不同接地方式下的馈线自动化实施方案

不同接地方式下的馈线自动化实施方案

摘要:本文论述了两种不同的接地方式进行馈线自动化改造的实施方案。特别提出,经消弧线圈接地方式的配电网在单相接地故障时稳态电流微弱,在确定馈线自动化实施方案时,与经小电阻接地方式下的不同,此时配电终端需要增加单相接地故障的识别算法,对于基于电气暂态量的识别算法,配电终端需要具备瞬时提高采样率的能力;对于基于残留增量法的识别算法,配电终端需要具备与消弧线圈联动的功能。

关键词:消弧线圈配电网馈线自动化配电终端

配电自动化系统是应用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术,将配电网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息进行安全集成,构成完整的自动化及管理系统,实现配电网正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理[1]。馈线自动化作为配电自动化的核心组成部分,在正常状态下,可进行远方测量、监视和设备状态的遥控;在事故情况下可实现故障段的自动识别判断、自动隔离,并采取措施进行转供电,恢复对非故障段的供电,有利于提高供电可靠性,减少用户的停电,提高用户满意度。

大城市经济发达,高新技术产业集中,对供电可靠性的要求非常高,因此,研究城市配电网的馈线自动化实施方案具有重要的意义。本文将重点从故障定位与隔离角度出发,讨论不同接地方式下的馈线自动

化实施方案

1 配电网接地方式的选择

当中压配电网由架空或由架空、电缆混合线路组成时,宜采用中性点经消弧线圈接地方式。因为此方式下的配电网中,线路发生单相接地故障时,由于系统的线电压仍然保持对称,用户不会感觉到故障的存在,此时线路可继续供电1～2 h,可有效提高配电网的持续供电能力[2]。同时,由于消弧线圈自身的感性电流对接地故障容性电流的补偿,降低了接地故障点的故障电流,配电网的自动熄弧能力得以提高。此方式下的配电网大部分单相接地故障为瞬时性接地故障,此时利用消弧线圈实现补偿,使故障电流小于一定值而自动灭弧,系统可正常运行。因此对架空线路集中的城郊地区,适合采用经消弧线圈接地方式。

当中压配电网仅由电缆线路组成时,宜采用中性点经小电阻接地方式。以电缆为主的配电网的单相接地故障多为电缆在一定条件下由于自身绝缘缺陷造成的击穿,多为永久性故障,此时线路的持续运行一般会造成事故扩大。为保证故障的迅速切除且限制过电压水平,配电网可采用中性点经小电阻接地方式,通过简单的配置零序过流或限时速断保护迅速断开故障线路。城市中心区基本实现全电缆出线,因此适合采用经小电阻接地方式。

2 小电阻接地方式下的馈线自动化实施方案

已有大量的文献对小电阻接地方式下的馈线自动化实施方案进

行了讨论[3-8],文献[3]提出的馈线自动化方案包括:带时限电压型馈线自动分段方案[4]、重合器馈线自动化方案、配电终端集中决策解决方案、配电终端接地解决方案和保护方式馈线自动化解决方案。带时限电压型馈线自动分段方案和重合器馈线自动化方案模式简单实用,无需通信系统的支持,见效快,但其对开关性能要求高,且多次操作影响用户的供电可靠性,目前的配电自动化实施多不采用这两种方案。配电终端集中决策解决方案是目前最主要的馈线自动化实施方案[5～7]。这一解决方案中,安装在线路环网柜内(DTU)、柱上开关上(FTU)的配电终端采集负荷开关的开关位置、相电流和零序电流等信息,并传送至配电自动化主站(或子站),根据只有断路器至故障位置之间的配电终端会通过故障电流这一特征实现故障区段的定位与隔离[8]。其中几种解决方案此处不再赘述。另外还有利用故障指示器进行故障定位的方案[9]。

3 经消弧线圈接地方式下的馈线自动化实施方案

采用经消弧线圈接地方式的配电网,其特征在于单相接地故障时稳态电流微弱,利用传统的过电流故障检测方法较难实现故障的识别。对于经消弧线圈接地方式的配电网,在发生相间短路故障时,故障特征明显,其故障自动定位技术与经小电阻接地方式下的配电网中的要求类似;此方式下的配电网发生架空线单相接地故障的概率大,且在发生单相接地故障时,故障电流微弱,配电终端很难简单地判断是否有故障电流流过,这就对配电终端提出了更高的要求,甚至对CT/PT的安

装方式同样也会提出新的要求,从而影响到馈线自动化实施方案的选择[10]。

相较于经小电阻接地方式下的馈线自动化实施方案,经消弧线圈接地方式的方案主要在单相接地故障下的故障判断识别上有较大的区别,对应于不同的单相接地故障识别算法,其实施方案会各有特点。

3.1 配电终端采样率

目前而言,单相接地故障识别算法主要利用单相接地故障时的电气量变化特征,集中在基于故障暂态量的方法,如首半波法、能量法等。在经消弧线圈接地的配电网发生单相接地故障时,暂态过程持续时间较短,一般持续一个周波左右,因此,在发生单相接地故障时,故障信号的精确可靠采集特别重要,需要配电终端的采样率瞬时提高。同时,有些算法利用的相电压与相电流的关系进行判断,此时还需要在配电自动化实施中加装相应的CT和PT。

3.2 配电终端的联动

在已提出的单相接地故障识别算法上,还有一种方法是残留增量法,其原理是线路故障发生后调节变电站内消弧线圈的补偿电流,利用调节前后配电终端测量到的零序电流变化量信息确定故障区段。此时就需要配电终端与消弧线圈联动,同时需要可靠的通信,以便实时接收消弧线圈的动作情况,定位故障。

4 结论

本文重点从故障定位与隔离角度出发,讨论经小电阻接地方式、经消弧线圈接地方式下的馈线自动化技术。分析表明,由于经消弧线圈接地方式下的单相接地故障的故障特征微弱,因此需要配电终端增加相应的算法实现单相接地故障的识别,根据算法的不同,需要配电终端的采样率能够瞬时提高,或者与消弧线圈实现联动。

参考文献

[1] 全国文献工作标准化技术委员会第七分委会．DLT814-2002 配电自动化系统功能规范[S]．北京:中国标准出版社,1986．

[2] 中华人民共和国水利电力部．电力设备过电压保护设计技术规程SDJ7-79[S]．北京:水利电力出版社,1979．

[3] 林功平．配电网馈线自动化解决方案的技术策略[J]．电力系统自动化,2001,25(7):52-55．

[4] 张永翔．深圳福永配电自动化方案探讨及工程实践[J]．电力系统自动化,2004,28(9):98-99．

[5] 沈兵兵,吴琳,王鹏．配电自动化试点工程技术特点及应用成效分析[J]．电力系统自动化,2012,36(18):27-32．