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10kV架空线配电自动化系统的初步实施

发布于:2015-06-18 12:09:18 来自:电气工程/供配电技术 [复制转发]
1  前言  广州电力局10kV架空线路大量采用了SF6柱上开关。这种柱上开关虽然能提高配电网的供电可靠性,但它无法判断瞬时性和永久性故障,跳闸后不能自动重合,而各个柱上开关的跳闸电流和时间无法配合,对于瞬时性故障,反而扩大停电范围,增加客户停电时间。为了进一步提高配电网的供电可靠性,1999年广州局引入配电自动化系统,经技术经济比较,采用配电自动化系统的初级阶段——电压型馈线自动化,并在110kV江村变电站10kV馈线(架空线)F6试运行(辐射网)。
2  配网自动化系统的基本概念  配电自动化系统是通过自动或手动方式,遥控和监测高压配电线上的开关设备和线路参数,以便实现自动隔离故障区间,以最佳的方式恢复非故障区域供电,为用户提供经济、可靠、稳定的电力供应。
  配电自动化系统分三个阶段实施:馈线自动化、遥测遥控自动化、计算机辅助配电自动化。
  第一阶段一般采用电压型馈线自动化设备,由PVS(柱上真空开关),SPS(电源变压器)、FDR(故障搜查控制器)、FSI(故障指示器)组成。具有自动隔离故障区间,恢复非故障区域供电的功能。
  第二阶段在第一阶段的基础上,增加RTU(带检测功能的遥控终端单元)和通讯设备,实现各柱上开关的监控功能(遥控、遥测、遥信、遥调)。
  第三阶段在第二阶段的基础上,完善配电自动化调度端,实现配网的全面计算机管理。
  第二、第三阶段需要有可靠的通讯手段支持,这方面投资大,而第一阶段投资小,见效快。
3  电压型馈线自动化
3.1
  电压型馈线自动化设备工作原理及整定
(1)PVS(柱上真空开关)
  具有失压瞬时脱扣功能,并能够与控制器配合实现自动合闸。
(2)FDR(故障搜查控制器)
PVS的控制元件,有两个时间参数需要整定。
  X时间:真空开关的自动合闸时间,指从柱上开关电源侧有压至该柱上开关合闸的时延。X时间整定范围:7×N(s),N=1,2,3,…,12。
  Y时间:故障检测时间,指柱上开关合闸后,若在未超过Y时限的时间内又失压,则该柱上开关分闸并被闭锁在分闸状态,待下一次电源侧有压时不再自动重合;若超过Y时限,柱上开关可以进行再一次重合。Y时间整定范围:5s或10s,现整定为5s。
维持时间:(3.5±0.5)s,供电源故障确认用。
(3)SPS(电源变压器)
  小型干式变压器,给FDR提供工作电源、PVS提供操作电源。
(4)FSI(故障指示器)
  根据10kV馈线开关的分合时间,判断线路故障范围。
  由于广州局的110kV变电站都是无人值班站,已实现了监控,可以不安装FSI。利用监控中记录的10kV馈线第一次重合与第二次跳闸之间的时间,来判断故障区间。
3 .2 10kV馈线二次重合闸的工作原理及整定
  10kV馈线架空线一般只要求重合一次,重合时  间整定为1s。为配合电压型馈线自动化,通过修改微机保护的软件,实现二次重合闸,具体如下。
3.2.1 第一次重合闸时间T1
  由于FDR维持时间为(3.5±0.5)s,为了保证FDR可靠工作,T1取5s。而且10kV架空线第一次重合闸成功率在70%以上,T1取5s可以尽快恢复供电。
3.2.2 第二次重合闸时间T2
  为了保证10kV馈线发生永久故障,二次重合闸失败后,10kV馈线开关动作时间范围在开关额定操作循环之内,T2取180s。开关额定操作循环:0~0.3s~CO~180s~CO,对于弹簧操作机构,储能时间约15s。T2要求大于储能时间。
3.2.3 第二次重合闸闭锁时间T3
  在第一段(馈线开关至第一台柱上开关之间)发生故障时,其短路水平很高。为防止大电流对开关及变压器的冲击,在第一段发生永久故障时,一次重合失败后应该闭锁第二次重合闸。柱上开关最小合闸时间为7s,如馈线在第一次重合后再跳闸的延时小于5s,说明在第一段发生永久故障,应该闭锁第二次重合闸。故障点在第一个柱上开关以外时,馈线在第一次重合后再跳闸的时间大于7s,不会闭锁第二次重合闸。T3取5s。
3.2.4 重合闸充电时间T
  二次重合成功后,在180s之内,如再发生故障跳闸,馈线开关不再重合,以保证10kV馈线开关动作时间范围在开关额定操作循环之内。T取180s。
  另一方面,当两条支路同时发生永久故障时,会造成10kV馈线三次重合;最靠近永久故障点的柱上开关闭锁失灵时,会造成10kV馈线无限次重合。为了防止多次重合,二次重合要求具有闭锁功能:当二次重合后,闭锁重合闸,如果馈线开关在合闸状态(二次重合成功)持续180s(重合闸充电时间)后自动解除重合闸闭锁,再次投入重合闸。而全线送电时间(10kV馈线开关合闸至最后一台柱上开关合闸的时间)不能大于重合闸充电时间,避免柱上开关闭锁失灵时造成无限次重合。对于辐射网最多安装25台柱上开关(180s/7s),对于开环网最多各安装12台柱上开关。
3 .3 馈线保护重合闸与PVS配合的过程(辐射网)
  当10kV馈线故障后,馈线保护动作跳闸,线路失压,各柱上开关失压脱扣跳闸。5s后馈线第一次重合,对于瞬时性故障,各柱上开关按靠近电源点的先后次序和X时间合闸。对于永久性故障,如故障点在第一段,馈线保护再一次动作跳闸,第二次重合闸被闭锁;如故障点不在第一段,各柱上开关依次合闸,当最靠近故障点的柱上开关合闸后,馈线保护再次动作跳闸,各柱上开关失压脱扣跳闸,最靠近故障点的柱上开关被闭锁,180s后馈线第二次重合,各柱上开关依次合闸,由于最靠近故障点的柱上开关被闭锁,故障点被隔离,故障点前的区间恢复送电。调度值班员根据馈线保护第一次重合后再跳闸的延时,迅速判断故障点所在的区间。
4  江村站F6电压型馈线自动化的实例
4.1
  有关设备
(1)馈线开关
  真空开关,电磁操作机构。开关额定操作循环:0~0.3s~CO~180s~CO。
(2)柱上真空开关
  VSP5-15JSAT,珠海许继电气有限公司引进东芝技术生产。该产品采用模块式结构,具有良好扩展性,通过增加元件,方便地从第一阶段发展到第三阶段,而不浪费前一阶段的投资。
(3)馈线保护
  ISA-1H(L-2A),南瑞深圳所生产。经厂家修改保护程序,具有二次重合闸功能。馈线重合闸的整定按前所述。
  F6保护定值:限时速断0.3s,定时过流1.0s,零序过流1.0s。
4 .2 F6系统一次接线(见图1)
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4.3 F6柱上开关定值(见表1)
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  利用监控中记录的10kV馈线第一次重合与第二次跳闸的时间间隔和保护动作方式,判断故障区间,它们之间的关系如表2所示(没有考虑开关跳闸固有时间、开关辅助触点变位时间、从站端到调度端信号传输及处理时间等)。

