配电网线路故障快速自愈技术.

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1、1 配电线路快速故障自愈技术 2 什么是配电线路故障自愈？ 什么是配电线路故障自愈？ 指不需要或仅需少量的人为干预，利用先进的保护、控 制手段，出现故障后能够快速隔离故障、自我恢复，不 影响非故障用户的正常供电或将对其影响降至最小。 3 目前故障自愈的控制技术 就地控制技术 利用重合器与分段器的配合，进行顺序重合控制，实现故 障隔离与恢复供电。 有电压型、电流型、电压电流型三种型式 不需要通信条件，投资小，易于实施。 4 目前故障自愈的控制技术 集中控制技术 由控制主站集中处理馈线 终端（FTU）的故障检测 信息进行故障定位，遥控 实现隔离故障与非故障区 段恢复供电。 能够提高系统供电可靠性

2、，在一定程度上缩短停电 时间。 5 存在的问题 就地控制方式 多次重合到永久故障上，对系统多次冲击，造成电压骤降，且不能用 于电缆线路。 需要多次重合，故障隔离和供电恢复时间长，停电时间较长。 集中控制方式 利用主站判断故障位置、隔离故障，响应时间长，供电恢复时间在分 钟级。 两种方式均无法避免短时停电，且供电恢复时间长，不能满 足对供电质量要求高的特殊行业用户的要求。 比如半导体制造、PLC控制、电力电子控制敏感设备用户，哪怕是短 时的停电都会给敏感用户带来大量的经济损失。 6 解决问题的思路 通过智能终端之间的对等通信，交换信息，采用分 布式智能控制决策，不需要主站参与，实现配电线 路的故

3、障快速自愈。 7 关键技术 研发多功能、开放式 智能配电终端平台 硬件设计模块化，易 于扩展。 软件设计分层化，数 据与应用分离，提供 应用程序接口（API） ，支持各种保护控制 应用程序的即插即用 。 支持IP通信，支持终端 间对等通信。 应 用 软 件 主进程（系统初始化、参数库、系统维护） 分布式智能控制相量测量其他应用 计划孤岛控制继电保护故障隔离与供电 小电流接地检测短路故障检测SCADA测量 支 撑 软 件 SQlite 数据库 Linux 操作系统 串行总线驱动 串行接口驱动MMI 驱动 中断服务数据采集以太网接口驱动 硬件 硬件接口 自定义用户标准接口 （API） 8 关键技术

4、 智能终端间的数据快速传输技术 把具有控制关联关系的站点设计在一个局域通信以太网内 采用无连接方式的UDP协议（时延10ms)，应用重传机 制保证UDP数据传输可靠性。 9 关键技术 故障自愈的通用控制方法 研究能够适应不同的配电网络、不同的运行状态（开环、 闭环）的控制算法。 研究智能终端的自适应、自组织与扩展技术，实现协同控 制，提高控制响应速度。 10 基于分布式智能的故障自愈实现模式 模式1 快速故障自愈 模式2 无缝故障自愈 11 基于分布式智能的快速故障自愈技术 12 快速故障自愈技术 快速故障自愈，即开环线路故障快速隔离与恢复 供电。 故障时，变电站出口开关保护跳闸，相邻FTU之

5、 间交换故障信息，确定故障点，控制故障点两侧 的开关直接分闸隔离故障，然后变电站出口开关 与联络开关合闸，恢复故障区段两侧环网柜供电 。非故障区供电恢复时间小于3s。 13 快速故障自愈技术 系统构成 系统开环运行、分段开关采用负荷开关 变电站出口保护装置（Relay） 智能型FTU 光纤工业以太网 通信处理机（CP） 14 快速故障自愈技术 工作原理 F点故障，在出口保护（Relay）跳闸后，检测到故障电流的FTU发 起通信，向相邻的FTU请求相邻开关的故障检测信息。 通过交换信息，确认故障点前FTU检测到故障信息，而故障点后的 FTU没有检测到故障信息，从而确定故障点。 FTU控制故障点两

6、侧的开关分闸，在相互确认后发出“故障隔离成功 ”的消息；出口保护（Relay）和联络开关FTU在收到“故障隔离成功” 消息后，分别控制出口开关与联络开关合闸，恢复故障区段两侧供 电。 故障处理完成，通过通信处理机（CP）将故障处理信息上报主站。 15 快速故障自愈技术 智能FTU通过光纤工业以太网，快 速交换信息，协同控制，不依赖主 站或子站的控制在数秒内完成故障 隔离与恢复供电，进一步提高了供 电可靠性。 对于环网柜出线上的短路故障，在 出线上不安装快速熔断器的情况下 ，FTU在故障切除后打开负荷开关 隔离故障，并向电源出口断路器处 的Relay发出合闸命令，恢复主干 线路供电。 技术指标

7、故障隔离时间：300ms 恢复供电时间：3s 供电中断时间：3s 16 快速故障自愈的其它技术 美国佐治亚理工大学 采用无线通信技术，FTU数据通过串行口接入无线对等通信网络 ，控制速度慢，10s。 美国 S&C电气公司 根据网络结构，将FTU（分段开关）分成若干个控制分组（team ），由分组的领衔FTU（Coach）收集该小组内FTU信息，实现 故障自愈控制。 整定配置过程复杂。FTU采用RS-232串行口，通过网络通信模块 实现对等通信，控制速度慢。 加拿大阿尔伯特省ENMAX电力公司2004年3月在其19条25kV线 路上投运了该系统，到当年9月份，共为用户减少了862,000 分钟

