1、文章編號(hào)：1004-289X(2018)01-0096-04新型配電網(wǎng)綜合故障隔離裝置在農(nóng)配網(wǎng)中改進(jìn)越級(jí)跳閘的應(yīng)用儲(chǔ)著剛(國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司潛山縣供電公司，安徽潛山246300)摘要：當(dāng)前的很多農(nóng)配網(wǎng)存在著配電線路長(zhǎng)，覆蓋面積廣，線路故障多發(fā)等問(wèn)題，一旦線路發(fā)生故障，容易引發(fā)變電站越級(jí)跳閘，造成全線路停電，查找故障時(shí)需要全線路巡查，巡線工作量大，查找故障時(shí)間長(zhǎng)，造成停電范圍大、停電時(shí)間長(zhǎng)，供電可靠性降低。為了解決這些問(wèn)題，本文提出了斷路器、供電單元、測(cè)量單元和控制單元的集成設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)了一種新型10kV配電網(wǎng)綜合故障隔離裝置，并配置配電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)配電線路在線監(jiān)測(cè)，在故障發(fā)生時(shí)能迅速隔

2、離，降低變電站開(kāi)關(guān)跳閘率。關(guān)鍵詞：農(nóng)配網(wǎng)；綜合故障隔離裝置；故障隔離中圖分類(lèi)號(hào):TM72文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:BApplicationoftheSyntheticFailureIsolatedPlantoftheNewTypeDistributionNetworkinLmprovedBypussingTripforRuralPowerDistributionCHUZhu-gang(QiansunPowerSupplyBureauofAnhuiElectricPowerCompany,Qiansan246300,China)Abstract:Theintegrateddesignofthecircuitb

3、reake,powersupplyunit,measurementsubsystemandcontrolunitisproposedinthepaper.Developanewtypeofsyntheticfailureisolatedplantof10kVdistributionnetworkanddisposethenetworkrunningmonitoringsystem,achievingdistributionlineonlinecontrol.Whenthetroubletakesplace,itcanbequizklyisolatedandcancutdownswitchtri

4、prateofthetransformersubstation.KeyWords:ruraldistributionnetwork；syntheticfailuneisolatedplant;failureisolation1引言隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛快發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步,科學(xué)技術(shù)和信息化水平的提升，人們生活水平的不斷提高，電力用戶(hù)對(duì)供電可靠性和電能質(zhì)量的要求也不斷提高。因此，依托現(xiàn)代信息、通信和控制技術(shù)來(lái)提高智能電網(wǎng)的水平是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。為了實(shí)現(xiàn)減少越級(jí)跳閘、最小化故障停電范圍、縮短停電時(shí)間的目標(biāo)，本文提出一種新型10kV配電網(wǎng)綜合故障隔離裝置。此裝置能夠解決現(xiàn)有通用斷路器戶(hù)外工作電源技術(shù)問(wèn)題,準(zhǔn)

5、確檢測(cè)單相接地故障點(diǎn)，實(shí)時(shí)在線檢測(cè)配網(wǎng)開(kāi)關(guān)的運(yùn)行工況(電流、電壓、閉/合狀態(tài)、故障情況)，使管理人員可在線獲取線路運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)以及線路故障情況下故障區(qū)段的判定和解除，同時(shí)，通過(guò)設(shè)置合理的保護(hù)定值，可以減少配電網(wǎng)的跳閘，提高供電的可靠性和質(zhì)量。2綜合故障隔離裝置的構(gòu)成2.1綜合故障隔離設(shè)備產(chǎn)品組成在現(xiàn)有配電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化與信息化，投運(yùn)的斷路器主要是基于普通真空斷路器,需安裝電源模塊(主要在電磁變壓器和太陽(yáng)能電池板)、電流互感器、自動(dòng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備接口等,涉及的設(shè)備數(shù)量比較復(fù)雜,組織協(xié)調(diào)難度大,導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)安裝工程量大。為了解決這種問(wèn)題，設(shè)計(jì)了斷路器本體、能量接收單元、測(cè)量單元和前端采集裝置的一體化設(shè)

