1、2011年3月,饋線自動化續(xù) 配電網(wǎng)故障處理關鍵技術 輸配電系統(tǒng)研究所,引言 全負荷開關饋線故障處理 全斷路器饋線故障處理 負荷開關與斷路器組合饋線故障處理 模式化故障處理,全負荷開關饋線故障處理 全負荷開關饋線：指饋線上的分段開關和聯(lián)絡開關全部采用負荷開關、變電站10 kV 出線開關采用斷路器的線路。 全負荷開關饋線故障處理的最大缺點是無論何處發(fā)生故障都需要依賴變電站出線斷路器切斷故障電流。 全負荷開關全架空饋線故障處理 全負荷開關全電纜饋線故障處理 全負荷開關混合饋線故障處理,全負荷開關全架空饋線故障處理步驟 1）饋線發(fā)生故障后, 變電站出線斷路器跳閘切斷故障電流。 2）經(jīng)過0. 5 s延

2、時后, 變電站出線斷路器重合,若重合成功, 則判定為瞬時性故障; 若重合失敗, 則判定為永久性故障。 3）主站根據(jù)收集到的配電終端上報的各個開關的故障信息, 判斷出故障區(qū)域。 4）若是瞬時性故障, 則將相關信息存入瞬時性故障處理記錄; 若是永久性故障, 則遙控故障區(qū)域周邊開關分閘以隔離故障區(qū)域, 并遙控相應變電站出線斷路器和聯(lián)絡開關合閘, 恢復健全區(qū)域供電, 將相關信息存入永久性故障處理記錄。,全負荷開關全電纜饋線故障處理步驟 1）饋線發(fā)生故障后即認定是永久性故障, 變電站出線斷路器跳閘切斷故障電流。 2）主站根據(jù)收集到的配電終端上報的各個開關的故障信息, 判斷出故障區(qū)域。 3）遙控相應環(huán)網(wǎng)柜

3、中的故障區(qū)域周邊開關分閘隔離故障區(qū)域, 并遙控相應變電站出線斷路器和相應環(huán)網(wǎng)柜的聯(lián)絡開關合閘, 恢復健全區(qū)域供電, 將相關信息存入永久性故障處理記錄。,全負荷開關混合饋線故障處理步驟 1）饋線發(fā)生故障后, 變電站出線斷路器跳閘切斷故障電流。 2）主站根據(jù)收集到的配電終端上報的各個開關的故障信息, 判斷出故障區(qū)域。 3）若判斷出故障發(fā)生在架空線區(qū)域, 則遙控變電站出線斷路器重合; 若重合成功, 則判定為瞬時性故障; 若重合失敗, 則判定為永久性故障。若判斷出故障發(fā)生在電纜區(qū)域, 則直接認定為永久性故障。 4）若是瞬時性故障, 則將相關信息存入瞬時性故障處理記錄; 若是永久性故障, 則遙控故障區(qū)域

4、周邊開關分閘隔離故障區(qū)域, 并遙控相應變電站出線斷路器和聯(lián)絡開關合閘, 恢復健全區(qū)域供電, 將相關信息存入永久性故障處理記錄。,全負荷開關饋線故障處理的優(yōu)缺點 優(yōu)點:故障處理過程簡單, 操作的開關數(shù)少,瞬時性故障時恢復供電時間短, 饋線開關設備造價較低。 缺點:任何位置故障都會引起全線短暫停電,造成用戶停電頻率高, 且對變電站出線斷路器及其保護裝置的可靠性要求高, 一旦保護拒動或開關拒分, 就需要依靠主變低壓側開關或母線聯(lián)絡開關過流保護動作跳閘, 延時時間長, 對系統(tǒng)沖擊大, 有可能引發(fā)更嚴重故障。,全斷路器饋線故障處理 全斷路器饋線：指饋線上的分段開關和聯(lián)絡開關全部采用斷路器、變電站10 k

