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1、2011年3月 馈线自动化续 配电网故障处理关键技术 输配电系统研究所 引言 全负荷开关馈线故障处理 全断路器馈线故障处理 负荷开关与断路器组合馈线故障处理 模式化故障处理 全负荷开关馈线故障处理 全负荷开关馈线：指馈线上的分段开关和联络开关全部采用负荷开 关、变电站10 kV 出线开关采用断路器的线路。 全负荷开关馈线故障处理的最大缺点是无论何处发生故障都需要依 赖变电站出线断路器切断故障电流。 全负荷开关全架空馈线故障处理 全负荷开关全电缆馈线故障处理 全负荷开关混合馈线故障处理 全负荷开关全架空馈线故障处理步骤 1）馈线发生故障后, 变电站出线断路器跳闸切断故障电流。 2）经过0. 5
2、s延时后, 变电站出线断路器重合,若重合成功, 则判定 为瞬时性故障; 若重合失败, 则判定为永久性故障。 3）主站根据收集到的配电终端上报的各个开关的故障信息, 判断 出故障区域。 4）若是瞬时性故障, 则将相关信息存入瞬时性故障处理记录; 若是 永久性故障, 则遥控故障区域周边开关分闸以隔离故障区域, 并遥 控相应变电站出线断路器和联络开关合闸, 恢复健全区域供电, 将 相关信息存入永久性故障处理记录。 全负荷开关全电缆馈线故障处理步骤 1）馈线发生故障后即认定是永久性故障, 变电站出线断路器跳闸 切断故障电流。 2）主站根据收集到的配电终端上报的各个开关的故障信息, 判断 出故障区域。
3、3）遥控相应环网柜中的故障区域周边开关分闸隔离故障区域, 并 遥控相应变电站出线断路器和相应环网柜的联络开关合闸, 恢复健 全区域供电, 将相关信息存入永久性故障处理记录。 全负荷开关混合馈线故障处理步骤 1）馈线发生故障后, 变电站出线断路器跳闸切断故障电流。 2）主站根据收集到的配电终端上报的各个开关的故障信息, 判断出故 障区域。 3）若判断出故障发生在架空线区域, 则遥控变电站出线断路器重合; 若 重合成功, 则判定为瞬时性故障; 若重合失败, 则判定为永久性故障。若 判断出故障发生在电缆区域, 则直接认定为永久性故障。 4）若是瞬时性故障, 则将相关信息存入瞬时性故障处理记录; 若是
4、永久 性故障, 则遥控故障区域周边开关分闸隔离故障区域, 并遥控相应变电 站出线断路器和联络开关合闸, 恢复健全区域供电, 将相关信息存入永 久性故障处理记录。 全负荷开关馈线故障处理的优缺点 优点:故障处理过程简单, 操作的开关数少,瞬时性故障时恢复供 电时间短, 馈线开关设备造价较低。 缺点:任何位置故障都会引起全线短暂停电,造成用户停电频率高 , 且对变电站出线断路器及其保护装置的可靠性要求高, 一旦保 护拒动或开关拒分, 就需要依靠主变低压侧开关或母线联络开关 过流保护动作跳闸, 延时时间长, 对系统冲击大, 有可能引发更严 重故障。 全断路器馈线故障处理 全断路器馈线：指馈线上的分段
5、开关和联络开关全部采用断路器、 变电站10 kV 出线开关也采用断路器。 全断路器馈线故障处理的最大缺点是故障发生后无法避免多级跳闸 或越级跳闸。 全断路器全架空馈线故障处理 全断路器全电缆馈线故障处理 全断路器混合馈线故障处理 全断路器全架空馈线故障处理步骤 1）馈线发生故障后, 故障点上游1 个或多个断路器跳闸, 甚至有可能离 故障点最近的断路器未跳闸而其上游断路器跳闸。 2）主站根据收集到的配电终端上报的各个开关的故障信息, 判断出故 障区域。 3）遥控故障位置上游的已跳闸的各个开关( 包括变电站出线断路器) 合 闸, 若全部成功, 则判定为瞬时性故障, 否则判定为永久性故障。 4）若是