6、計(jì)方案?；赯W-32型斷路器進(jìn)行開(kāi)發(fā),在原有基礎(chǔ)上延長(zhǎng)底座,并且在延長(zhǎng)的底座上端加裝能量接收單元，以及信號(hào)分析單元，信號(hào)分析單元通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電纜和前端采集裝置相連接。結(jié)構(gòu)如圖1所示。信號(hào)分析單元隔離開(kāi)關(guān)斷路器本體圖1配電網(wǎng)綜合故障隔離設(shè)備結(jié)構(gòu)圖配電網(wǎng)綜合故障隔離設(shè)備是由能量接收單元、信號(hào)分析單元、柱上斷路器和信號(hào)采集單元4部分構(gòu)成。2.2網(wǎng)運(yùn)行管理系統(tǒng)組成及功能2.2.1系統(tǒng)組成及結(jié)構(gòu)配網(wǎng)運(yùn)行管理系統(tǒng)由三部分組成： FTU主站系統(tǒng)（容量5000點(diǎn)，可擴(kuò)容） GPRS通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。TASCI據(jù)中心全國(guó)各地市.MWTAS客戶(hù)端饋3黯制命反向七收務(wù)器I；數(shù)抓接人；交挑機(jī)數(shù)據(jù)修入?yún)^(qū)圖2系

7、統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖移勸核心APNWHh器一一APN!據(jù)采集區(qū)路由器IPS入侵防梆系統(tǒng)無(wú)戲散徂防火堵J采*交換機(jī)無(wú)線數(shù)推采槊區(qū)前置朦務(wù)燃敬州常發(fā)散據(jù)好左一曜務(wù)器nSt交換機(jī)全國(guó)各地市、縣局TAS功能子站救炒服務(wù)器I網(wǎng)烙均戍用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)I敬據(jù)牲發(fā)IX角設(shè)備一-眼.務(wù)眼備容2.2.2系統(tǒng)主要功能故障判斷，根據(jù)前端裝置采集的故障信息，快速判斷故障區(qū)段；故障隔離，短路故障,實(shí)時(shí)故障隔離，減少越級(jí)跳閘；故障報(bào)警,通過(guò)故障推圖、聲光報(bào)警、告警短信等方式,迅速將故障信息上報(bào)；運(yùn)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)荷電流、線路電壓、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等運(yùn)行量；運(yùn)行異常立刻告警，過(guò)載，缺相運(yùn)行，三相不平衡,限位報(bào)警等；主站開(kāi)通遠(yuǎn)程調(diào)整保護(hù)設(shè)定值,包

8、括速斷定值（I段保護(hù)）、過(guò)流定值（II段保護(hù)）、零序定值等功能。3保護(hù)定值整定隨著各地配電自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)施,FTU逐漸取代涌流控制器，實(shí)現(xiàn)線路斷路器的短路保護(hù)功能。FTU相比于涌流控制器有兩個(gè)顯著優(yōu)勢(shì):首先,FTU叮以在允許范圍內(nèi)任意設(shè)置保護(hù)參數(shù),解決了涌流控制器參數(shù)設(shè)置不能連續(xù)調(diào)節(jié)的問(wèn)題;其次,FTU時(shí)以在線路帶電運(yùn)行的情況下，遠(yuǎn)方設(shè)定保護(hù)參數(shù),解決了涌流控制器參數(shù)調(diào)整困難的問(wèn)題。FTU的出現(xiàn)，為變電站出線保護(hù)和線路斷路器保護(hù)之間的配合提供了很好的條件，我們?cè)谶@個(gè)基礎(chǔ)上，可以針對(duì)線路的實(shí)際運(yùn)行情況，制定適合農(nóng)村配電網(wǎng)的保護(hù)整定方法。城郊及農(nóng)村10kV配網(wǎng)線路主要是設(shè)計(jì)為架空線路,具有幾個(gè)顯著

