(qū)域并恢復部分或全部恢復非故障區(qū)域供電的能力，不包括單個配電房或單臺配變通過備自投裝置恢復供電（瞬時故障重合成功不屬于永久故障，不納入計算）。

永久故障：線路跳閘重合不成功、線路跳閘無重合、單相接地故障時手動斷開線路、線路跳閘重合成功且自動化開關隔離故障。

切實執(zhí)行省公司配網(wǎng)規(guī)劃技術指導原則關于配網(wǎng)自動化的整體原則和技術路線，充分發(fā)揮饋線自動化快速隔離故障作用，在就地饋線自動化模式實現(xiàn)部分非故障區(qū)域自動恢復供電的基礎上，通過主站智能分析實施遙控恢復非故障段聯(lián)絡轉供，實現(xiàn)全部非故障區(qū)域恢復供電，達到最大化自愈目標。

3? ? 配網(wǎng)保護配置原則

3.1? ? 配置原則

（1）變電站出線開關投入二次重合閘；配電線路主干線所有分段自動化斷路器退出保護，投入電壓-電流型自動化邏輯功能（變電站10 kV接地系統(tǒng)采用消弧選線跳閘方式時退出檢測“故障電流”功能）。

（2）分支線第一級自動化斷路器投入保護功能，投入二次重合閘，其余分支線自動化斷路器退出保護功能，按主干線自動化邏輯原則整定。

（3）聯(lián)絡自動化斷路器退出保護和自動化邏輯功能，保留三遙功能。

（4）與專變用戶分界的公用開關（看門狗）：投入保護功能，退出重合閘。

（5）主干線及分支線中途涌流控制器保護功能全部退出，架空線路保護和自動化邏輯投退原則示例如圖1所示。

（6）整定原則按《江門電網(wǎng)配網(wǎng)保護整定計算工作手冊》執(zhí)行。

“具備自愈能力”定義：發(fā)生站外永久故障時，線路具備隔離故障區(qū)域并恢復部分或全部非故障區(qū)域供電的能力，不包括單個配電房或單臺配變通過備自投裝置恢復供電（瞬時故障重合成功不屬于永久故障，不納入計算）；主干線故障通過變電站出線保護結合饋線自動化分段開關動作實現(xiàn)對故障區(qū)域進行隔離，并自動恢復前段非故障區(qū)域供電，前期通過主站提供轉供策略，當值調(diào)度人工遙控分段開關和聯(lián)絡開關，在15 min內(nèi)對故障后段非故障區(qū)域通過聯(lián)絡線轉供，后期通過主站智能分析制定轉供策略并遙控實施在分鐘級恢復故障后段供電；分支線故障通過第一級自動化斷路器保護結合后段分支線自動化分段開關動作對故障區(qū)域進行隔離，并自動恢復前段非故障區(qū)域供電。

3.2? ? 自愈功能整定

圖2所示為變電站A某10 kV饋線配網(wǎng)接線圖，變電站開關CB投入二次重合閘，分支線12為重要分支線，分支線11、13為一般分支線。

（1）變電站開關CB投入二次重合功能；主干線開關FB1、FB2投入自動化邏輯；聯(lián)絡開關LB退出保護及自動化邏輯；分支線第一級開關ZB11、ZB21、ZB31投入保護功能，投入二次重合閘；其他分支線開關ZB12、ZB13、ZB22投入自動化邏輯；用戶分界開關KG投入保護，退出重合閘。

（2）變電站開關CB定值按速斷0.3 s，相過流、零序過流0.6 s，一次重合9 s，二次重合65 s，二次重合閉鎖1 s，二次重合充電65 s，后加速0.1 s整定。

（3）分支線第一級開關ZB11、ZB21、ZB31定值按速斷0.1 s，相過流、零序過流0.35 s，一次重合12 s，二次重合60 s，二次重合閉鎖2 s，二次重合充電65 s整定，退出后加速。

（4）主干線上全部自動化開關有壓合閘延時TX取7 s，對于分支線裝設的自動化開關，按主干線、重要分支線、普通分支線的優(yōu)先順序原則整定，分支線12為重要分支線，當變電站CB斷路器重合后線路電壓恢復，此時各級自動化開關的得電合閘動作順序為：FB1→FB2→ZB22→ZB12→ZB13。

（5）用戶分界開關KG定值按速斷0 s，相過流、零序過流0.2 s整定。

3.3? ? 自愈功能實現(xiàn)

由于自愈功能依靠線路中途自動化開關實現(xiàn)，自愈時間與線路中途自動化開關數(shù)量息息相關。為平衡自愈效率和復電用戶數(shù)量，規(guī)定每一條線路上面最多安裝三個自動化開關。