6、瞬时性故障, 则将相关信息存入瞬时性故障处理记录; 若是永久 性故障, 则遥控故障区域周边开关分闸隔离故障区域, 遥控所隔离的故 障区域上游的已跳闸的各个开关( 包括变电站出线断路器)合闸, 遥控联 络开关合闸, 从而恢复健全区域供电,将相关信息存入永久性故障处理记 录。 全断路器全电缆馈线故障处理步骤 1）馈线发生故障后即认定是永久性故障, 故障点上游1 个或多个断 路器跳闸, 甚至有可能离故障点最近的断路器未跳闸而其上游断路器 跳闸。 2）主站根据收集到的配电终端上报的各个开关的故障信息, 判断出 故障区域。 3）遥控故障区域周边尚未分闸的开关分闸以隔离故障区域, 遥控故 障区域上游已分闸
7、开关和故障区域下游相应联络开关合闸, 恢复健全 区域供电, 将相关信息存入永久性故障处理记录。 全断路器混合馈线故障处理步骤 1）馈线发生故障后, 故障点上游1 个或多个断路器跳闸, 甚至有可能 离故障点最近的断路器未跳闸而其上游断路器跳闸。 2）主站根据收集到的安装在各个开关的馈线终端单元( FT U) 上报的 故障信息判断出故障区域。 3）若判断出故障发生在架空线区域, 遥控故障位置上游的已跳闸的各 个开关合闸, 若全部成功, 则判定为瞬时性故障, 否则判定为永久性故 障; 若判断出故障发生在电缆区域, 则直接认定为永久性故障。 4）若是瞬时性故障, 则将相关信息存入瞬时性故障处理记录;
8、若是永 久性故障, 则遥控故障区域周边尚未分闸的开关分闸以隔离故障区域, 遥控故障区域上游已分闸开关和故障区域下游相应联络开关合闸, 恢 复健全区域供电, 并将相关信息存入永久性故障处理记录。 全断路器馈线故障处理的优缺点 优点:一部分故障不会引起全线短暂停电, 用户停电频率较低; 故 障位置上游的各个断路器都有故障跳闸能力形成多重保护, 因此 , 对变电站出线断路器及其保护装置的可靠性没有过高要求。 缺点:故障处理过程复杂, 操作的开关数多,瞬时性故障时恢复供 电时间长, 馈线开关设备造价较高。 负荷开关与断路器组合馈线故障处理 全负荷开关馈线和全断路器馈线在故障处理过程中各有利弊, 采用
9、负荷开关与断路器恰当组合的组合馈线可以综合二者的优点, 并能 扬长避短。 负荷开关与断路器恰当组合的原则 1）主干馈线开关全部采用负荷开关。 2）用户开关和分支开关采用断路器。 3）变电站出线开关采用断路器。 4）将所有用户断路器开关和分支断路器开关的电流定值都整定为 小于变电站出线断路器速断和过流保护的电流定值, 跳闸延时时间 为0 s; 将变电站出线断路器速断保护略加一些延时( 例如200 ms 250 ms) 。 负荷开关与断路器组合馈线故障处理 采用上述配置后, 具有下列优点: 1）分支( 或用户) 故障发生后, 相应分支( 或用户) 断路器首先跳闸, 而变电站出线断路器不跳闸,因此不
10、会造成全线停电, 有效解决了全 负荷开关馈线故障后导致停电用户数多的问题。 2）不会发生开关多级跳闸或越级跳闸的现象,因此故障处理过程简 单, 操作的开关数少, 瞬时性故障恢复时间短, 有效克服了全断路器 馈线的不足。 3）相比全断路器方式, 主干线采用负荷开关降低了造价;相比全负 荷开关方式, 分支( 或用户) 开关采用断路器降低了对变电站出线断 路器及其保护装置可靠性的要求。 负荷开关与断路器组合馈线故障处理步骤 主干线路上发生故障后：负荷开关与断路器组合馈线的故障处理过 程与第2 节描述的全负荷开关馈线故障处理过程相同。 分支线路( 或用户) 处发生故障后： 1）相应分支( 或用户) 断
11、路器跳闸, 切断故障电流。 2）若跳闸分支( 或用户) 断路器所带支线为架空线路, 则快速重合闸控 制开放, 经过0. 5 s 延时后,相应断路器重合。若重合成功, 则判定为瞬 时性故障; 若重合失败, 则判定为永久性故障。若跳闸分支( 或用户) 断 路器所带支线为电缆线路, 则直接认定为永久性故障而不再重合。 另外, 对于单环网或单射网中环网柜母线故障的情形, 则将该环网柜隔 离, 以便于安全检修, 并不影响可恢复的健全区域供电。 对图示的电缆单环网, S1 , S2 为断路器, 开关B1 B24 采用 断路器, 开关A1 A16 采用负荷开关。因为主干线为全电缆 线路, 所以变电站出线断路