9、的特點(diǎn):一是線路長(zhǎng),覆蓋面廣，地形復(fù)雜;二是普遍導(dǎo)線較細(xì)，線路電阻較大；三是線路分段較少。圖3中展示的是一個(gè)典型的農(nóng)村配電網(wǎng)結(jié)構(gòu),該配電線路在干線上安裝了2臺(tái)斷路器，支線1I：安裝了2臺(tái)斷路器，支線2上安裝了1臺(tái)斷路器。這些斷路器全部安裝了FTU,并且FTL可以通過(guò)GPRS通訊方式與配電自動(dòng)化后臺(tái)進(jìn)行通訊。下面我們結(jié)合上圖中的配電線路,介紹一下農(nóng)村配電網(wǎng)的保護(hù)整定原則：原則1:基于拓?fù)潢P(guān)系的保護(hù)分級(jí)。配電線路的保護(hù)整定，必須要考慮變電站出線保護(hù)，將它和線路斷路器保護(hù)綜合考慮，可以認(rèn)為變電站出線保護(hù)為第一級(jí)。線路斷路器保護(hù)可以按照干線和支線分級(jí)，例如干線為第二級(jí)，支線為第三級(jí)，這種分級(jí)方法簡(jiǎn)單明

10、了，但在實(shí)際應(yīng)用中可能會(huì)導(dǎo)致定值設(shè)置時(shí)的不合理。我們按照線路斷路器的拓?fù)潢P(guān)系分級(jí)，以變電站為源i'j點(diǎn)向下搜索，使用廣度優(yōu)先搜索,可以得到以下結(jié)果:變電站出線保護(hù)為第一級(jí),oi#斷路蒞保護(hù)為第二級(jí),02#、（）3粗）5#斷路器保護(hù)為第三級(jí),04#斷路器保護(hù)為第4級(jí)。I支線205#斷捋器線（）i#斷路器T變電站|1慧琴1I02#斷路器03#斷路器|04#斷阱器支線J圖3典型配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖原則2:以時(shí)延級(jí)差配合為主，定值級(jí)差配合為輔。線路斷路器保護(hù)分為速斷保護(hù)和過(guò)流保護(hù)兩級(jí),他們分別對(duì)應(yīng)變電站出線保護(hù)的1段和III段。因?yàn)槌鼍€保護(hù)1段的時(shí)延為Os,所以線路斷路器的速斷保護(hù)時(shí)延只能為Os,并I

11、I在定值上要小于出線保護(hù)I段的定值才有配合的町能。出線保護(hù)HI段的時(shí)延一般為0.6Is,線路斷路器的過(guò)流保護(hù)可以在時(shí)延和定值兩方面和出線保護(hù)形成配合。在線路上發(fā)生短路故障的時(shí)候,我flJ希望故障點(diǎn)前端最近的一個(gè)斷路器跳開(kāi)，其余斷路器不動(dòng)作，以控制故障的影響在一個(gè)最小范圍內(nèi)。如上圖在支線1末端上發(fā)生短路故障，我們希望12#斷路器跳開(kāi)，其余斷路器不動(dòng)作。但實(shí)際上可能有兩種情況：（1）速斷故障。當(dāng)短路電流超過(guò)出線過(guò)流I段（速斷）定值時(shí)，出線斷路器會(huì)跳開(kāi),01#、02#、03#、05#斷路器也會(huì)跳開(kāi)，這時(shí)如果變電站有重合閘設(shè)置，則可以重合閘成功，恢復(fù)線路01#斷路器之前的供電。干線、支線2及支線1中0

