摘要：配电网是电力系统发电、输电和配电(有时也称供电和用电)三大系统之一。改造配电网, 实现配电网自动化的目的是:合理分配电能以降低能耗、提高供电可靠性以减少停电损失, 提高供电质量。配电网自动化的应用可精确估计各种设备的使用状态而使设备能得到充分利用、确保情报资料精确完整以及提高工作效率等。
关键词：配电线路；自动化系统；应用；
配电线路( 也称馈电线路、馈线) 是配电系统的重要组成部分, 配电线路自动化主要指配电线路发生故障后, 自动检测并切除故障区段, 进而恢复非故障区段正常供电的一种技术。长期以来, 由于指导思想不够重视和经济条件制约, 配电线路自动化水平不高, 对用户供电的可靠性得不到很好的保障。
一、配电线路自动化的作用
1.提高供电可靠性。计划检修及故障检修是造成用户停电的两个主要原因。传统的配电线路结构一般采用辐射方式, 线路中间设有分段开关, 当线路进行计划检修或某处发生故障时, 会造成全线停电。现在城市供电网的发展方向是采用环网“ 手拉手” 供电方式, 并由负荷开关将线路分段。这样可以做到分段检修, 避免因线路检修造成全线停电, 而利用配电线路自动化系统, 实现线路故障区段自动定位、隔离及健康线路的自动恢复供电, 可缩小故障停电范围, 减少对用户的停电时间, 提高供电可靠性。在变电站内的出线断路器经自动重合闸检测出永久故障后,配电线路自动化系统可以确定故障区段, 自动拉开故障点两侧负荷开关, 合上变电站内的出线断路器 , 合上环网联络开关 , 恢复健康线路供电, 即除本线路故障区段外, 其它线路段的故障不会造成长时间停电, 减小了故障停电的范围, 缩短了故障查找时间, 大大提高了供电可靠性。配电线路自动化系统可以实时监测线路电压变化, 投入低压无功动态补偿装置, 能自动实时投切无功补偿电容器组, 满足用户对电压质量的要求。
2.节省总体投资减少检修费用。单纯从一条线路的角度来看, 实施配电线路自动化的投资比较大, 但从总体上来看, 可节省投资。直接向用户提供双路或多路供电, 互为备用的作法, 设备利用率低, 需设置的线路较多,尤其是电力电缆投资较高;而实施配电线路自动化后, 合理地安排网络结构, 在给用户供电的线路区段因出现故障而退出运行后, 通过操作联络开关, 健康区段可由其他线路供电。因此可充分发挥设备的潜力, 显著地节省在线路上的投资。配电线路自动化系统除可减少不必要的停电时间外, 亦可减少检修费用, 同时由于可及时确定线路故障位置及原因, 缩短了故障修复时间,节省修复费用。
二、配电线路自动化系统的应用
1.开环运行的双电源环形配电线路保护配置方案。双电源或单电源环形配电线路一般运行在开环状态, 环网开关打开。它相当于两条单电源辐射状线路, 这时的继电保护只按照单电源辐射状线路配置即可。但是, 当某一区段因故障停运或者某一个断路器检修停运时, 环网开关可能闭合, 原来的供电电源被切换由对端电源供电, 保护模式将发生变化。因此, 运行中的断路器和保护既可能感受来自于电源端的短路电流和无电源端的电压降低, 也可能感受来自于对端电源的短路电流和无电源端的电压降低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆针对上述运行工况, 此时的继电保护按照两种极端情况来配置:1) 如果一端的出口断路器打开, 而环网开关闭合, 则从该出口断路器到环网开关之间的配电线路区段都将由对端电源供电, 保护配置应当是一套过电流、低电压、加速过电流、加速低电压;2) 如果是对端的出口断路器打开, 而环网开关闭合, 则从该出口断路器到环网开关之间的配电线路区段都将由对端电源供电, 保护配置应当是另外一套过电流、低电压、加速过电流、加速低电压。由于两侧电源的容量可能不同, 过电流、低电压动作门槛都将发生变化, 因而不能使用相同的动作判据和动作时限、动作定值。运行中的继电器并不知道供电电源发生了变化, 当然不知道执行哪套保护流程。解决的方法是在保护中增加潮流方向判别模块, 根据潮流方向的不同投入对应的保护模块。由潮流方向元件、故障方向元件、过电流元件、低电压元件、加速过电流元件、加速低电压元件组成的保护能够适应开环运行的双电源配电线路的继电保护要求。这样的保护依旧使用前述名称—配电线路无通道保护( DNCP) , 它充分考虑了配电线路结构及运行特点,DNCP 保护不能反映三相对称故障, 这是无通道继电保护原理本身造成的。无通道保护利用被保护线路对端断路器的动作造成的二次扰动信息加速本端断路器切除被保护线路上的故障。
2.站端设备。1）有源二合一故障指示器。故障指示器安装在线路分支点和长线路适当分段的节点上。目前，判断单相接地故障有多种方法，我们采用的是信号源注入法，即在系统中采用有源二合一故障指示器和信号源装置。其原理是：当线路发生短路故障时，故障指示器根据线路短路故障特征、短路瞬间电流的突变情况及保护动作停电事件作为动作依据，确定短路故障；当线路发生单相接地故障时，安装在变电站母线/ 出线上的信号源自动在几十秒内按不同脉宽投入大小不同的动态阻性负载，这样在变电站和现场接地点线路之间就会产生叠加在负载电流上的特殊编码的零序电流信号，安装在变电站出线和线路上的故障指示器检测到该电流信号后自动动作，发故障信号。在故障指示器附近安装了通信终端，其功能是接收故障指示器发送过来的无线信息后对其进行解调、解码及重新编码，并通过GPRS/GSM方式将信息发送给主站系统的中心站（也称子站）。通信终端采用低功耗设计，工作电源采用太阳能电池与后备电源供电方式，确保在连续10 多天没有太阳的阴雨天也能正常运行。故障指示器同时也能检测线路负荷电流，并将负荷电流数据发送给配电监控终端。2）配电监控通信终端。配电监控通信终端既是故障检测和定位系统的数据采集和信息转发装置，也是配电自动化系统中实现“三遥”（遥测、遥信和遥控）功能的实用配电监控通信终端。配电监控通信终端接收安装在线路故障指示器发送过来的线路负荷电流、故障动作信息和线路上的开关状态信息并进行分析、编译，通过GPRS/GSM通信方式将信息发送给主站。对于一些具备遥控条件的电动开关（开关配置时要注意考虑开关分合闸的电源问题，需要遥控的开关，一般需要配置TV 或采用直流电机），主站可以通过配电监控通信终端对开关进行远程分合闸操作。对于给定的配电线路区段, 按照阶梯型时限配合原则整定方向过电流保护, 动作时限短的一端将率先动作; 动作时限长的一端保护将在对端开关动作的基础上加速本端开关跳闸, 从而使发生故障的配电线路区段得到快速、有选择性的切除。
配电网的运行与管理将以正在发展的市场化用电营销为主要内容。为了提高供电可靠性, 在改善配电网一次结构的前提下实现高性能的馈线自动化。研究具有选择性、能够快速切除配电线路故障并快速恢复非故障区段供电的新型配电线路自动化技术就显得尤为迫切和重要。
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[3] 刘健，倪建立，邓永辉. 配电自动化系统（第2 版）[M].北京：中国水利水电出版社，2017.
论文作者:玉散江·艾麦提
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/20
标签：线路论文; 故障论文; 区段论文; 电流论文; 指示器论文; 断路器论文; 动作论文; 《防护工程》2018年第34期论文;