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案例實操丨電壓型饋線自動化FA試驗操作及原理解析
發布時間:2021/08/24武漢市豪邁電力自動化技術有限責任公司

?配電自動化是以一次網架和設備為基礎,利用計算機及其網絡技術、通信技術、現代電子傳感技術,以配電自動化系統為核心,將配網設備的實時、準實時和非實時數據進行信息整合和集成,實現對配電網正常運行及事故情況下的監測、保護及控制等。

通過實施配網自動化,實現了對配電網設備運行狀態和潮流的實時監控,為配網調度集約化、規范化管理提供了有力的技術支撐。 通過對配網故障快速定位/隔離,非故障段恢復供電,縮小了故障影響范圍,加快故障處理速度,減少了故障停電時間,進一步提高了供電可靠性。  

傳統智能開關(電流時間型):

傳統智能開關即級差保護開關,跳閘判定依據為故障電流是否超過設定值,故障電流時間是否超過設定值,兩者滿足即跳閘。

工作模式: 可采集三相電流、兩側三相電壓和零序電流。 具有過電流保護功能和零序電流保護,兩次自動重合閘功能和閉鎖二次重合閘功能。

配電自動化開關(電壓時間型):

目前配網自動化開關動作策略是電壓時間型策略(簡稱FA),只判斷開關的電壓和電壓持續時間,失壓跳閘,得電壓通過一定的延時即合閘。

動作的過程為開關自動試送。 當線路任何一個故障點發生故障時,變電站內的開關跳閘(站內開關類似傳統智能開關),線路上投FA的所有開關,同時失壓,然后通過時限的設置,逐級重合(類似人工試送開關)至故障點后閉鎖開關,隔離后段故障,前端恢復送電。

工作模式: X時限投入,Y時限確認,X時限閉鎖,Y時限閉鎖,兩側電源閉鎖,瞬時加壓閉鎖。

X時限: 從分段器電源側加壓至該分段器合閘的時延(來電延時合閘)。

Y時限: 即故障檢測時間。 若分段器合閘后在未超過Y時限的時間內又失壓,則該分段器分閘并閉鎖在分閘狀態,待下次再得電時不再自動重合。

圖中10kV線路,線段2發生短路故障,短路電流達到17A,最初D02和D03不動作,但是站內911開關檢測到短路電流大于設定定值,經過0.3S延時后,過流1段跳閘。

911開關跳閘后,D02/D03開關失壓、跳閘,等待911開關的重合。

911開關重合之后,D02開關得到電壓,經過21秒的延時(X時限的延時)自動合閘,Y計時器開始計時,由于線段2故障點的存在,合閘瞬間又產生短路電流,911開關第二次跳閘,D02開關失壓,從合閘Y計時器開始計時到第二次失壓,時間非常短暫,小于Y時限5S,D02閉鎖(Y閉鎖)。 即試送開關送不出去,默認為故障點在開關后段。

關于D03: D02開關得到電壓,經過21秒的延時(X時限延時),合閘瞬間,D03感受到瞬間電壓但馬上失壓,即D03得到電壓,開始計時X時限,但是X時限沒到就失壓了,此時D03閉鎖(X閉鎖)。 即前端送電但送不過來,默認為故障點在前端。

經過故障段識別后,911開關會進行第二次重合,此次D02開關由于閉鎖,不再合閘,線段1恢復供電。

若此條線路為單輻射線路,則故障處理結束,整條線路恢復了1/3供電。 但此條為聯絡線路,聯絡開關W53。 當自動化開關配置為聯絡開關時,會時刻檢測兩端電壓,當一側失壓,開關會自動合閘,由有電側供電給失壓側,即在線段3失壓后,經過35S的延時,W53合閘,線段3恢復供電。 即該線路在1分鐘之內自動恢復了2/3供電,故障區域鎖定在線段2。

上圖從左往右4個FTU和開關分別為: 保護開關D01(投保護,投過流Ⅰ段15A\0.3s,投重合閘2次,重合閘時間2.6s)、分段開關D02(投FA,X時限21s,Y時限5s)、分段開關D03(投FA,X時限7s,Y時限5s)、聯絡開關D04(投FA,X時限35s,Y時限5s)。

試驗步驟:

1)4套FTU和開關,接好控制線,擰緊航插。

2)4臺配電之星-P2200 配電自動化終端測試儀,電流電壓輸出端子按套管編號接好電流電壓線,對端FTU航插接上擰緊。

△  配電之星-P2200 配電自動化終端測試儀

D01開關是保護開關即電流-時間型,若重合閘投了檢無壓,可不接電壓線,若未投檢無壓,應按對應保護邏輯接上電壓作為判據,而D02、D03、D04開關為電壓-時間型,只判電壓不判電流,接電壓輸出段子和電壓航插。

試驗前將4臺配電之星-P2200 主機本地IP更改為192.168.1.111、192.168.1.112、192.168.1.113、192.168.1.114,將測試儀下位機IP從左至右依次更改為192.168.1.101、192.168.1.102、192.168.1.103、192.168.1.104。 將臺式機安裝配電之星軟件,更改本地IP為192.168.1.109(同網段不沖突即可),打開軟件進入網絡配置查看,對應下位機功放見下圖。

將開關、保護壓板控制字等投退正常線路運行位置后開始試驗。 D01、D02、D03開關打到合位并等待儲能,D04聯絡開關分位并儲能。

下面根據此次饋線自動化FA調試的一次線路圖,模擬線段2即D02和D03之間發生永久短路故障。

在臺式機配電之星軟件FA模塊界面,制定4臺FTU故障時狀態序列進行二次模擬量加量,3臺測試儀與臺式機處在同一局域網,對時方式使用相對時間,在相對時間內施加故障二次模擬量,觀察線路故障時的真實電流電壓變化,同時查看對應斷路器實際跳閘情況。

 

FTU1序列:

FTU2序列:

FTU3序列:

 

FTU4序列:

對于整個序列,相對時間內同時加量,經10s后D2和D3開關之間發生故障,故障持續0.5s,保護開關跳開; 兩分段開關D2、D3失壓,與保護開關幾乎同時跳開; 聯絡開關D4電源側失壓,負荷側單側有壓,開始走X時限。 保護開關D1重合閘,經3s左右重合,由于故障在D2與D3之間重合閘成功,開關D2電源側開始帶電。

分段開關D2經X時限2重合,故障在D2與D3之間開關合于故障瞬間D1、D2再次跳開,并且D2開關合閘后未過Y時限又分,Y閉鎖(即故障在D2后側),同時合上瞬間的電壓送到D3開關的電源側。

分段開關D3開始走X時限,0.5s后再次雙側失壓X時限閉鎖(故障在D3開關前端),D2、D3閉鎖合閘切除故障。 D1保護開關經3s第二次重合閘合上,將電源送到D2前端部分停止,整個過程在故障發生后28s內已完成,D4聯絡開關X時限還未走完。

聯絡開關D4走完X時限合閘后將電源反向送到分段開關D3負荷側后,整個過程結束。 最終D2開關前端由電源側供電,D3開關后端由聯絡開關側供電,而故障區線段2被D2、D3開關切除。

 
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