5、V 出線開關也采用斷路器。 全斷路器饋線故障處理的最大缺點是故障發(fā)生后無法避免多級跳閘或越級跳閘。 全斷路器全架空饋線故障處理 全斷路器全電纜饋線故障處理 全斷路器混合饋線故障處理,全斷路器全架空饋線故障處理步驟 1）饋線發(fā)生故障后, 故障點上游1 個或多個斷路器跳閘, 甚至有可能離故障點最近的斷路器未跳閘而其上游斷路器跳閘。 2）主站根據(jù)收集到的配電終端上報的各個開關的故障信息, 判斷出故障區(qū)域。 3）遙控故障位置上游的已跳閘的各個開關( 包括變電站出線斷路器) 合閘, 若全部成功, 則判定為瞬時性故障, 否則判定為永久性故障。 4）若是瞬時性故障, 則將相關信息存入瞬時性故障處理記錄; 若

6、是永久性故障, 則遙控故障區(qū)域周邊開關分閘隔離故障區(qū)域, 遙控所隔離的故障區(qū)域上游的已跳閘的各個開關( 包括變電站出線斷路器)合閘, 遙控聯(lián)絡開關合閘, 從而恢復健全區(qū)域供電,將相關信息存入永久性故障處理記錄。,全斷路器全電纜饋線故障處理步驟 1）饋線發(fā)生故障后即認定是永久性故障, 故障點上游1 個或多個斷路器跳閘, 甚至有可能離故障點最近的斷路器未跳閘而其上游斷路器跳閘。 2）主站根據(jù)收集到的配電終端上報的各個開關的故障信息, 判斷出故障區(qū)域。 3）遙控故障區(qū)域周邊尚未分閘的開關分閘以隔離故障區(qū)域, 遙控故障區(qū)域上游已分閘開關和故障區(qū)域下游相應聯(lián)絡開關合閘, 恢復健全區(qū)域供電, 將相關信息存

7、入永久性故障處理記錄。,全斷路器混合饋線故障處理步驟 1）饋線發(fā)生故障后, 故障點上游1 個或多個斷路器跳閘, 甚至有可能離故障點最近的斷路器未跳閘而其上游斷路器跳閘。 2）主站根據(jù)收集到的安裝在各個開關的饋線終端單元( FT U) 上報的故障信息判斷出故障區(qū)域。 3）若判斷出故障發(fā)生在架空線區(qū)域, 遙控故障位置上游的已跳閘的各個開關合閘, 若全部成功, 則判定為瞬時性故障, 否則判定為永久性故障; 若判斷出故障發(fā)生在電纜區(qū)域, 則直接認定為永久性故障。 4）若是瞬時性故障, 則將相關信息存入瞬時性故障處理記錄; 若是永久性故障, 則遙控故障區(qū)域周邊尚未分閘的開關分閘以隔離故障區(qū)域, 遙控故障

8、區(qū)域上游已分閘開關和故障區(qū)域下游相應聯(lián)絡開關合閘, 恢復健全區(qū)域供電, 并將相關信息存入永久性故障處理記錄。,全斷路器饋線故障處理的優(yōu)缺點 優(yōu)點:一部分故障不會引起全線短暫停電, 用戶停電頻率較低; 故障位置上游的各個斷路器都有故障跳閘能力形成多重保護, 因此, 對變電站出線斷路器及其保護裝置的可靠性沒有過高要求。 缺點:故障處理過程復雜, 操作的開關數(shù)多,瞬時性故障時恢復供電時間長, 饋線開關設備造價較高。,負荷開關與斷路器組合饋線故障處理 全負荷開關饋線和全斷路器饋線在故障處理過程中各有利弊, 采用負荷開關與斷路器恰當組合的組合饋線可以綜合二者的優(yōu)點, 并能揚長避短。 負荷開關與斷路器恰當

9、組合的原則 1）主干饋線開關全部采用負荷開關。 2）用戶開關和分支開關采用斷路器。 3）變電站出線開關采用斷路器。 4）將所有用戶斷路器開關和分支斷路器開關的電流定值都整定為小于變電站出線斷路器速斷和過流保護的電流定值, 跳閘延時時間為0 s; 將變電站出線斷路器速斷保護略加一些延時( 例如200 ms 250 ms) 。,負荷開關與斷路器組合饋線故障處理 采用上述配置后, 具有下列優(yōu)點: 1）分支( 或用戶) 故障發(fā)生后, 相應分支( 或用戶) 斷路器首先跳閘, 而變電站出線斷路器不跳閘,因此不會造成全線停電, 有效解決了全負荷開關饋線故障后導致停電用戶數(shù)多的問題。 2）不會發(fā)生開關多級跳閘

