10kV架空线配电自动化系统的初步实施
2006-12-20 10:35:46 来源：
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电力18讯： 1 前言
广州电力局10kV架空线路大量采用了SF6柱上开关。这种柱上开关虽然能提高配电网的供电可靠性，但它无法判断瞬时性和永久性故障，跳闸后不能自动重合，而各个柱上开关的跳闸电流和时间无法配合，对于瞬时性故障，反而扩大停电范围，增加客户停电时间。为了进一步提高配电网的供电可靠性，1999年广州局引入配电自动化系统，经技术经济比较，采用配电自动化系统的初级阶段――电压型馈线自动化，并在110kV江村变电站10kV馈线（架空线）F6试运行（辐射网）。
2 配网自动化系统的基本概念
配电自动化系统是通过自动或手动方式，遥控和监测高压配电线上的开关设备和线路参数，以便实现自动隔离故障区间，以最佳的方式恢复非故障区域供电，为用户提供经济、可靠、稳定的电力供应。
配电自动化系统分三个阶段实施：馈线自动化、遥测遥控自动化、计算机辅助配电自动化。
第一阶段一般采用电压型馈线自动化设备，由PVS（柱上真空开关），SPS（电源变压器）、FDR（故障搜查控制器）、FSI（故障指示器）组成。具有自动隔离故障区间，恢复非故障区域供电的功能。
第二阶段在第一阶段的基础上，增加RTU（带检测功能的遥控终端单元）和通讯设备，实现各柱上开关的监控功能（遥控、遥测、遥信、遥调）。
第三阶段在第二阶段的基础上，完善配电自动化调度端，实现配网的全面计算机管理。
第二、第三阶段需要有可靠的通讯手段支持，这方面投资大，而第一阶段投资小，见效快。
3 电压型馈线自动化
3．1 电压型馈线自动化设备工作原理及整定
（1）PVS（柱上真空开关）
具有失压瞬时脱扣功能，并能够与控制器配合实现自动合闸。
（2）FDR（故障搜查控制器）
PVS的控制元件，有两个时间参数需要整定。
X时间：真空开关的自动合闸时间，指从柱上开关电源侧有压至该柱上开关合闸的时延。X时间整定范围：7×N（s），N＝1，2，3，…，12。
Y时间：故障检测时间，指柱上开关合闸后，若在未超过Y时限的时间内又失压，则该柱上开关分闸并被闭锁在分闸状态，待下一次电源侧有压时不再自动重合；若超过Y时限，柱上开关可以进行再一次重合。Y时间整定范围：5s或10s，现整定为5s。
维持时间：（3．5±0．5）s，供电源故障确认用。
（3）SPS（电源变压器）
小型干式变压器，给FDR提供工作电源、PVS提供操作电源。
（4）FSI（故障指示器）
根据10kV馈线开关的分合时间，判断线路故障范围。
由于广州局的110kV变电站都是无人值班站，已实现了监控，可以不安装FSI。利用监控中记录的10kV馈线第一次重合与第二次跳闸之间的时间，来判断故障区间。
3．2 10kV馈线二次重合闸的工作原理及整定
10kV馈线架空线一般只要求重合一次，重合时 间整定为1s。为配合电压型馈线自动化，通过修改微机保护的软件，实现二次重合闸，具体如下。
3．2．1 第一次重合闸时间T1
由于FDR维持时间为（3．5±0．5）s，为了保证FDR可靠工作，T1取5s。而且10kV架空线第一次重合闸成功率在70％以上，T1取5s可以尽快恢复供电。
3．2．2 第二次重合闸时间T2
为了保证10kV馈线发生永久故障，二次重合闸失败后，10kV馈线开关动作时间范围在开关额定操作循环之内，T2取180s。开关额定操作循环：0～0．3s～CO～180s～CO，对于弹簧操作机构，储能时间约15s。T2要求大于储能时间。
3．2．3 第二次重合闸闭锁时间T3
在第一段（馈线开关至第一台柱上开关之间）发生故障时，其短路水平很高。为防止大电流对开关及变压器的冲击，在第一段发生永久故障时，一次重合失败后应该闭锁第二次重合闸。柱上开关最小合闸时间为7s，如馈线在第一次重合后再跳闸的延时小于5s，说明在第一段发生永久故障，应该闭锁第二次重合闸。故障点在第一个柱上开关以外时，馈线在第一次重合后再跳闸的时间大于7s，不会闭锁第二次重合闸。T3取5s。
3．2．4 重合闸充电时间T
二次重合成功后，在180s之内，如再发生故障跳闸，馈线开关不再重合，以保证10kV馈线开关动作时间范围在开关额定操作循环之内。T取180s。
另一方面，当两条支路同时发生永久故障时，会造成10kV馈线三次重合；最靠近永久故障点的柱上开关闭锁失灵时，会造成10kV馈线无限次重合。为了防止多次重合，二次重合要求具有闭锁功能：当二次重合后，闭锁重合闸，如果馈线开关在合闸状态（二次重合成功）持续180s（重合闸充电时间）后自动解除重合闸闭锁，再次投入重合闸。而全线送电时间（10kV馈线开关合闸至最后一台柱上开关合闸的时间）不能大于重合闸充电时间，避免柱上开关闭锁失灵时造成无限次重合。对于辐射网最多安装25台柱上开关（180s／7s），对于开环网最多各安<