8、停电时间，获得了2004年美国输配电杂志的自动化项目奖。 17 思明供电分局快速故障自愈项目 科汇公司与福建电力公司合作开发的基于分布式智 能的快速故障自愈系统已在厦门电业局思明供电分 局电缆环网工程中获得应用。 厦门电业局思明供电分局于2010年11月，在由4座 环网柜组成的环网线路上运行了分布智能型快速故 障自愈项目。 系统构成 光纤工业以太网 智能环网柜监控终端： PZK-360H（按6回路配置） 通信处理机：DPS-100D PZK-360H 18 思明供电分局快速故障自愈项目 该电缆环网供电线路电源侧采用经小电阻接地，其湖西立交 环网柜进线官任线901、滨南污水环网柜进线滨南变901

9、处 开关为断路器，其余开关为负荷开关。 官任变911公园回 湖滨南变917西堤回 湖西立交环网柜 湖西污水环网柜 湖西海湾1#环网柜 滨南污水环网柜 官任线 901 滨南变 901 19 思明供电分局快速故障自愈项目 现场试验 环网柜出线故障，开环点为湖西海湾#1环网柜906 环网柜进线故障，开环点为湖西海湾#1环网柜903 端设备失压无流故障模拟试验 故障 类型 故障点动作过程 端口分 闸时间 故障 隔离时间 端口合 闸时间 联络 合闸时间 单相接 地（a 相接地 ） F1 湖西立交901分闸 湖西立交 906分闸 湖西立交901合闸 0.787s0.834s1.103s F2 湖西立交90

10、1分闸 湖西立交 902分闸 湖西海湾#1 901分 闸湖西立交环901合闸 0.742s0.991s1.230s 失压F3 湖西立交901分闸湖西海湾 #1 903合闸 1.402s1.852s 现场试验结果证明系统可在2秒内完成恢复供电。 20 基于分布式智能的无缝故障自愈技术 21 无缝故障自愈技术 应用基于分布式智能控制的网络保护，在闭环运行 线路故障时直接跳开故障区段两侧断路器切除故障 ，使非故障区段用户的供电不受影响，实现无缝故 障自愈。 22 无缝故障自愈技术 系统构成 系统闭环运行，分段开关采用断路器；为避免出线环流 ，电源取自同一母线；选择其中一环网柜的一条出线与 其他变电站

11、出线联络，作为主供电源停电时的备供。 变电站出口保护装置（Relay） 智能型FTU 光纤工业以太网 通信处理机（CP） 23 无缝故障自愈技术 工作原理 电源出口保护配限时速断保 护，作为网络保护的后备保 护。 故障后，相邻FTU之间交换 故障电流方向检测结果，实 现故障定位。 非故障区段电流是穿越性的 ，电流方向一致，而故障区 段电流由两侧注入，方向相 反。 确定故障点后直接跳开故障 点两侧的开关，使非故障区 段用户的供电不受影响，即 “无缝自愈”。 24 无缝故障自愈技术 技术指标 故障隔离时间：200ms 恢复供电时间： 0s 供电中断时间： 0s （无缝自愈） 静模试验 25 无缝故

12、障自愈技术 如果环网柜出线开关也为断路器，出线上发生短路 故障时，FTU检测到出线过流，直接跳开出线断路 器切除故障。 如果环网柜出线开关是负荷开关，则由进线断路器 动作切除故障，然后跳开出线负荷开关隔离故障， 再合上进线开关恢复对环网柜的供电。这种处理方 式，会造成环网柜上非故障出线短时停电。 26 无缝故障自愈技术 科汇公司正在与厦门电业局合作正在开展无缝故障 自愈技术（网络差动保护）的研究 静模试验 试验线路 27 无缝故障自愈技术 波形记录 28 无缝故障自愈技术 试验记录 故障 类型 故障 次数 区段1故障 电流相位差 区段2故障 电流相位差 故障隔离 时间（s） 两相 故障 111

13、80 0.147 2-1 181 0.136 三相 故障 1-2 178 0.117 2-2 180 0.132 试验结果表明，系统可以在150ms内实现故障隔离， 同时不会造成健康区段的供电中断（无缝自愈）。 29 无缝故障自愈技术 我国香港与新加坡中压电缆环网都采用闭环运行方 式，每一段线路采用金属导引线的电流差动保护， 快速切除故障，线路故障不会引起用户停电，具有 非常高的供电可靠性。 30 加拿大BC Hydro无缝故障自愈项目 温哥华市的皇家公园购物中心（Park Royal Shopping Centre），2002年圣诞节期间停电，导 致严重经济损失。 之后，BC Hydro决定

14、对该购物中心馈线进行自动化 改造。项目2003年3月启动，2006年3月投入运行。 31 加拿大BC Hydro无缝故障自愈项目 安装了两套箱式环路分接开关（LTS） 每套LTS内含个真空故障断路器（VFI） 6个VFI以“常闭”状态运行，采用“H”形环网拓扑把 两条馈线和购物中心相连。 32 加拿大BC Hydro无缝故障自愈项目 每个LTS装置各配备一台智能保护继电器，通过光 纤电缆交换故障方向、断路器状态等信息，实现快 速保护。 自动切除馈线故障，不会造成购物中心供电中断。 将LTS内部故障对购物中心供电的影响降至最小 33 加拿大BC Hydro无缝故障自愈项目 项目实施后用户年停电时间由3.42小时降低至0.12 小时 供电可靠率从99.94%提高到99.99%