(广州普瑞电力控制系统设备有限公司)
摘要：随着中国社会的快速发展，用户对供电可靠性的要求也越来越提高，原有的馈线自动化保护无法完全满足现有对高停电可靠性的要求。FA001是基于GOOSE通讯的智能分布式保护为主体，再结合光纤差动保护，实现零秒故障区间定位和隔离，快速恢复供电的配网自动化解决方案。
关键词：智能分布式、GOOSE、光纤差动、故障隔离、恢复供电
1.引言
2015年7月31日，国家能源局印发《配电网建设改造行动计划》，提出开展城市配电网供电可靠性提升行动，要求到2020年建成20个示范区，供电可靠率不低于99.999%，达到国际同类城市领先水平。深圳供电局结合多次现场分析，系统制定《2018年至2020年客户停电时间管理提升行动方案》，在这份方案中，“以‘零停电’为目标，打造世界一流电网”是核心目标。
现有配网自动化系统中传统配电终端的动作原理是通过检测单个目的一次开关的电压、电流，依据设定好的保护延时进行保护动作，依靠变电站的重合闸进行故障定位和隔离。这种方式对电网设备造成二次冲击，而且停电范围广，隔离故障时间在分钟级别，而且通常恢复供电在需要人工现场参与，时间在小时级别。
本文重点进行介绍FA001智能分布式解决方案的保护原理以及该方案在深圳供电局某分局的具体应用，以实现深圳供电局的线路更短的停电时间:（3h→2min）；实现更高的供电可靠性:（99.96% →99.99%）；实现更短的故障定位时间:（1h→0.5min）。
2.FA001方案的关键原理和技术
2.1.原理
随着配网的不断发展和投资的加大，将主网中应用十分成熟的IEC61850的GOOSE对等通讯技术和光纤差动保护应用到配网中来。
GOOSE对等通讯技术特点：
(1)快速：采用光纤以太网或者双绞线通讯速率可1000兆，采用对等式通讯，并通过订阅的方式获取其他终端的信息。
(2)可靠性：GOOSE应用层协议中包含数据有效性检查
(3)标准化：IEC61850是电力自动化中唯一的全球通用标准。
光纤差动保护主要技术特点：
(1)安全性和可靠性：差动保护是基于基尔霍夫电流定律的纵联电流差动保护，是目前为止最为完善的继电保护原理。
(2)距离远：有两个100M光纤以太网接口作为线路电流差动保护的通信接口，最远可达80公里。
(3)高精度时钟同步：采用1588时钟同步技术，同步误差达到纳秒级。
(4)保护速度：电流在四倍的最小相元件启动值时，动作时间约为一个周波。
2.2.FA001方案的装置配置
图1关键设备
T861负责完成网关+光纤环网交换机+站内数据采集以及转发功能；S751-LC与上下级进出线的S751-LC通过独立的光纤通道完成光纤差动保护，通过100M以太网与站外内S751完成智能分布式功能以及数据上送至T861。S751-FP通过100M以太网与站外内S751完成智能分布式功能以及数据上送至T861，具体网络结构示意见下图。
图2单个户外开关箱网络拓扑示意
2.3.现场系统设计方案
在现有线路上新建6个户外开关箱，将A变电站出线和B变电站出线组成环网线路，其中4号户外开关箱为开环点，具备网络备自投功能。
图3 系统设计
实际现场接线图见下图：
图5 现场实际安装图
3.现场模拟试验
3.1.模拟试验方案
在成套设备已经安装完成后，为了检验设备能否满足用户的需求以及设备是否功能完好，按照系统运行方案分别人为模拟15处故障点，验证整个系统的故障定位、隔离和恢复供电功能。
图5 模拟故障点
表2模拟故障动作分析
3.2.异常情况处理
该方案还考虑到了例如GOOSE通讯异常、光纤差动通讯异常、开关拒动等一系列异常处理，并通过了用户的肯定和验收。
3.3.模拟试验总结：
(1)FA001能对区域内的故障进行快速隔离和恢复非故障区域的用电；
(2)站间母线故障，可通过光纤差动保护装置快速隔离，比智能综合保护装置判断故障的分闸时间缩短约20ms，可靠性高且灵敏性也提高；
(3)光纤差动保护装置间独立的光纤通信提高了保护系统的可靠性，尤其是站间区域的保护得到了有效的增强；
(4)系统在处理普通故障时，能实现在100ms内分闸，需要备自投进行合闸时，合闸时间约为250ms；故障发生时，若断路器出现了拒动的情况或设备通信也出现了异常，设备也能以最小隔离区域分闸；
3.4.三遥功能调试以及验收
根据深圳配网主站的规约约定文件，通过IEC104规约，T861与深圳配网主站通讯，将站内所有开关的遥信、故障信息、遥测数据上送给配网主站，配网主站通过遥控命令可遥控每个间隔的开关。
4.现场投运和运行情况
根据现场施工以及投运计划，于2018年12月28日先投运1号，2号，3号户外箱，2019年1月23日投运4号，5号，6号户外箱，FA001智能分布式解决方案正式挂网运行。
图6 现场运行
5.总结
通过对FA001智能分布式方案的试点应用，现场模拟试验和正式投运，验证了该方案无论在技术先进性、可行性、安全性与可靠性、安装维护的便利性以及系统扩展性等方面，可以满足未来配网自动化的需求、实现线路故障自主就地隔离，不间断供电，提高供电可靠性，符合未来智能电网发展的要求。
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作者简介
邓文波 广州普瑞控制系统设备有限公司，配网部经理
论文作者:邓文波
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/4/11
标签：故障论文; 光纤论文; 分布式论文; 可靠性论文; 智能论文; 差动论文; 现场论文; 《电力设备》2018年第30期论文;