12、器的重合闸控制全部闭锁。 假设A4 与A5 之间馈线段发 生故障, S1 跳闸切断故障电 流, 如图(b) 所示。主站根据 配电终端上报的S1 , A1 A4 流经故障电流、而其余开关 未流经故障电流的信息, 判断 出故障发生在A4 与A5 之间 馈线段, 因此, 遥控A4 和A5 分闸以隔离故障区域,如图(c) 所示。然后遥控S1 和A9 合 闸, 恢复健全区域供电, 如图 (d) 所示。 假设B20 所带用户线路上发生永久性故障, B20跳 闸切断故障电流, 从而完成故障隔离, 如图 (e)所示 。 假设A3 与A4 所连母线故障, S1 跳闸, 切断故障电流, 主站根据 配电终端上报的S
13、1 , A1 A3 流经故障电流、而其余开关未流 经故障电流的信息, 判断出故障发生在A3 与A4 所连母线上, 因 此, 遥控A2和A5 分闸( 不是A3 和A4 分闸) 以隔离故障区域,然 后遥控S1 和A9 合闸以恢复健全区域供电, 从而将相应环网柜完 全隔离为不带电状态, 且并不影响可恢复的健全区域供电, 如图 1( f) 所示。 模式化故障处理 为了满足N - 1 准则, “手拉手”架空线路和单环或双环状电缆线 路一般只能具有50% 的负载率,为了提高配电设备的利用率, 可 以采用多分段多联络接线模式或多供一备( 对于电缆线路) 接 线模式。 多分段多联络架空配电网的模式化故障处理
14、多供一备电缆配电网的模式化故障处理 多分段多联络架空配电网的模式化故障处理 图 ( a) 为一个典型的3 分段3 联络架空配电网, 其网架特征为: 每条线路分为3 段, 各段分别与各不相同的3 条线路相联络。 但是, 仅仅从网架结构上具备上述特征并不能充分发挥其高设备利用率的 优点, 还必须在发生故障时采取如下模式化故障处理步骤: 1） 通过重合闸区分永久性故障和瞬时性故障,若为后者, 则结束, 否则进 行下一步。 2 ）尽可能仍由原供电电源恢复健全区域供电。 多分段多联络架空配电网的模式化故障处理 3）若存在原供电电源无法恢复的健全区域, 则由与其相连的其他备用线 路恢复, 并使每条备用线路
15、仅恢复其中的1 段区域供电。即使某条备用线 路能带的起原供电电源无法恢复的健全区域的全部负荷, 也仍遵循上述原 则。 多分段多联络架空配电网的模式化故障处理 对于图 (a) 所示的3 分段3 联络架空配电网, 当B至C区域发生永久性故障 后, 经过模式化故障处理得到的结果如图 (b) 所示, 此时尽管断路器S3 或 S4 可以恢复S1 至A 和A 至B 区域供电, 但仍应由原供电电源经S1恢复 S1至A 和A 至B 区域供电。 多分段多联络架空配电网的模式化故障处理 当S1至A区域发生永久性故障后, 经过模式化故障处理得到的结果如图 (c) 所示。即使此时负荷较轻, S2或S4可以带得起原供电
16、电源无法恢复的健全区 域A至B和B至C的全部负荷,也仍令S2和S4分别只带其中的1段区域负荷; 当其主供电源( S1 ) 故障后, 经模式化故障处理得到的结果如图2(d) 所示。 多分段多联络架空配电网的模式化故障处理 采取上述网架结构和模式化故障处理后, 为了满足N- 1准则要 求, 3分段3联络架空配电网中的每一条馈线只需要留有对侧线 路负荷的1/3就可以了, 因此每一条线路的负载率可以达到 75%, 从而较“手拉手”环状网的情形提高了配电设备的利用率 。 多供一备电缆配电网的模式化故障处理 图 (a) 为一个典型的3供1备电缆配电网, 其网架特征为: 3条线路正常工作, 与其均相连的另外一条线路平常处于停运状态作为总备用。 多供一备电缆配电网的模式化故障处理 但是, 仅仅从网架结构上具备上述特征并不能充分发挥其高 设备利用