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4 .5 F6 实际动作试验
  由于广州局第一次采用馈线自动化,为积累运行经验,在投运前,对江村F6进行实际动作试验。试验前,已对馈线保护的二次重合闸测试,第一、二次重合闸、第二次重合闸闭锁、重合闸充电满足上述要求。为避免F6开关多次分合闸,影响客户的设备,将F6线路上的配变断开,只剩下空载的线路。在江村站和各柱上开关,专人用秒表记录F6和各柱上开关分合闸时间,用无线对讲机协调。试验结果表明,F6馈线自动化系统能确定和自动隔离故障点,恢复非故障区间供电。
4.5.1 柱上开关合闸时间
  测试F6开关合闸后,各柱上开关的合闸时间(如表3),判断各柱上开关是否按设定的X时间合闸。

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4.5.2 模拟瞬时性故障
F6开关在合闸状态,重合闸充电完毕,用保护跳开F6开关,5s后第一次重合闸动作,F6开关合闸,从而模拟瞬时性故障。测试各柱上开关从跳闸到合闸的时间间隔,判断各柱上开关是否按设定的X时间合闸(见表4)。

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4.5.3 模拟永久性故障
F6开关在指定时间进行合分闸操作,模拟永久性故障,确定柱上开关被闭锁的情况(见表5),判断各柱上开关是否自动隔离故障点,恢复非故障区间供电。
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4.6 F6实际动作分析
  2001年,F6发生18次故障,其中1次永久故障如下:
调度端记录:
Jun 12 2001 18:10:12.238 江村站 F6零序过流动作
Jun 12 2001 18:10:17.353 江村站 F6一次重合动作
Jun 12 2001 18:10:47.659 江村站 F6零序过流动作
Jun 12 2001 18:13:45.657 江村站 F6二次重合动作
  分析:F6第一次跳闸后,5.115s第一次重合;
F6第一次重合后,30.306s第二次跳闸;F6第二次跳闸后,177.998s第二次重合。
  判断:从第一次重合与第二次跳闸之间的时间差30.306s,故障点应在⑤区间,如果是永久故障,柱上开关D被闭锁。
  结果:经实际查线,发现双雅联#09-1杆B相避雷器爆烂(双雅联在水沥支#02杆),柱上开关D被闭锁。
  结论:分析与线路查线结果相符。
5  结论  经过一年多的试运行,江村站F6电压型馈线自动化达到设计要求,积累了运行经验。试运行中,发现第二次重合闸、重合闸充电时间180s太长,不利于迅速恢复供电。
  第二次重合闸、重合闸充电时间180s,是为了二次重合闸失败后,10kV馈线开关动作时间范围在开关额定操作循环之内;避免最靠近永久故障点的柱上开关闭锁失灵时,造成10kV馈线无限次重合,也间接决定线路上柱上开关台数。在实际应用中,辐射网安装8台柱上开关,开环网各安装4台,已满足需要,即全线送电时间8×7=56(s)。而开关额定操作循环(0~0.3s~CO~180s~CO)标准制定的背景是针对少油开关的,真空开关额定操作循环可以采用60s。60s也大于馈线开关弹簧操作机构的储能时间。改为60s后,10kV馈线电磁型保护可以采用许继的ZSC-4三相三次重合闸继电器,因为其第二、三次重合闸时间只有2~99s。
  对于10kV馈线真空开关,广州局现将第二次重合闸、重合闸充电时间改为60s,并采用开环网的电压型馈线自动化,在10kV架空线路上广泛应用,进一步提高配电网的供电可靠性。


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这个家伙什么也没有留下。。。

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