12、4#斷路器之前的供電需要人工恢復(fù)。在變電站出線保護(hù)1段的時(shí)延不增加之前,對(duì)于此類(lèi)故障，雖然配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)可以準(zhǔn)確判定故障區(qū)段，但仍會(huì)造成非故障區(qū)段的短時(shí)停電。（2）過(guò)流故障。當(dāng)短路電流不超過(guò)出線過(guò)流I段（速斷）定值時(shí)，出線斷路器和01#、03#、04#斷路器中時(shí)延最小的一個(gè)會(huì)跳開(kāi)，如果我們可以合理的設(shè)置斷路器保護(hù)的時(shí)延，就可以保證04#斷路器跳開(kāi)而其他斷路器不動(dòng)作，準(zhǔn)確判定故障區(qū)段的同時(shí)將故障的影響控制在最小范圍內(nèi)。如果只按照干線和支線兩級(jí)設(shè)置時(shí)延，則干線上01#.02#斷路器的時(shí)延是相同的，支線1上03#斷路器和04#斷路器的時(shí)延也是相同的，這就可能會(huì)出現(xiàn)越級(jí)跳閘的問(wèn)題。此次故障發(fā)生后，可能

13、03#斷路器會(huì)先于04#斷路器跳閘,如果04#斷路器未跳閘，配電自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)判斷故障區(qū)段在03#斷路器和04#斷路器之間，與實(shí)際故障區(qū)段不符。如果按照拓?fù)潢P(guān)系分級(jí)設(shè)置時(shí)延,04#斷路器延時(shí)小于03#斷路器延時(shí)，則可以保證04#斷路器先跳閘，準(zhǔn)確判斷故障區(qū)段。下面以前文所述的典型農(nóng)村配電網(wǎng)為例，進(jìn)行配電網(wǎng)保護(hù)的整定。表1變電站定值表序號(hào)名稱(chēng)速斷定值速斷時(shí)延過(guò)流定值過(guò)流時(shí)延保護(hù)級(jí)別1變電站出線保護(hù)»|.|0msillIII12（）1#斷路器保護(hù)【01.1OinsL)0+2Ai2302#斷路器保護(hù)1()2.10ms*02.in£0+A/3403#斷路器保護(hù)1.1.1()

14、mshi.1113505#斷路器保護(hù)1()3.10ms1()3,III'036（）4#斷路器保護(hù)hi.10mshi.1114）4表1中，變電站出線保護(hù)的所有參數(shù)由變電站設(shè)置。線路斷路器的速斷保護(hù)定值按照躲開(kāi)線路最大勵(lì)磁涌流并且小于上一級(jí)速斷保護(hù)定值來(lái)整定：A./=Ax式中,/“一諸斷路器的速斷保護(hù)定值；站一可靠系數(shù)，取1.1-1.5；/頑一i#斷路器處的最大勵(lì)磁電流。每一臺(tái)斷路器與緊鄰它的上一級(jí)斷路器之間的速斷保護(hù)定值之差至少為/（級(jí)差電流），以確保不會(huì)因電流測(cè)量精度的原因越級(jí)跳閘。過(guò)流保護(hù)定值按照躲開(kāi)線路最大負(fù)荷電流并且小于上一級(jí)過(guò)流保護(hù)定值來(lái)整定：根據(jù)最大負(fù)載電流調(diào)整過(guò)流保護(hù)設(shè)定值

15、,并且小于上一級(jí)過(guò)流保護(hù)定值來(lái)整定：匕m=&xK即xIimax式中：4,in，#斷路器的過(guò)流保護(hù)定值；匕靠系數(shù)，取1.1-1.5；自啟動(dòng)系數(shù)，取13；Lgi#斷路器處的最大負(fù)荷。每一臺(tái)斷路器與緊鄰它的上一級(jí)斷路器之間的過(guò)流保護(hù)定值之差至少為】(級(jí)差電流)，以確保不會(huì)因電流測(cè)量精度的原因越級(jí)跳閘。因?yàn)檗r(nóng)村配電網(wǎng)線路情況復(fù)雜，導(dǎo)線的老化問(wèn)題也比較嚴(yán)重，導(dǎo)致在實(shí)際工作中很難得到準(zhǔn)確的線路阻抗。所以,線路短路電流的準(zhǔn)確計(jì)算難度很大，我們很可能無(wú)法整定出理想的保護(hù)定值級(jí)差配合。這也就是為什么農(nóng)村配電網(wǎng)的保護(hù)整定要以時(shí)延級(jí)差配合為主,定值級(jí)差配合為輔。只有在變電站出線保護(hù)I段的時(shí)延增加的前提下,才