10、或越級跳閘的現(xiàn)象,因此故障處理過程簡單, 操作的開關數(shù)少, 瞬時性故障恢復時間短, 有效克服了全斷路器饋線的不足。 3）相比全斷路器方式, 主干線采用負荷開關降低了造價;相比全負荷開關方式, 分支( 或用戶) 開關采用斷路器降低了對變電站出線斷路器及其保護裝置可靠性的要求。,負荷開關與斷路器組合饋線故障處理步驟 主干線路上發(fā)生故障后：負荷開關與斷路器組合饋線的故障處理過程與第2 節(jié)描述的全負荷開關饋線故障處理過程相同。 分支線路( 或用戶) 處發(fā)生故障后： 1）相應分支( 或用戶) 斷路器跳閘, 切斷故障電流。 2）若跳閘分支( 或用戶) 斷路器所帶支線為架空線路, 則快速重合閘控制開放, 經(jīng)

11、過0. 5 s 延時后,相應斷路器重合。若重合成功, 則判定為瞬時性故障; 若重合失敗, 則判定為永久性故障。若跳閘分支( 或用戶) 斷路器所帶支線為電纜線路, 則直接認定為永久性故障而不再重合。 另外, 對于單環(huán)網(wǎng)或單射網(wǎng)中環(huán)網(wǎng)柜母線故障的情形, 則將該環(huán)網(wǎng)柜隔離, 以便于安全檢修, 并不影響可恢復的健全區(qū)域供電。,對圖示的電纜單環(huán)網(wǎng), S1 , S2 為斷路器, 開關B1 B24 采用斷路器, 開關A1 A16 采用負荷開關。因為主干線為全電纜線路, 所以變電站出線斷路器的重合閘控制全部閉鎖。,假設A4 與A5 之間饋線段發(fā)生故障, S1 跳閘切斷故障電流, 如圖(b) 所示。主站根據(jù)配電

12、終端上報的S1 , A1 A4 流經(jīng)故障電流、而其余開關未流經(jīng)故障電流的信息, 判斷出故障發(fā)生在A4 與A5 之間饋線段, 因此, 遙控A4 和A5 分閘以隔離故障區(qū)域,如圖(c) 所示。然后遙控S1 和A9 合閘, 恢復健全區(qū)域供電, 如圖 (d) 所示。,假設B20 所帶用戶線路上發(fā)生永久性故障, B20跳閘切斷故障電流, 從而完成故障隔離, 如圖 (e)所示。,假設A3 與A4 所連母線故障, S1 跳閘, 切斷故障電流, 主站根據(jù)配電終端上報的S1 , A1 A3 流經(jīng)故障電流、而其余開關未流經(jīng)故障電流的信息, 判斷出故障發(fā)生在A3 與A4 所連母線上, 因此, 遙控A2和A5 分閘(

13、 不是A3 和A4 分閘) 以隔離故障區(qū)域,然后遙控S1 和A9 合閘以恢復健全區(qū)域供電, 從而將相應環(huán)網(wǎng)柜完全隔離為不帶電狀態(tài), 且并不影響可恢復的健全區(qū)域供電, 如圖1( f) 所示。,模式化故障處理 為了滿足N - 1 準則, “手拉手”架空線路和單環(huán)或雙環(huán)狀電纜線路一般只能具有50% 的負載率,為了提高配電設備的利用率, 可以采用多分段多聯(lián)絡接線模式或多供一備( 對于電纜線路) 接線模式。 多分段多聯(lián)絡架空配電網(wǎng)的模式化故障處理 多供一備電纜配電網(wǎng)的模式化故障處理,多分段多聯(lián)絡架空配電網(wǎng)的模式化故障處理 圖 ( a) 為一個典型的3 分段3 聯(lián)絡架空配電網(wǎng), 其網(wǎng)架特征為: 每條線路分

