無(wú)信道饋線(xiàn)故障處理技術(shù)

0、引言

　　饋線(xiàn)自動(dòng)化是配電自動(dòng)化的基礎環(huán)節之一。在解決變電站綜合自動(dòng)化問(wèn)題之后，如何進(jìn)而解決饋線(xiàn)自動(dòng)化問(wèn)題，已成為當前我國城網(wǎng)及農網(wǎng)改造、進(jìn)一步完善配網(wǎng)自動(dòng)化系統需要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。而饋電線(xiàn)路的故障處理技術(shù)又是當前饋線(xiàn)自動(dòng)化的基本內容。

　　1、饋線(xiàn)自動(dòng)化方案

　　1.1采用重合器、分段器、重合分段器方式
　　這是早期比較普遍的方案，在無(wú)通信信道的情況下，可實(shí)現故障的自動(dòng)隔離和恢復非故障區段的供電。此類(lèi)方案存在一些較明顯的不足：
　　a.變電站出線(xiàn)保護未考慮與線(xiàn)路分段開(kāi)關(guān)之間的配合與協(xié)調；
　　b.已有重合器、重合分段器、智能開(kāi)關(guān)的現有功能不支持信道問(wèn)題解決后需具備的SCADA功能及高層在線(xiàn)和離線(xiàn)管理功能；
　　c.故障處理及供電恢復速度太慢，對系統及用戶(hù)沖擊大；
　　d.需要改變變電站速斷保護定值及重合閘次數，增加了出線(xiàn)保護的動(dòng)作次數，不利于設備的安全運行；
　　e.同一線(xiàn)路上、下級重合器的動(dòng)作缺乏選擇性。

　　1.2負荷開(kāi)關(guān)+通信+饋線(xiàn)自動(dòng)化控制器方式
　　主要采用負荷開(kāi)關(guān)，配置相應的饋線(xiàn)自動(dòng)化控制器（FTU）和必要的通信設施�？刂破鞑杉�故障信息發(fā)送至基地站或配調監控中心，然后由基地站或監控中心分析判斷，提示故障隔離點(diǎn)及負荷轉供的方案，實(shí)現故障的自動(dòng)隔離和恢復非故障區域的供電。
　　在無(wú)信道的情況下，變電站或二級主站與線(xiàn)路上分段開(kāi)關(guān)及各分段開(kāi)關(guān)之間無(wú)任何信息交換，只能采用當地控制通過(guò)逐段重合的方法來(lái)確定并隔離故障線(xiàn)段。故障線(xiàn)段與非故障線(xiàn)段的重要區別在于當重合于故障線(xiàn)段時(shí)會(huì )立即出現故障電氣量，而重合于非故障線(xiàn)段時(shí)不會(huì )立即出現故障電氣量，需等到后續故障段開(kāi)關(guān)重合時(shí)，才出現故障電氣量。因此可利用重合后出現故障電氣量的時(shí)間差異來(lái)可靠地識別并隔離故障線(xiàn)段。

　　2、分段/環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)采用斷路器時(shí)故障處理

　　2.1變電站出線(xiàn)保護及分段開(kāi)關(guān)監控裝置功能配置
　　a.變電站出線(xiàn)保護及監控裝置的功能配置：三段式電流保護，作為故障處理僅需定時(shí)限電流保護；失壓保護；過(guò)電壓保護，僅在重合閘動(dòng)作后的故障識別期內短暫投入，其余時(shí)間閉鎖；三相一次重合閘，重合后短時(shí)開(kāi)放電流后加速；單相接地時(shí)檢測零序電流并上報主站。
　　b.分段/環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)監控裝置功能配置：過(guò)電流速跳，僅在開(kāi)關(guān)重合后的故障識別期內短時(shí)投入，其余時(shí)間閉鎖，過(guò)電流跳閘后閉鎖重合功能，需人工復歸解除閉鎖；失壓控制，開(kāi)關(guān)兩側失壓延時(shí)跳閘；電壓控制，開(kāi)關(guān)一側電壓恢復，一側無(wú)壓延時(shí)重合；過(guò)電壓+低壓速斷，僅在開(kāi)關(guān)重合后故障識別期內短時(shí)投入，其余時(shí)間閉鎖，跳閘后閉鎖重合，需人工復歸解除閉鎖。

