馈线自动化的三种方式

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1、馈线自动化的三种方式 T h r e e s y s t e m f o rf e e d e ra u t o m a t i o n 祝存春吴实循 内容提要 本文介绍了馈线自动化的三种方式，阐述它们的工作原理，并对三种方式进行了比较。 队b s t 糟c t 】I n t r o d u c et h r e es y s t e mf o rf e e d e ra u t o m a t i o ni nt h i sp a p e r , e x p a t i a t e t h e i re l e m e n t s ，a n dm a k e c o m p a r i s

2、o n w i t hb e t w e e nt h e i r 关键词】馈线自动化馈线终端( F T U ) 重合器分段器环网供电接地故障定位故障区段 l K e y w o r d f e e d e ra u t o m a t i o n f e e d e rt e r m i n a lu n i t ( F r u )r e c l o s e r s e c t i o n a l i z e r 砒n g n e t w o r kf a u l tl o c a t i o n f a u l ts e c t i o n 1引言 实现配电自动化是提高供电可靠率的有效的手

3、段。而馈线自动化又是配电自动化的重要组成部分。馈线自 动化技术的引进、研究和应用，在我国已经有十余年的历史。但迄今为止，还没有大规模推广应用，缺乏运行 经验。因此，推广应用馈线自动化，在使用中取得经验，对提高供电可靠率具有重要意义。 2 馈线自动化的三种形式 在我国，为了提高供电可靠率，由变电站引出的1 0 k v 馈线，由两端的重合器引入电源，线路用分段器将线 路分为若干段，中间设置l 台联络开关( 常开) ，将两端电源隔离，组成环网供电线路。见下图一： 卜1 卜卜簟卜叫1 卜1 重合器A S lS 2S 3S 4S 5S 6S 7重合器B ( 1 ) 正常状态是户供电线路 饲图：1 1 重

4、合器分段器( 合闸) o 分段器( 分闸) 段器( 被闭锁) 正常载流导线 图一环网供电线路 重合器应具有开断短路电流的能力，由断路器和馈线终端( F T U ) 组成。分段器由分段开关和馈线终端组 成，它的开关可以用负荷开关或断路器。 线路发生故障时，首先是重合器跳闸，各分段器在失电后跳闸。当重合器自动重合闸，各分段器按顺序得 电。根据在得电时电压和时间的关系，各分段器的F T U 进行检测判断，将故障区段两端的分段器跳闸后闭锁， 恢复正常区段的供电。 目前各国使用的馈线自动化技术，大致有三种方式。 ( 一) 电压时间型 这种方式中，F T U 判断逻辑是： 1 得电后经过合闸延时( t 1

5、 ) 后合闸； 2 合闸后开始检测延时( t 2 ) ( t 2 t l = ，若在检测中断电，则开关跳闸并被闭锁( 再来电不合闸) ； 3 在合闸延时中，出现低电压( S 2 完成检测延时，S 2 准备合闸 3 S 2 完成合闸延时后合闸，开始检测，但合闸后接通故障段，产生故障电流，重合器A 跳闸，又恢复到 ( 2 ) 状态。但S 2 在检测延时未完成时出现停电，被闭锁，s 3 在s 2 合闸时，因在故障点后，接受到低电压， 被逆向闭锁； 重合器A S lS 2FS 3S 4S 5S 6S 7重合器B ( 4 ) S 2 合闸后，重合器再次跳闸( s 2 、S 3 被闭锁) 4 重合器第二次

6、重合，S l 延时合闸，但S 2 已经闭锁，不能合闸； 卜卜叫叠卜遥争卜1 | 1 重合器A S lS 2FS 3S 4S 5S 6S 7重合器B ( 5 ) 故障段被隔离，左侧恢复供电 5 联络开关S 4 在一侧失电后，开始准备合闸的长延时，当左侧的线路稳定后，长延时完成，S 4 合闸，送 电到S 3 。但S 4 在S 3 合闸时，经过故障点后的电压低( 3 0 U N ) ，S 3 被逆向闭锁，不能合闸。此时线路上的故 障段被S 2 和S 3 隔离，其余正常区段恢复供电。 重合器AS 1S 2 FS 3S 4S 5S 6S 7重合器B ( 6 ) 恢复稳定后的状态 这是最早的一种馈线自动化