14、為3 段, 各段分別與各不相同的3 條線路相聯(lián)絡。,但是, 僅僅從網(wǎng)架結構上具備上述特征并不能充分發(fā)揮其高設備利用率的優(yōu)點, 還必須在發(fā)生故障時采取如下模式化故障處理步驟: 1） 通過重合閘區(qū)分永久性故障和瞬時性故障,若為后者, 則結束, 否則進行下一步。 2 ）盡可能仍由原供電電源恢復健全區(qū)域供電。,多分段多聯(lián)絡架空配電網(wǎng)的模式化故障處理,3）若存在原供電電源無法恢復的健全區(qū)域, 則由與其相連的其他備用線路恢復, 并使每條備用線路僅恢復其中的1 段區(qū)域供電。即使某條備用線路能帶的起原供電電源無法恢復的健全區(qū)域的全部負荷, 也仍遵循上述原則。,多分段多聯(lián)絡架空配電網(wǎng)的模式化故障處理,對于圖 (

15、a) 所示的3 分段3 聯(lián)絡架空配電網(wǎng), 當B至C區(qū)域發(fā)生永久性故障后, 經(jīng)過模式化故障處理得到的結果如圖 (b) 所示, 此時盡管斷路器S3 或S4 可以恢復S1 至A 和A 至B 區(qū)域供電, 但仍應由原供電電源經(jīng)S1恢復S1至A 和A 至B 區(qū)域供電。,多分段多聯(lián)絡架空配電網(wǎng)的模式化故障處理,當S1至A區(qū)域發(fā)生永久性故障后, 經(jīng)過模式化故障處理得到的結果如圖 (c) 所示。即使此時負荷較輕, S2或S4可以帶得起原供電電源無法恢復的健全區(qū)域A至B和B至C的全部負荷,也仍令S2和S4分別只帶其中的1段區(qū)域負荷; 當其主供電源( S1 ) 故障后, 經(jīng)模式化故障處理得到的結果如圖2(d) 所示

16、。,多分段多聯(lián)絡架空配電網(wǎng)的模式化故障處理,采取上述網(wǎng)架結構和模式化故障處理后, 為了滿足N- 1準則要求, 3分段3聯(lián)絡架空配電網(wǎng)中的每一條饋線只需要留有對側線路負荷的1/3就可以了, 因此每一條線路的負載率可以達到75%, 從而較“手拉手”環(huán)狀網(wǎng)的情形提高了配電設備的利用率。,多供一備電纜配電網(wǎng)的模式化故障處理,圖 (a) 為一個典型的3供1備電纜配電網(wǎng), 其網(wǎng)架特征為: 3條線路正常工作, 與其均相連的另外一條線路平常處于停運狀態(tài)作為總備用。,多供一備電纜配電網(wǎng)的模式化故障處理,但是, 僅僅從網(wǎng)架結構上具備上述特征并不能充分發(fā)揮其高設備利用率的優(yōu)點, 還必須在主干線發(fā)生故障時采取模式化故

17、障處理過程( 因分支線或用戶線路一般處于末梢而無聯(lián)絡路徑, 則其發(fā)生故障時, 只須采取如第2, 3 和4 節(jié)論述的故障處理步驟即可) 。,多供一備電纜配電網(wǎng)的模式化故障處理,以全負荷開關或負荷開關和斷路器組合模式為例說明多供一備接線的模式化故障處理步驟如下: 1）主干線發(fā)生故障后, 故障所在線路的變電站出線斷路器跳閘切除故障。 2）主站根據(jù)收集到的安裝在各個環(huán)網(wǎng)柜的數(shù)據(jù)終端單元(DTU)上報的故障信息判斷出故障區(qū)域。 3）遙控相應環(huán)網(wǎng)柜中的故障區(qū)域周邊開關分閘隔離故障區(qū)域。 4）遙控故障所在線路的變電站出線斷路器合閘, 恢復故障區(qū)域上游可恢復區(qū)域供電。 5） 遙控備用線路的聯(lián)絡開關合閘, 恢復故障區(qū)域下游可恢復區(qū)域供電。即使此時負荷較輕, 任何一條運行中的無故障線路亦可恢復受故障影響的健全區(qū)域供電, 仍采取備用線路進行恢復。,對于圖