广州电力局10kV架空线路大量采用了SF6柱上开关。这种柱上开关虽然能提高配电网的供电可靠性，但它无法判断瞬时性和永久性故障，跳闸后不能自动重合，而各个柱上开关的跳闸电流和时间无法配合，对于瞬时性故障，反而扩大停电范围，增加客户停电时间。为了进一步提高配电网的供电可靠性，1999年广州局引入配电自动化系统，经技术经济比较，采用配电自动化系统的初级阶段――电压型馈线自动化，并在110kV江村变电站10kV馈线（架空线）F6试运行（辐射网）。
2 配网自动化系统的基本概念
配电自动化系统是通过自动或手动方式，遥控和监测高压配电线上的开关设备和线路参数，以便实现自动隔离故障区间，以最佳的方式恢复非故障区域供电，为用户提供经济、可靠、稳定的电力供应。
配电自动化系统分三个阶段实施：馈线自动化、遥测遥控自动化、计算机辅助配电自动化。
第一阶段一般采用电压型馈线自动化设备，由PVS（柱上真空开关），SPS（电源变压器）、FDR（故障搜查控制器）、FSI（故障指示器）组成。具有自动隔离故障区间，恢复非故障区域供电的功能。
第二阶段在第一阶段的基础上，增加RTU（带检测功能的遥控终端单元）和通讯设备，实现各柱上开关的监控功能（遥控、遥测、遥信、遥调）。
第三阶段在第二阶段的基础上，完善配电自动化调度端，实现配网的全面计算机管理。
第二、第三阶段需要有可靠的通讯手段支持，这方面投资大，而第一阶段投资小，见效快。
3 电压型馈线自动化
3．1 电压型馈线自动化设备工作原理及整定
（1）PVS（柱上真空开关）
具有失压瞬时脱扣功能，并能够与控制器配合实现自动合闸。
（2）FDR（故障搜查控制器）
PVS的控制元件，有两个时间参数需要整定。
X时间：真空开关的自动合闸时间，指从柱上开关电源侧有压至该柱上开关合闸的时延。X时间整定范围：7×N（s），N＝1，2，3，…，12。
Y时间：故障检测时间，指柱上开关合闸后，若在未超过Y时限的时间内又失压，则该柱上开关分闸并被闭锁在分闸状态，待下一次电源侧有压时不再自动重合；若超过Y时限，柱上开关可以进行再一次重合。Y时间整定范围：5s或10s，现整定为5s。
维持时间：（3．5±0．5）s，供电源故障确认用。
（3）SPS（电源变压器）
小型干式变压器，给FDR提供工作电源、PVS提供操作电源。
（4）FSI（故障指示器）
根据10kV馈线开关的分合时间，判断线路故障范围。
由于广州局的110kV变电站都是无人值班站，已实现了监控，可以不安装FSI。利用监控中记录的10kV馈线第一次重合与第二次跳闸之间的时间，来判断故障区间。
3．2 10kV馈线二次重合闸的工作原理及整定
10kV馈线架空线一般只要求重合一次，重合时 间整定为1s。为配合电压型馈线自动化，通过修改微机保护的软件，实现二次重合闸，具体如下。
3．2．1 第一次重合闸时间T1
由于FDR维持时间为（3．5±0．5）s，为了保证FDR可靠工作，T1取5s。而且10kV架空线第一次重合闸成功率在70％以上，T1取5s可以尽快恢复供电。
3．2．2 第二次重合闸时间T2
为了保证10kV馈线发生永久故障，二次重合闸失败后，10kV馈线开关动作时间范围在开关额定操作循环之内，T2取180s。开关额定操作循环：0～0．3s～CO～180s～CO，对于弹簧操作机构，储能时间约15s。T2要求大于储能时间。
3．2．3 第二次重合闸闭锁时间T3
在第一段（馈线开关至第一台柱上开关之间）发生故障时，其短路水平很高。为防止大电流对开关及变压器的冲击，在第一段发生永久故障时，一次重合失败后应该闭锁第二次重合闸。柱上开关最小合闸时间为7s，如馈线在第一次重合后再跳闸的延时小于5s，说明在第一段发生永久故障，应该闭锁第二次重合闸。故障点在第一个柱上开关以外时，馈线在第一次重合后再跳闸的时间大于7s，不会闭锁第二次重合闸。T3取5s。
3．2．4 重合闸充电时间T
二次重合成功后，在180s之内，如再发生故障跳闸，馈线开关不再重合，以保证10kV馈线开关动作时间范围在开关额定操作循环之内。T取180s。
另一方面，当两条支路同时发生永久故障时，会造成10kV馈线三次重合；最靠近永久故障点的柱上开关闭锁失灵时，会造成10kV馈线无限次重合。为了防止多次重合，二次重合要求具有闭锁功能：当二次重合后，闭锁重合闸，如果馈线开关在合闸状态（二次重合成功）持续180s（重合闸充电时间）后自动解除重合闸闭锁，再次投入重合闸。而全线送电时间（10kV馈线开关合闸至最后一台柱上开关合闸的时间）不能大于重合闸充电时间，避免柱上开关闭锁失灵时造成无限次重合。对于辐射网最多安装25台柱上开关（180s／7s），对于开环网最多各安<
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