16、能給線路斷路器的速斷保護(hù)時(shí)延留下級(jí)差配合的空間。因此，在線路上報(bào)速斷故障時(shí),通過(guò)有效的保護(hù)設(shè)置，可以準(zhǔn)確地確定故障區(qū)段并且把故障控制在最低范圍內(nèi)，以避免發(fā)生越級(jí)跳閘。4新型配電網(wǎng)綜合故障隔離裝置的應(yīng)用情況由于潛山縣地形條件復(fù)雜，老舊線路多，造成線路故障多發(fā),2015全年共發(fā)生越級(jí)跳閘25次，如下圖藍(lán)色曲線所示,故障高發(fā)季節(jié)集中在7、8月份。安裝新型配電網(wǎng)綜合故障隔離裝置和實(shí)施TAS監(jiān)控系統(tǒng)后,有效將故障隔離在區(qū)域范圍內(nèi)，同期相比越級(jí)跳閘次數(shù)減小為3次，全線停電次數(shù)顯著降低,如下圖紅色曲線所示。5結(jié)論新型配電網(wǎng)綜合故障隔離裝置與配網(wǎng)線路巡檢終端應(yīng)用,系統(tǒng)效用明顯，為提高配電網(wǎng)管理水平和智能電網(wǎng)實(shí)

17、施奠定了良好基礎(chǔ)。,本文介紹了一種新型配電網(wǎng)綜合故障隔離設(shè)備,該設(shè)備的最重要的特征為一體化設(shè)計(jì)，這既包括一次、二次設(shè)備的一體化安裝，也包括測(cè)量、保護(hù)、故障選線等多項(xiàng)功能的一體化集成。此類(lèi)設(shè)備在電網(wǎng)中的應(yīng)用表明,該設(shè)備具有對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的功能,并能對(duì)配電網(wǎng)故障情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)生故障后立即隔離、研判，給線路運(yùn)維人員提供了可靠的告判，給線路運(yùn)維人員提供了可靠的告信息，縮小故障范圍,提高了工作人員效率，降低了運(yùn)維成本,避免電網(wǎng)事故發(fā)生，提高供電可靠性。圖4TAS系統(tǒng)投運(yùn)前后越級(jí)跳閘次數(shù)對(duì)比圖參考文獻(xiàn)劉健,倪建立，鄧永輝.配電自動(dòng)化系統(tǒng)M.2版.北京.中國(guó)水利水電出版社,2003.1 龔靜.配電網(wǎng)綜合自動(dòng)化技術(shù)M.北京.機(jī)械工業(yè)出版社,2011.2 唐說(shuō)，趙云軍.農(nóng)村電網(wǎng)智能化建設(shè)的思考J.電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào),2010,25(4):31-36.3 何永貴，尹健.農(nóng)網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)方案J.電力科學(xué)與工程，2008,24(3):27-30.收福日期：2017-04-26作者簡(jiǎn)介:儲(chǔ)著剛,國(guó)網(wǎng)潛山縣供電公司運(yùn)檢部主任。(上接第95頁(yè))參考文獻(xiàn)1M.Heathcote.TheJ&PtransfonnerbookM.Burlington:Newnes,2007.2 王曉瞥.變壓器故障與監(jiān)測(cè)M.北京：機(jī)