7、方式，可靠性高，运行经验丰富( 从6 0 年代初至今，日本仍在大量使用) ，分段 开关可用负荷开关。这种方式在日本有户上和东芝公司的产品。 在我国，有华仪、珠海许继电、前进等公司引进了这种技术。缺点是延时时间长( t l = 7 s ，t 2 = 5 s ) ，因此， 发生故障后，稳定时间都在1 分钟以上。 ( 二) 电流时间型 电流时间型线路也是由重合器( 进线端) 和分段器组成。 它的控制原理是分段器采用短路电流产生的电流脉冲计数的方式实现分闸闭锁。 每台分段器设置的脉冲闭锁次数不同，线路的最末台分段器的电流脉冲设定一次脉冲闭锁，其余的分段器计 数脉冲每上一级增加一次。如下图： - 2 3

8、 7 重合器A S 1S 2S 3 S 3 在第一次短路电流脉冲后跳闸闭锁，S 2 在第二次短路电流脉冲后跳闸闭锁，S 1 在第三次短路电流脉冲 后跳闸闭锁。 在环网线路发生故障是的工作过程： 重合器AS 1S 2FS 3S 4S 5 ( 1 ) 如图( 1 ) 所示，在F 处发生短路故障，重合器A 跳闸后， 此时分段器S 1 、S 2 都已经接受一次短路脉冲。 S 6S 7 重合器B S l S 3 跳闸( S 4 是联络开关，处于常开状态) 。 当重合器A 第一次重合闸后，S 1 、S 2 顺序合闸。但S 2 合闸时，接通故障点，线路出现故障电流，重合器A 第二次跳闸，线路回到图( 1 )

9、 状态。S 1 和S 2 失电跳闸。此时S 1 和S 2 接收了第二个电流脉冲。S 3 接受到低电 压信号，逆向闭锁。 当重合器A 第二次重合闸后，S 1 设置为三次电流脉冲后闭锁，现在只接受2 个脉冲，未闭锁，延时后合闸。但 S 2 被设置为第二次电流脉冲时跳闸闭锁，所以在来电时不动作。如图( 2 ) 状态。 重合器AS 1S 2FS 3S 4S 5S 6S 7 重合器B ( 2 ) 重合器第三次重合闸，送电到S 1 ，S 2 闭锁。联络开关S 4 左侧失电，经延时后合闸，送电到S 3 ，但S 3 被逆向 闭锁，逆向送电不合闸，线路恢复。如下图i 3 、二 重合器AS 1S 2FS 3S 4

10、S 5S 6S 7 重合器B ( 6 ) 恢复稳定后的状态 ( 三) 电压一电流一时间型 这种方式的环网供电线路和前两种相同，但分段器的开关要求用断路器。 它的控制的逻辑是： 1 - 来电延时( t l = 3 s ) 合闸； 2 失电跳闸； 3 合闸后进行检测延时( t 2 = 1 5 s ) ，若检测中未啦现故障电流，则分段开关要闭锁( 出现故障电流也不跳 闸) 一段时间( 系统稳定后) 再解锁，若在此延时中出现故障电流，本断路器速断。 故障后，恢复线路正常的过程如下： 1 发生故障后，重合器A 跳闸，S 1 $ 3 失电跳闸，左侧线路停电。 重合器AS lS 2FS 3S 4S 5 S

