陳紹輝

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司迪慶供電局維西分局，云南 維西 674600）

0 前言

配電環(huán)節(jié)作為電力系統(tǒng)到用戶的最后一環(huán)，與用戶的關(guān)系最為緊密，對系統(tǒng)整體性能和用戶供電質(zhì)量的影響也最為直接。目前隨著通信技術(shù)、配電設(shè)備性能等云大物移智技術(shù)的迅速發(fā)展，為實現(xiàn)配網(wǎng)自動化奠定了基礎(chǔ)。借助新時代農(nóng)村智能配電網(wǎng)示范縣的有利契機，通過對配電技術(shù)的有機整合，在中心城區(qū)建設(shè)可推廣、可復(fù)制的智能分布式配電網(wǎng)示范區(qū)域。

目前，分布式饋線自動化技術(shù)因其在故障處理方面定位準(zhǔn)確、動作迅速等特點而逐漸成為配電自動化領(lǐng)域的研究熱點[1-5]。饋線自動化主要有就地型饋線自動化及主站型饋線自動化兩類，就地型饋線自動化不依賴于主站，智能分布式饋線自動化是基于對等式通信規(guī)約、網(wǎng)絡(luò)式面保護(hù)的一種就地式饋線自動化技術(shù)[6-8]，通過終端設(shè)備之間實施對等通信，從而準(zhǔn)確判斷故障區(qū)段，自動完成故障隔離工作，順利實現(xiàn)非故障區(qū)段的快速轉(zhuǎn)供。

1 對等式通信智能分布式配電網(wǎng)自愈

1.1 對等式通信

利用高速對等式通信網(wǎng)絡(luò)，共享相鄰開關(guān)狀態(tài)信息，如圖1 所示。

1.2 智能分布式

智能分布式分為速動型和緩動型。速動型應(yīng)用于配電線路分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)為斷路器的線路上，配電終端通過高速通信網(wǎng)絡(luò)，與同一供電環(huán)路內(nèi)相鄰分布式配電終端實現(xiàn)信息交互，當(dāng)配電線路上發(fā)生故障，在變電站出口斷路器保護(hù)動作前，實現(xiàn)快速故障定位、故障隔離和非故障區(qū)域的恢復(fù)供電。

圖1 基于對等式通信智能分布式配電網(wǎng)自愈技術(shù)架構(gòu)

緩動型應(yīng)用于配電線路分段開關(guān)、聯(lián)絡(luò)開關(guān)為負(fù)荷開關(guān)或斷路器的線路上。配電終端與同一供電環(huán)路內(nèi)相鄰配電終端實現(xiàn)信息交互，當(dāng)配電線路上發(fā)生故障，在變電站出口斷路器保護(hù)動作后，實現(xiàn)故障定位、故障隔離和非故障區(qū)域的恢復(fù)供電。

1.3 故障自愈技術(shù)

借助先進(jìn)的保護(hù)和控制手段，實時掌握電網(wǎng)運行狀態(tài)，能夠及時發(fā)現(xiàn)、診斷和排除故障隱患，盡可能減少人為干預(yù)，最大限度降低對非故障用戶正常供電的影響[9-10]。

2 通信系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

2.1 工業(yè)以太網(wǎng)

工業(yè)以太網(wǎng)交換機多采用環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。環(huán)上節(jié)點的交換機布放在開關(guān)站、開閉所等位置，并通過以太網(wǎng)接口和配電終端連接。上聯(lián)節(jié)點的工業(yè)以太網(wǎng)交換機一般配置在變電站內(nèi)，負(fù)責(zé)收集環(huán)上所有通信終端的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并接入骨干層通信網(wǎng)絡(luò)。

2.2 EPON

EPON 是千兆以太網(wǎng)技術(shù)與無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）的結(jié)合，基于以太網(wǎng)無源（光的傳輸及分配無需電源）光網(wǎng)絡(luò)，是一種采用點到多點（P2MP）結(jié)構(gòu)的單纖數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)墓饫w通信技術(shù)。

2.3 無線虛擬專網(wǎng)

無線GPRS 通信方式目前在電力集中抄表及配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，它依靠租借移動運營商的無線資源組建電力無線虛擬專網(wǎng)，這種方式不需要電力投資線纜資源，而且組網(wǎng)靈活。