　　2.2相間故障處理過(guò)程
　　假定饋線(xiàn)采用手拉手環(huán)網(wǎng)結構，如圖1所示。

　　2.2.1暫時(shí)性故障
　　由變電站出線(xiàn)時(shí)限電流保護動(dòng)作跳閘，故障線(xiàn)路失壓；失壓線(xiàn)路各分段開(kāi)關(guān)在出線(xiàn)重合之前全部分閘，故障點(diǎn)絕緣恢復；然后出線(xiàn)開(kāi)關(guān)重合成功，各分段開(kāi)關(guān)順序重合。在環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)重合之前，失壓線(xiàn)段已全部恢復正常供電，環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)不再重合。為了使暫時(shí)性故障消除后，不改變線(xiàn)路的運行方式，環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)的重合時(shí)間虛大于變電站出線(xiàn)保護動(dòng)作時(shí)間、重合閘時(shí)間和各分段開(kāi)關(guān)重合時(shí)間之和。
　　2.2.2永久性故障
　　首先由變電站出線(xiàn)開(kāi)關(guān)CB時(shí)限電流保護跳閘，線(xiàn)路失壓，失壓線(xiàn)路分段開(kāi)關(guān)全部分閘；然后出線(xiàn)開(kāi)關(guān)CB重合，并短時(shí)開(kāi)放重合閘后加速；分段開(kāi)關(guān)FD逐段順序重合，開(kāi)關(guān)重合的同時(shí)進(jìn)行故障識別，以判定是否重合于故障線(xiàn)段。然后通過(guò)變電站出線(xiàn)保護及自動(dòng)裝置的協(xié)調配合隔離故障線(xiàn)段，恢復非故障線(xiàn)路的供電。變電站出線(xiàn)保護根據重合閘重合到再次出現故障電流的時(shí)間即可判斷故障線(xiàn)段，并上發(fā)變電站或上級主站。
　　由上可見(jiàn)，當分段/環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)采用斷路器時(shí)，對于瞬時(shí)性故障及重合閘動(dòng)作之前出現的故障電流不能瞬時(shí)切除，而對于重合閘動(dòng)作后出現的故障電流可以瞬時(shí)切除。主供側變電站出線(xiàn)開(kāi)關(guān)只需一次重合就能恢復健全線(xiàn)段的正常供電。備供側在恢復開(kāi)環(huán)點(diǎn)對側非故障線(xiàn)段供電的過(guò)程中，不需跳閘和重合。因此供電恢復速度快，對系統及用戶(hù)沖擊最小。

　　2.3單相接地故障處理過(guò)程
　　中心點(diǎn)絕緣或小電流接地系統單相接地故障的處理分2步完成。第1步：由變電站絕緣監視及選線(xiàn)功能完成接地報警和選線(xiàn)，指出故障線(xiàn)路。當系統發(fā)生單相接地時(shí)，3U0將突然增大而發(fā)出報警。這時(shí)，變電站采集系統內各條線(xiàn)路的3I0，并進(jìn)行比較，其中3I0最大的線(xiàn)路就是單相接地故障線(xiàn)路，也可根據3I0的方向識別故障線(xiàn)路。如配有小電流接地定位裝置，可以較正確地指示接地相線(xiàn)路。第2步：從主供側人工跳開(kāi)接地線(xiàn)路，各分段開(kāi)關(guān)因失壓而全部分閘。如果為暫時(shí)性故障，則在出線(xiàn)開(kāi)關(guān)拉閘，失壓線(xiàn)段的FD分閘，然后人工合閘出線(xiàn)開(kāi)關(guān)CB，之后分段開(kāi)關(guān)FD逐段重合。在環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)重合之前，兩側電壓己正常，因而故障消除后運行方式不變。如果為永久性故障，在重合后的故障識別期內，重合到故障的FD或HW檢測到線(xiàn)路健全相對地電壓升高（√3倍）、接地相電壓低于定值而立即跳閘，并閉鎖不再重合，隔離故障線(xiàn)段。

