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智能配电网灵活分布式自动化技术创新

北极星输配电网  来源:中国电力设备管理协会  作者:朱晓岭  2018/6/12 11:47:46  我要投稿  

北极星输配电网讯:按照《国网运检部关于做好“十三五”配电自动化建设应用工作的通知》要求,冀北公司积极组织辖下五地市开展配电自动化试点建设。其中张家口供电公司在市区深化配电自动化应用,逐步安装并使用智能分布式就地馈线自动化,目前已相继投入智能分布馈线自动化功能线路共计19条。截至2017年8月,张家口智能分布式馈线自动化的线路保护跳闸24次,正确动作21次。

一、前言

按照《国网运检部关于做好“十三五”配电自动化建设应用工作的通知》要求,冀北公司积极组织辖下五地市开展配电自动化试点建设。其中张家口供电公司在市区深化配电自动化应用,逐步安装并使用智能分布式就地馈线自动化(以下简称“智能分布式FA”),目前已相继投入智能分布馈线自动化功能线路共计19条。截至2017年8月,张家口智能分布式馈线自动化的线路保护跳闸24次,正确动作21次。

智能分布式FA的使用为快速隔离故障和恢复供电提供了可靠支持,大幅度的提高了供电可靠性和故障处理效率,缩短停电时间,提高了社会效益和优质服务水平。

二、实施背景

智能分布式FA具有众多优点,在10千伏配电线路上,特别是具备负荷转供条件的线路上,具有无可比拟的优势,其主要特点有以下四点:

故障定位精准,能够快速准确地完成故障点隔离,使故障区域隔离范围最小;

非故障区域在短时间能够通过其他电源点进行自动转代,实现非故障区段不停电供电;

高度自动化,故障定位及非故障区段恢复供电无需要人工干预;

故障处理过程不依赖于配电主站,整个故障处理全程由可由就地智能分布式DTU自行完成,无需要主站参与。

虽然智能分布式FA具有以上优点,但目前在国网范围内的推广运用并不成功,经过冀北公司2年多的探索应用,通过在19条线路的运行经验,总结出以下几点原因制约智能分布式FA的推广:

适应性差。智能分布式模式只能适用于固定的网络拓扑,一旦调试完成,其拓扑即固定,修改拓扑复杂;

维护、配置过程复杂,调试工作量大。以冀北公司的现场经验,每一个环的调试时间不少于7个工作日,如遇到线路、参数等的变更,则需要更长时间进行调试。通过调研上海公司智能分布式FA的使用情况,每个环的调试时间也在5到7个工作日,由此可见,调试复杂是目前智能分布式FA固有缺点;

维护、配置参数耦合性高,牵一发而动全身。对调试人员专业要求较高,普通自动化人员无法完成调试,甚至后期维护都必须设备厂家到场才能实现,严重降低了工作效率;

各厂家维护工具各异,界面不友好,系统验证复杂,无法通过单点进行连锁功能调试。例如调试时需要使用多台设备在一个比较大的场地内通过多台继电保护测试仪同时加故障测试动作逻辑,要求测试人员不但对仪器使用熟练,还需要熟悉线路运行状态和故障产生时的线路情况,而上海公司则是在电科院专门设置实验室,使用RTDS进行仿真测试,整个逻辑功能测试非常复杂。

造成上述缺点的原因较多,但总结无非以下三点:一是不同现场实际情况的复杂性,二是一次侧设备安装接线的随意性,三是功能配置的灵活性。针对上述问题,本方案提出智能分布FA即插即用的设计要求,馈线自动化设备达到一站式拓扑建模、简化参数配置、一键式下装组态参数、动作策略规范化、动作记录界面化、仿真调试、硬件设备即插即用7个效果。

三、内涵和做法

(一)内涵

智能分布式FA系统是指不需要配电主站或配电子站控制,通过终端相互通信、保护配合或时序配合,在配电网发生故障时,能够快速实现故障定位、隔离故障区域及恢复非故障区域供电,并将故障处理的结果或信息上报给配电主站。

采用对等通信的方式,可快速传递突发数据,故障处理速度快;故障隔离范围最小,无需保护时间级差的配合,非故障区域自动完成负荷转代。300毫秒完成故障隔离,秒级完成负荷转代。

图1 智能分布式FA动作时间

图2 分布式FA动作原理

其基本动作原理是:基于以太网、EPON网实现各站点间的对等通信,采用自定义通信规约,实现相邻站点间快速稳定的信息交换。与主站通信采用运检三〔2017〕6号文规定的扩展104规约,能够实现主站对FA的参数下装及软件升级。

(二)创新性

1.确定相对合理的动作逻辑。

在智能分布式FA动作原理的框架下,根据不同的现场情况,确定合理的动作逻辑,基本将其分为两类:

1)缓动型智能分布式FA;

2)速动型智能分布式FA。

缓动型智能分布式FA针对采用负荷开关的线路,采用缓动型逻辑,FA的启动条件是变电站出口开关保护动作并且开关分闸成功。

速动型智能分布式FA针对采用全断路器的线路,采用速动型逻辑,FA的启动条件是线路产生故障。

图3 智能分布式FA启动逻辑

无论速动型或是缓动型,智能分布式FA的故障点定位策略是相同的,即:自身有故障且下级开关无故障,则故障点位于下侧,自身无故障且上级开关有故障,则故障点位于上侧。此时故障隔离策略为跳开故障点两侧开关。总体来说,就是本身有故障且下级开关无故障或本身无故障但上级开关有故障,则需要跳开开关进行隔离。具体逻辑如下图。

图4 智能分布式FA故障隔离逻辑

隔离成功后,即可进行恢复操作,具体逻辑如下图所示:

图5 智能分布式FA恢复逻辑

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