（1）電壓-電流型饋線自動化故障隔離過程如圖3所示（瞬時故障）。

1）瞬時故障發(fā)生；

2）CB1保護動作分閘；

3）FS1、FS2、FS3經(jīng)失壓分閘延時TZ分閘（8 s）；

4）CB1一次重合閘動作合閘（9 s）；

5）FS1經(jīng)有壓合閘延時TX合閘（7 s）；

6）FS2經(jīng)有壓合閘延時TX合閘（7 s）；

7）FS3經(jīng)有壓合閘延時TX合閘（7 s），全部供電恢復。

（2）電壓-電流型饋線自動化故障隔離過程如圖4所示（永久故障）。

1）永久故障發(fā)生；

2）CB1保護動作分閘（速斷0.3 s，過流0.6 s）；

3）FS1、FS2、FS3經(jīng)失壓分閘延時TZ分閘（8 s）；

4）CB1一次重合閘動作合閘（9 s）；

5）FS1經(jīng)有壓合閘延時TX合閘（7 s）；

6）FS2經(jīng)有壓合閘延時TX合閘（7 s）；

7）CB1保護動作分閘（速斷0.3 s，過流0.6 s）；

8）FS2檢測到有壓又瞬時失壓且有故障電流閉鎖在分閘狀態(tài)不再合閘，F(xiàn)S3檢測到殘壓（無壓狀態(tài)下電壓出現(xiàn)又消失）閉鎖在分閘狀態(tài)不再合閘，F(xiàn)S1經(jīng)失壓分閘延時TZ分閘（8 s）；

9）CB1二次重合閘動作（60 s）；

10）FS1經(jīng)有壓合閘延時TX合閘（7 s）；

11）LS經(jīng)單側失壓合閘延時合閘。

注：聯(lián)絡開關保護功能不投，為防止線路停電時聯(lián)絡開關自動合閘對停電線路反送電，容易造成人身觸電事故，故退出自動化邏輯功能。

4? ? 重合閘退出原則

（1）配網(wǎng)調(diào)度負責主線變電站側重合閘管理和操作，操作完成后告知配電運行單位。

（2）配電運行單位負責分支線路的分段開關重合閘管理和操作。

（3）涉及分支線的帶電作業(yè)，配電運行單位必須確認主線變電站側重合閘已退出，并退出各電源側分支線分段開關重合閘后，方可許可帶電作業(yè)開工。如果開關冷備用/檢修轉熱備用/運行操作前不退出開關合閘壓板，可能出現(xiàn)帶負荷合刀閘誤操作風險，極大威脅操作人員人身安全。

正確的停電操作順序應為[2]：

1）開關具備遙控功能：①遙控斷開開關；②將開關切換至就地操作模式；③退出開關合閘壓板；④將開關由熱備用轉冷備用/檢修。

2）開關不具備遙控功能：①將開關切換至就地操作模式；②退出開關合閘壓板；③將開關由運行轉冷備用/檢修。

送電操作順序相反：

1）開關具備遙控功能：①檢查開關已切換至就地操作模式并檢查開關合閘壓板在“退出”位置；②將開關由冷備用/檢修轉熱備用；③投入開關合閘壓板；④將開關切換至遠方操作模式；⑤遙控合上開關。

2）開關不具備遙控功能：①檢查開關已切換至就地操作模式并檢查開關合閘壓板在“退出”位置；②將開關由冷備用/檢修轉運行；③投入開關合閘壓板；④將開關切換至遠方操作模式。

在配網(wǎng)自愈系統(tǒng)上，通過保護定值整定的更改，使不同開關配合動作，充分發(fā)揮饋線自動化快速隔離故障作用，在就地饋線自動化模式實現(xiàn)部分非故障區(qū)域自動恢復供電的基礎上，通過主站智能分析實施遙控恢復非故障段聯(lián)絡轉供，實現(xiàn)全部非故障區(qū)域恢復供電，達到最大化自愈目標[3]。

5? ? 結語

下一步將繼續(xù)開發(fā)和優(yōu)化更高級的配網(wǎng)自動化支持應用系統(tǒng)，實現(xiàn)自動發(fā)令功能，調(diào)度員可以“一鍵下令”，操作完成后自動復令。調(diào)度員的精力可以更加集中于故障判斷和故障流程處理，使系統(tǒng)運行更加智能，故障查找、隔離更快，用戶停電時戶數(shù)更少，用戶滿意度更高。遠期將結合電源智能化建設，使電網(wǎng)調(diào)度更加智能化、自動化，為構建江門智能化能源互聯(lián)網(wǎng)打好基礎。

[參考文獻]

[1] 廣東電網(wǎng)有限責任公司江門供電局.廣東電網(wǎng)有限責任公司江門供電局配網(wǎng)自動化開關操作指引[Z]，2019.

[2] 江門供電局系統(tǒng)運行部.江門供電局配網(wǎng)線路自愈提升方案[Z]，2018.

[3] 黃志龍，邱家駒.配網(wǎng)SCADA和GIS功能的集成[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報，2000，12（4）：36-41.

收稿日期：2023-02-09

作者簡介：馮健聰（1989—），男，廣東鶴山人，碩士研究生，電氣工程師，研究方向：電力系統(tǒng)調(diào)度。