10kV配电网馈线自动化自愈系统

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10kV配电网馈线自动化自愈系统

发布时间:2022-11-11T06:42:16.150Z 来源:《新型城镇化》2022年21期 作者: 王瀚[导读] 在配电网中,有着大量的中低压馈线路,一旦这些线路出现故障,会导致部分区域出现停电。

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摘要:经过几十年的建设,电力系统主网已经取得很大的成绩,无论技术水平还是管理水平都得到极大的提升。而10kV配电馈线系统作为电力系统的重要组成部分,其安全洼、可靠性指标与国际先进水平相比却还有很大的差距。据统计,大约有80%的用户停电原因为配电网故障,因此提高配电网可靠性水平是确保供电可靠性水平的主要及重要手段之一。对电力生产部门来说,保证供电的可靠性是要解决的头等大事。如何保障现代社会所需求的不间断电力供应,已成为供配电网所面临的严峻挑战。

关键词:10kv配电网;馈线自动化;自愈系统

一、馈线自动化自愈的内涵

在配电网中,有着大量的中低压馈线路,一旦这些线路出现故障,会导致部分区域出现停电。线路如果出线故障,能够迅速对故障进行定位,并对故障区域进行自动隔离,并做到自动恢复供电系统,此类系统就叫做配电网自愈系统,也是实现馈线自动化的关键点所在。利用配电网中自愈系统能对故障进行及时检测或不安全状态的预警,将断电产生的影响降到最低。发生故障后通过自愈系统实现自主隔离并恢复供电,对不安全状态进行修正调节从而回归正常状态。

二、10kV配网馈线自动化现状

当前我国大多数城市采用的10kV配电网自动化水平还比较低,通常配电网采用的馈线自动化的主要方法有两种。一种是本地模式借助配电主站或电子站进行控制。另一种是采用配电终端与配电网络主站或子站之间的集中协作模式。从实际操作实践来看,这两种模式有着不同程度的缺陷。

2.1就地模式配网馈线自动化

通常来说,就地模式的配网馈线自动化一旦线路出现故障时,会使得上级变电站出线断路器发生跳闸,解决故障或隔离故障,需要多次将出线断路器合闸并多次结合本开关逻辑判断才能实现,这样可能直接导致权限都出现短暂停电或者出现多次短暂停电的情况,而此种短暂停电的情况会对变电站主变产生非常大的危害。通常此种模式常用于架空线路,但是分段越多,所产生的保护稽查就难以做到很好的配合,会导致隔离故障的时间变得更长。

2.2集中模式的配网馈线自动化

此种模式每次线路出现故障的时候也会造成上级变电站出线断路器出现跳闸,从而导致全线停电,每个区段的恢复也需要多次自动操作才能排除,并且有可能还需要人工进行操作来完成。此种模式对于通信系统有着较大的依赖性,如果通信发生故障,对线路给予的保护策略就会面临“瘫痪”的情况,因此通常都会采用独立的配网自动化系统进行支持,但独立建设的成本较高,对其进行后期维护的成本也较高。

总的来看,不管使用哪种智能自愈型配电网运行方案,对于在运行过程中发生的故障,其保护措施依赖于馈线出线断路器跳闸的形式来实施,因而如果线路存在故障,全馈线就会立即跳闸造成全线停电,并且缺乏区段故障就地隔离的策略。要想让我国配电网实现真正的智能自动化控制,就需要每个区域一旦发生故障,能够迅速实现就地控制技术,而此种模式国内目前还没有。

三、10kV配电网全新馈线自愈系统方案

此方案在配网系统中拥有两个回路,通过互联环网的方式进行运行。紧凑型智能断路器用于主线上的环形网络机柜中。借助短路电流分断能力,每个机柜都可以通过自愈保护装置进行控制。配电箱通过光纤实现各保护装置的通讯。同时借助此连接,还能实现保护装置的远程通讯,从而让后台主站获得相应的数据。

3.1实现原理

利用分相电流差动元件实现主保护,因为使用光纤作为信息传递通道,执行动作时速度更快捷。随着新技术与新材料的应用,光纤设备及电缆成本下降,电流差动保护技术也不再是仅仅用于高压输电线路中,使得此种电力系统继电保护最理想的保护装置也逐步推广到配网中。为了提高电源的可靠性,电源线使用了两条以上的电路线,借助自动切换设备和备用线路自动插入,在设备之间进行切换以提高电源系统的可靠性。配电网中的备自投逻辑采用分布式自愈系统,并让配电网中的自愈保护装置都参与其中。一旦某个线路出现失压或差动保护动作的时候,就会触发备自投。 3.2系统实现的功能

发生故障就利用自主就地隔离的方式解决故障是最为快捷的。隔离开关柜中的电路受到电流光纤差动保护的保护,电流箱内插以保护开关箱内部,并采用过电流保护措施来实现负载分支。通常,采用该系统是为了在发生故障时快速对故障区域进行局部独立隔离,并保证非故障区域的电源快速恢复,从而达到配电网零断电的要求。由于馈线分支可通过断路器开关实现快速的现场保护隔离,因此不会影响插座开关的先前水平。

四、自愈系统的故障诊断与重构

4.1自愈系统的故障诊断

及时发现电网故障是进行自我修复控制的前提,系统必须准确、及时地确定故障的类型和位置。有必要采用基于广域测控保护技术的智能馈线自动化技术,以便更多变电站能够在工作过程中及时发现并判断故障点。该技术需要对馈线的可能故障类型和正常电量范围进行预先计算和分析,并将分析数据嵌入到变电站馈线的终端设备中。当线路出现故障时,变电站的智能采集终端根据预先收集的对应的运行状态参数(数字和模拟),通过预先建立的故障分析处理程序,对采集到的线路运行参数进行处理、确定。而故障区域、类型和发生区域将传输到主站。在分析了电网的总体情况之后,主站将打开/关闭信号发送到变电站以重建电路。

4.2自愈系统的重构

对于所有拓扑的配电网,正常操作必须满足五个约束:

1)潮流约束:线路上所有节点的输人功率(有功功率、无功功率)和输出功率,应该是一样的。

2)线路容量限制:即在自我恢复后,所有线路的实际运行容量都小于设计容量。

3)电流限制:即合闸后所有线路的实际运行电流必须小于设计值。

4)总线电压约束:即在自愈后,所有电路的实际工作电压均低于设计电压。

5)网络拓扑约束:即自愈网络拓扑,也是原始网络结构的一部分。

在满足上述五个约束条件的情况下,在系统的自愈过程中还应考虑交换机的操作次数和减少网络损失。电网的自愈重配置是自愈系统的关键部分,这主要是通过主站向其变电站发送GOOSE关闭信号来实现的。它的重要性在于如何在外观出现故障并发现并隔离故障后的短时间内重新配置和恢复电源,对于简单网络,系统重新配置的主要目标是减少网络丢失和负载。

五、结语

随着我国的电网改造已经完成绝大部分,推行配网自动化符合国情需求,并且当下对配网安全运行的要求变得越来越高,因而利用新技术对10kV配电网的安全性与可靠性进行全面提高,成为当前电力系统主要的改造方向。加强10kV配电网自愈系统的研究,能够进一步提高不问断供电技术,实现智能电网的优化和创新。

参考文献:

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