11、6S 7 重合器B ( 1 ) F 点故障，左侧线路停电 2 重合器重合，S l 有电，经延时合闸，并处于合闸闭锁状态。 - 2 3 8 卜卜痧S 笋园卜J 少 重合器A S lS 2FS 3S 4S 5S 6S 7重合器B ( 2 ) 重合器重合后，S l 合闸 3 S 2 在S 1 合闸后开始合闸延时，延时结束后合闸，接通故障点，发生故障电流， S 2 速断，S 1 尚处于闭锁状态，不会跳闸。S 3 感受低电压，被逆向闭锁。 I 重合器AS lS 2FS 3S 4 S 5S 6S 7 重合器B ( 3 ) S 2 、S 3 被闭锁 4 联络开关合闸，逆向送电到S 3 ，S 3 已被逆向闭锁

12、，不能合闸。线路恢复稳定。 ( 见下图4 ) 卜卜_ 一1 | 卜 重合器A S 1S 2FS 3S 4S 5S 6S 7 重合器B ( 4 ) 故障段被S 2 、S 3 隔离，联络开关从另一端送电，正常区恢复供电 从上述分析可以看出，三种方式各有特点，我们把它们作一个比较。 ( 1 ) 从工作原理看，这三种方式都是用重合器和分段器在分、合闸时电压和时间的逻辑关系来工作的，而控 制逻辑在F T U 中设置。 ( 2 ) 工作过程不需要通信和上级系统控制。 ( 3 ) 前2 种方式用重合器和负荷开关，第三种方式因为要直接切故障电流，所以要用断路器。 ( 4 ) 从线路发生故障到重新稳定的时间比较

13、，第二种方式时间最短，而第一种方式的时间最长。 ( 5 ) 从成本考虑，就F T U 比较，都不相上下。但断路器的价格略高于负荷开关。 ( 6 ) 就运行经验来说，在上世纪9 0 年代，我国就引进了日本户上公司的分段器在国内试运行( 电压一时间 型) 。上世纪末，又引进了东芝公司的分段器技术。也有国产化产品。但没有大规模推广。 ( 7 ) 第二种方式的优点是控制器非常简单；同时因为是通过设置的电流脉冲次数来实现闭锁，不用合闸延时， 使检测过程最短。缺点是分段不能太多。因为如果分段点多，重合器的重合闸次数也多。过多的重合闸会影响 整个系统的稳定。 ( 8 ) 第三种方式的优点是线路在切除故障时，

14、过渡时间较方式l 短，也少一次重合器的重合闸。但分段器的 开关需用断路器。 从上述分析中，还可以发现一个问题，当联络开关的故障侧稳定，联络开关合闸从另一侧送电时，故障点的 下级分段器是靠上级分段器合闸时，经过故障点形成的低电压实现逆向闭锁的。但若故障是金属短路时，这 个电压很低，F T U 几乎测不出来，就无法实现逆向闭锁。这样，在联络开关延时合闸后，故障点下级分段器可 能将故障接入环网右侧正常的线路，使本来正常运行的线路发生一次跳闸一重合闸的检测过程，影响本来没有 故障的区段的正常供电。需要研究出更完善的方法，或建立通信通道( 光缆或其它形式) ，当线路发生故障，重 合器跳闸前瞬间，各分段器

15、通过通道把各自的电流信号上传到变电站的S C A D A 系统，由系统分析各个分段器的电 流，找出故障点两端的分段器( 最后一台故障电流分段器和最前一台正常电流分段器) ( 见下图) ，并下传指令 将这两台分段器闭锁。这种方法只需要一次重合闸，也不需合闸延时，一次重合闸就可以使正常的分段器一次 直接同时合闸。 - 2 3 争一 、- 、， 正常电流的分段器 3 、结束语 如何加快步伐，完善馈线自动化技术，使馈线自动化在我国普遍使用，还要做大量的工作。另外，它要求 线路、开关和F T U 的质量要有很高的可靠性。 这三种方式有一个特点，它们都可以不用通信就可以实现馈线自动化。这一点很重要，有利于逐步推行电力 网的完全自动化。 参考文献 配电自动化系统刘健等著中国水利水电出版杜1 9 9 9 年1 月 【作者简介】祝存眷从事高压电器技术及制造近3 0 年现任华仪电器集团技术副总裁兼总工程师