張?jiān)鹿?陳 磊 平勇陳

國網(wǎng)上海市電力公司奉賢供電公司

0 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來越高，如何提高供電可靠性是電網(wǎng)發(fā)展過程中備受關(guān)注的問題。近年來智能電網(wǎng)已成為電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展的重要支撐，而自愈系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的核心［1］。自愈系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信號(hào)傳輸、故障報(bào)警、在線監(jiān)控等功能，其在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)的快速響應(yīng)能力顯著提高了供電的可靠性。

為進(jìn)一步加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)，提升電網(wǎng)智能化水平，近年來上海奉賢電網(wǎng)陸續(xù)完成了220 kV農(nóng) 園-110 kV運(yùn) 河-110 kV樹 浜-220 kV江 海、220 kV農(nóng) 園-110 kV金 田-110 kV奉 義-110 kV匯 虹-110 kV望 園-220 kV農(nóng) 園、220 kV星火-110 kV民 樂-110 kV學(xué) 士-220 kV碧 海、220 kV星火-110 kV更樓-110 kV普天涇-220 kV大葉等自愈系統(tǒng)，提升了電網(wǎng)抗干擾能力和可靠性。

本文立足于實(shí)際案例，在分析自愈系統(tǒng)基本原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合上海奉賢電網(wǎng)110 kV自愈系統(tǒng)投運(yùn)情況和一起110 kV線路故障引發(fā)的自愈系統(tǒng)動(dòng)作，詳細(xì)分析和總結(jié)了事故處理過程、處理思路、處理步驟及注意事項(xiàng)，對(duì)提高電網(wǎng)調(diào)控、電網(wǎng)安全性和可靠性提供了參考。

1 自愈系統(tǒng)原理

1.1 自愈系統(tǒng)原理及自愈系統(tǒng)鏈?zhǔn)酱┙Y(jié)構(gòu)

自愈系統(tǒng)為鏈?zhǔn)酱┙Y(jié)構(gòu)，能自動(dòng)識(shí)別開環(huán)點(diǎn)開關(guān)位置并做出相應(yīng)動(dòng)作。在鏈?zhǔn)酱┙Y(jié)構(gòu)的變電站某處故障導(dǎo)致后級(jí)站失電時(shí)，自愈系統(tǒng)將跳開緊鄰故障點(diǎn)失電站的原主供電源開關(guān)（若由于小電源的存在而導(dǎo)致失電站母線未達(dá)到無壓條件時(shí)，可以切除小電源，小電源在35 kV側(cè)或10 kV側(cè)），在確認(rèn)緊鄰故障點(diǎn)失電站的母線無壓后，合上串供回路原開環(huán)點(diǎn)的開關(guān)，由另一側(cè)電源對(duì)所有失電站供電。

圖1 鏈?zhǔn)酱┙Y(jié)構(gòu)變電站示意圖

圖1為自愈系統(tǒng)鏈?zhǔn)酱┙Y(jié)構(gòu)串起的多個(gè)110 kV變電站。如正常運(yùn)行時(shí)開環(huán)點(diǎn)為D2開關(guān)，由A主站給C、D子站供電，當(dāng)K1點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，自愈系統(tǒng)跳C1開關(guān)，合D2開關(guān)，由B主站給C、D子站供電；當(dāng)K2點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，自愈系統(tǒng)跳D1開關(guān)，合D2開關(guān)，由A主站給C子站供電，B主站給D子站供電。

1.2 自愈系統(tǒng)邏輯詳圖

對(duì)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)的串供回路，開環(huán)點(diǎn)不同，運(yùn)行方式也不同。自愈系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別串供回路的開環(huán)點(diǎn)，并快速動(dòng)作不同故障點(diǎn)的邏輯以迅速恢復(fù)供電［2］。自愈系統(tǒng)邏輯詳圖見圖2。

自愈系統(tǒng)按分層控制的原則來配置整個(gè)區(qū)域的保護(hù)。自愈系統(tǒng)主站通常設(shè)置在串供站的某一變電站中，子站設(shè)置在串供變電站及兩個(gè)電源站之間。主站完成自愈邏輯，子站向主站輸送狀態(tài)信息及主站所需信息，執(zhí)行主站操作命令，并完成所在變電站的后加速保護(hù)功能。

當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，子站將信息上傳至主站，主站對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定位，切換運(yùn)行方式，向子站發(fā)送執(zhí)行命令。子站收到命令2 s后跳緊鄰故障線路開關(guān)，在確認(rèn)開關(guān)分位且無流后，0．1 s合上開環(huán)點(diǎn)開關(guān)，如合于故障，由合閘后加速保護(hù)動(dòng)作以切除故障。合閘后加速保護(hù)開放時(shí)間為3 s，之后自動(dòng)退出，在此期間內(nèi)若該保護(hù)啟動(dòng)，則一直開放到故障切除。

線路上的光纖縱差保護(hù)和變電站的母差保護(hù)是自愈動(dòng)作啟動(dòng)的重要依據(jù)?？v差保護(hù)裝置節(jié)點(diǎn)和母差保護(hù)裝置節(jié)點(diǎn)接入子站，再上傳至主站，用以判斷自愈系統(tǒng)是否啟動(dòng)或閉鎖。為防止故障合閘，設(shè)置開斷點(diǎn)母差保護(hù)動(dòng)作閉鎖自愈，非開斷點(diǎn)母差保護(hù)動(dòng)作不閉鎖自愈。