　　3、分段/環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)采用負荷開(kāi)關(guān)時(shí)故障處理

　　3.1變電站出線(xiàn)保護及分段/環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)監控裝置功能配置
　　a.變電站出線(xiàn)保護監控裝置功能配置：三段式電流保護，作為故障處理僅需電流速斷保護；失壓保護；過(guò)電壓保護，僅在重合閘后的故障檢測期內短時(shí)投入，其余時(shí)間閉鎖；三相二次重合閘，二次重合時(shí)間可分別整定，在第1次重合后的故障識別期內，如出現過(guò)電壓，則立即跳閘，并閉鎖重合閘，不再進(jìn)行第2次重合。
　　b.分段/環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)監控裝置功能配置：雙側失壓分閘；一側電壓恢復，一側無(wú)壓自動(dòng)重合；重合后的故障識別期內如出現過(guò)流，則必須在再次失壓后分閘，并閉鎖不再重合，需人工解除閉鎖；重合后的故障識別期內，如無(wú)過(guò)流、過(guò)壓，則在再次失壓后閉鎖分閘，閉鎖時(shí)間可以整定；重合后的故障識別期內，如出現過(guò)壓，而無(wú)過(guò)流，則立即分閘，并閉鎖不再重合。

　　3.2故障處理過(guò)程
　　對于暫時(shí)性相間故障的處理過(guò)程與采用斷路器的情況相同。對相間永久性故障的處理過(guò)程因負荷開(kāi)關(guān)允許重合與故障但不能切斷故障電流，必須在線(xiàn)路失壓情況下隔離故障線(xiàn)段。
　　3.2.1相間永久性故障
　　相間永久性故障的處理過(guò)程如圖2所示。
　　當分段/環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)采用負荷開(kāi)關(guān)時(shí)，主供側的變電站出線(xiàn)開(kāi)關(guān)需二次跳閘、二次重合；備供側變電站出線(xiàn)開(kāi)關(guān)需跳閘一次，重合一次。無(wú)論是暫時(shí)性還是永久性故障，變電站出線(xiàn)開(kāi)關(guān)都能瞬時(shí)切除故障電流。
　　變電站出線(xiàn)保護根據重合閘第1次重合到再次出現故障電流的間隔時(shí)間，即可判定故障線(xiàn)段，并且上報主站。
　　3.2.2單相接地障
　　暫時(shí)性故障的處理過(guò)程與分段開(kāi)關(guān)采用斷路器的情況完全相同。對永久性故障，由重合于故障線(xiàn)段的FD立即分閘，將故障隔離。如果在重合后的故障識別期，同時(shí)檢測到過(guò)壓的過(guò)流，則按處理相間故障的方式，將故障線(xiàn)路隔離，防止負荷開(kāi)關(guān)切斷故障電流，導致事故擴大的嚴重后果。

　　4、結論

　　本文提出的無(wú)信道饋線(xiàn)故障處理技術(shù)，實(shí)施簡(jiǎn)單、一次投資少，與典型的重合器方式相比，處理速度快，對系統及用戶(hù)的沖擊小。它不但能處理相間故障，而且能處理單相接地故障，除瞬時(shí)性故障不能定位外，各類(lèi)永久性故障都能由變電站出線(xiàn)保護監控裝置判定故障線(xiàn)段。本方案已在浙江省紹興市用電管理所投入運行，進(jìn)行試點(diǎn)。待解決了信道問(wèn)題后，就可實(shí)現SCADA功能，無(wú)需重復投資改造FTU及分段開(kāi)關(guān)。