表1 智能分布式通信系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

3 典型故障處理邏輯

3.1 速動型智能分布式故障處理邏輯

速動型智能分布式設(shè)備配置要求，一是開關(guān)為斷路器；開關(guān)具備三相保護(hù)TA，零序TA（可選配）；環(huán)網(wǎng)箱配置母線TV；斷路器分閘動作時間≤60 ms。二是配套具備速動型分布式饋線自動化功能的配電終端，同時具備配電自動化要求的遙測、遙信、遙控、故障錄波、故障事件、歷史數(shù)據(jù)等基本功能。三是終端間的通訊網(wǎng)絡(luò)宜采用工業(yè)光纖以太網(wǎng)，也可采用EPON 光纖網(wǎng)絡(luò)；速動型分布式FA 對等通信的故障信息及控制信息交互時間≤20 ms。分布式FA 通信與主站通信使用單獨信道，互不干擾。

1）故障發(fā)生在主干線。故障處理邏輯為F1點發(fā)生短路故障，相鄰開關(guān)之間進(jìn)行信息交互；H01 環(huán)網(wǎng)柜K4 開關(guān)在100 ms 內(nèi)跳閘，切除故障；D02 開關(guān)在上級開關(guān)斷開后分閘，隔離故障；L03 聯(lián)絡(luò)開關(guān)在接收到D02 隔離故障區(qū)段后，經(jīng)過一定延時合閘，恢復(fù)非故障區(qū)域供電。

2）故障發(fā)生在支線。F2 點發(fā)生短路故障，相鄰開關(guān)之間進(jìn)行信息交互；H01 環(huán)網(wǎng)柜K3 開關(guān)在100 ms 內(nèi)跳閘，切除故障。

3.2 緩動型智能分布式故障處理邏輯

緩動型智能分布式設(shè)備配置要求，一是進(jìn)線為負(fù)荷開關(guān)，出線為負(fù)荷開關(guān)或斷路器；開關(guān)具備三相保護(hù)TA，零序TA（可選配）；環(huán)網(wǎng)箱配置母線TV。二是配套具備分布式饋線自動化功能的配電終端，同時具備配電自動化要求的遙測、遙信、遙控、故障錄波、故障事件、歷史數(shù)據(jù)等基本功能。三是終端間的通訊網(wǎng)絡(luò)宜采用工業(yè)光纖以太網(wǎng)，也可采用EPON 光纖網(wǎng)絡(luò)；分布式FA 通信與主站通信使用單獨信道，互不干擾。

1）故障發(fā)生在主干線。故障處理邏輯為F1點發(fā)生短路故障，相鄰開關(guān)之間進(jìn)行信息交互；變電站內(nèi)開關(guān)CB1 跳閘，H01 環(huán)網(wǎng)柜K4 開關(guān)在無壓無流的情況下跳閘，切除故障；D02 開關(guān)在上級開關(guān)斷開后分閘，隔離故障；CB1 進(jìn)行一次重合器，恢復(fù)故障點前非故障區(qū)域供電；L03 聯(lián)絡(luò)開關(guān)在接收到D02 隔離故障區(qū)段后，經(jīng)過一定延時合閘，恢復(fù)故障點后非故障區(qū)域供電。

2）故障發(fā)生在支線。故障處理邏輯為F2點發(fā)生短路故障，相鄰開關(guān)之間進(jìn)行信息交互；變電站內(nèi)開關(guān)CB1 跳閘；H01 環(huán)網(wǎng)柜K3 開關(guān)在無壓無流的情況下跳閘，切除故障；CB1 進(jìn)行一次重合器，恢復(fù)非故障區(qū)域供電。

4 應(yīng)用實例

4.1 工程概況

某縣南部新城某開閉所Ⅰ回出線和Ⅱ回出線主干線路共有11 臺戶外開關(guān)箱，其中5 臺戶外開關(guān)箱屬于老舊開關(guān)，其余6 臺戶外開關(guān)箱為新建。在現(xiàn)有的設(shè)備基礎(chǔ)上通過對設(shè)備進(jìn)行增加調(diào)整實現(xiàn)智能分布式功能。當(dāng)線路發(fā)生故障時避免因變電站跳閘造成非故障區(qū)域的停電，以最快的速度隔離故障區(qū)間實現(xiàn)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的合閘恢復(fù)供電。