1.3 自愈系統(tǒng)框架

圖2 自愈系統(tǒng)邏輯詳圖

圖3 自愈系統(tǒng)框架

自愈系統(tǒng)框架見圖3，由PCS-998M主站和PCS-998S子站構(gòu)成，采用多模光纖和GOOSE方式通信。

變電站信號(hào)采集送入子站PCS-998S，子站將模擬量轉(zhuǎn)化為開關(guān)量后與其他開入量一起通過多模光纖與本站內(nèi)的交換機(jī)以GOOSE方式進(jìn)行通信，最終傳送至主站PCS-998M，站間交換機(jī)通過專用光纖進(jìn)行串聯(lián)［3］。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，主站PCS-998M對(duì)所有信息進(jìn)行綜合判斷，完成自愈邏輯運(yùn)算、切換運(yùn)行方式并將執(zhí)行命令傳送到各個(gè)子站完成跳、合閘操作。

2 調(diào)度站事故處理過程

以2021年7月19日110 kV民樂站110 kV出現(xiàn)樂學(xué)1T077線路故障導(dǎo)致民樂站B串自愈系統(tǒng)動(dòng)作為例，對(duì)調(diào)度站事故處理過程進(jìn)行了分析。

2.1 事故前民樂站B串自愈系統(tǒng)運(yùn)行方式

事故前民樂站B串自愈系統(tǒng)開環(huán)點(diǎn)為民樂站火樂1503開關(guān)，由220 kV碧海站給學(xué)士站和民樂站供電,如圖4所示。

2021年7月19日7 h16 min，監(jiān)控顯示民樂站樂學(xué)1T077縱差保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)跳閘，民樂站110 kV母線及2號(hào)主變T2瞬時(shí)失電，0．01 s后民樂站110 kV二段自愈保護(hù)動(dòng)作，合民樂站火樂1503開關(guān)，恢復(fù)供電，保護(hù)信號(hào)見表1。

圖4 民樂站B串自愈系統(tǒng)圖

表1 民樂站B串自愈保護(hù)動(dòng)作信號(hào)

2.2 事故后民樂站B串自愈系統(tǒng)運(yùn)行方式

事故后民樂站B串自愈系統(tǒng)運(yùn)行方式見圖5。民樂站樂學(xué)1T077開關(guān)分閘，學(xué)士站樂學(xué)1T077開關(guān)分閘，原開口點(diǎn)火樂1503開關(guān)合閘，由星火站對(duì)民樂站2號(hào)主變T2供電。

2.3 事故處理分析

圖5 事故后民樂站B串自愈系統(tǒng)運(yùn)行方式

事故處理一般原則和順序?yàn)椋?］：迅速限制事故發(fā)展，消除事故根源，解除對(duì)人身、設(shè)備和電網(wǎng)安全的威脅；用一切可能的辦法保持正常設(shè)備的運(yùn)行，保持重要用戶及廠用電的正常供電；電網(wǎng)解列后盡快恢復(fù)并列運(yùn)行；盡快恢復(fù)停電地區(qū)或用戶的供電；恢復(fù)正常電網(wǎng)運(yùn)行方式。

事故發(fā)生時(shí)，樂學(xué)1T077縱差保護(hù)出口兩側(cè)開關(guān)跳閘，隨后民樂站B串自愈保護(hù)動(dòng)作，跳樂學(xué)1T077開關(guān)，合開口點(diǎn)火樂1503開關(guān)，保護(hù)動(dòng)作準(zhǔn)確，迅速隔離了故障點(diǎn)，限制了事故的進(jìn)一步發(fā)展。此外，當(dāng)值調(diào)度員迅速判斷出是樂學(xué)1T077線路發(fā)生故障導(dǎo)致主保護(hù)動(dòng)作，立即通知線路運(yùn)行班、電纜班檢查樂學(xué)1T077線纜，確認(rèn)故障點(diǎn)位置及民樂站、學(xué)士站及下級(jí)變電站有無過載情況；通知變電運(yùn)行人員到現(xiàn)場(chǎng)檢查一、二次設(shè)備，發(fā)現(xiàn)民樂站樂學(xué)1T077開關(guān)線路縱差保護(hù)動(dòng)作跳閘，故障相位為C相，故障電流27．51 A，測(cè)距1．7 m，隨即通知線路巡視人員，巡視發(fā)現(xiàn)樂學(xué)1T077線路105號(hào)-106號(hào)桿之間吊車碰線，導(dǎo)致了線路保護(hù)動(dòng)作。

3 結(jié)語

本文介紹了自愈系統(tǒng)原理及結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合上海奉賢電網(wǎng)110 kV自愈系統(tǒng)投運(yùn)情況，和一起110 kV線路故障引發(fā)的自愈系統(tǒng)動(dòng)作，詳細(xì)分析和總結(jié)了事故處理過程、處理思路、處理步驟及注意事項(xiàng)，對(duì)提高電網(wǎng)調(diào)控、電網(wǎng)安全性和可靠性提供了參考。