圖2 故障發(fā)生在主干線

圖3 故障發(fā)生在支線

4.2 技術(shù)方案

智能分布式饋線自動化技術(shù)對通信要求較高，要求故障發(fā)生之后DTU 之間的信息交互在10 ms 內(nèi)完成，所以采用工業(yè)光纖以太網(wǎng)自愈環(huán)。

變電站限時速斷保護(hù)延時至少預(yù)留200 ms級差。某縣南部新城某開閉所Ⅰ回出線和Ⅱ回出線、開閉所至中心變電站鋪設(shè)光纖通信，全部新建主干線路具備智能分布式開關(guān)都參與智能分布式饋線自動化方案處理故障，此時無論是主干線還是分支故障，均可在變電站出線開關(guān)動作之前切斷故障。

6 臺戶外開關(guān)箱為新建且開關(guān)全部是具備切斷故障電流能力的斷路器。圖4 中智能分布式系統(tǒng)接線圖Ⅰ回出線和Ⅱ回出線形成手拉手環(huán)網(wǎng)供電。Ⅲ回2# 分支箱、Ⅲ回3# 分支箱、Ⅲ回4#分支箱、Ⅲ回5#分支箱、Ⅲ回6#分支箱、Ⅱ回3#分支箱參與智能分布式其余開關(guān)不參與。Ⅲ回5#分支箱906 開關(guān)為聯(lián)絡(luò)開關(guān)。

表2 新建戶外開關(guān)箱詳細(xì)配置

4.3 故障處理策略

1）當(dāng)F2 點發(fā)生故障，Ⅲ回2# 分支箱901、906 開關(guān)，Ⅲ回3# 分支箱901 開關(guān)檢測到故障電流，并通過高速的通訊網(wǎng)絡(luò)主動與相鄰開關(guān)之間進(jìn)行信息交互。Ⅲ回3#分支箱901開關(guān)確定故障點在管轄范圍，執(zhí)行“智能分布式保護(hù)跳閘”切除故障。Ⅲ回3#分支箱906 開關(guān)收到故障切除信號后，延時100 ms 再進(jìn)行分閘，將故障進(jìn)行隔離。處于分閘狀態(tài)的Ⅲ回3#分支箱906 開關(guān)通過高速的通訊網(wǎng)絡(luò)接收到故障隔離的信息，進(jìn)行合閘轉(zhuǎn)供。

2）當(dāng)F4 點發(fā)生故障，Ⅲ回2# 分支箱901、906 開關(guān)，Ⅲ回3#分支箱901、906 開關(guān)，Ⅲ回4#分支箱901、906 開關(guān)，Ⅲ回5#分支箱901 開關(guān)檢測到故障電流，并通過高速的通訊網(wǎng)絡(luò)主動與相鄰開關(guān)之間進(jìn)行信息交互。Ⅲ回5#分支箱901 開關(guān)確定故障點在管轄范圍，執(zhí)行“智能分布式保護(hù)跳閘”切除故障。

圖4 智能分布式系統(tǒng)接線圖

5 結(jié)束語

1）智能配電網(wǎng)自愈技術(shù)已成為提高配電網(wǎng)供電可靠性和安全性的一個重要途徑，能夠抵御連鎖故障和大面積停電事故的發(fā)生，有效保障供電的穩(wěn)定性，具有非常廣闊的市場前景。

2）智能分布式饋線自動化，DTU 通過橫向?qū)Φ仁酵ㄐ沤换ス收闲畔⑴c控制信息，實現(xiàn)配電全線故障處理無級差配合。100 ms 內(nèi)分?jǐn)嗑o鄰故障點上側(cè)的開關(guān)，200 ms 內(nèi)故障點下側(cè)開關(guān)聯(lián)鎖跳閘，2 s 內(nèi)啟動自動合閘轉(zhuǎn)供功能，以恢復(fù)非故障區(qū)域供電。該方式提高了供電可靠性減少了因停電造成的經(jīng)濟(jì)損失。

3）對等式智能分布式配電網(wǎng)自愈技術(shù)優(yōu)點是快速故障處理，毫秒級定位及隔離，秒級供電恢復(fù)；停電區(qū)域小；定值整定簡單。不足是速動型FA 要求開關(guān)為斷路器，變電站速斷具備0.3 s 及以上的延時；通信可靠性、實時性要求較高。配網(wǎng)自動化的建設(shè)模式選擇應(yīng)因地制宜。