10kV電網(wǎng)故障判斷技術(shù)方案設(shè)計(jì)
一．概述
在農(nóng)村配電系統(tǒng)中，以架空配電線路為主，配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是環(huán)形接線開環(huán)運(yùn)行。農(nóng)村配電網(wǎng)電力負(fù)荷分散，負(fù)荷密度小，配電線路較長(zhǎng)，還有很長(zhǎng)的分支線路。 陜西泰開電氣設(shè)備有限公司針對(duì)農(nóng)村配電網(wǎng)的特點(diǎn)，選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)用的配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化模式十分重要。我國原來的配電網(wǎng)大多采用放射型供電。這種供電方式已不能適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和滿足用戶供電質(zhì)量要求，因?yàn)橐坏┰谀骋稽c(diǎn)出現(xiàn)線路故障，便會(huì)導(dǎo)致整條線路停電，并且由于無法迅速確定故障點(diǎn)而使停電檢修時(shí)間過長(zhǎng)，大大降低了供電的可靠性。為了提高整個(gè)電力系統(tǒng)的可靠性，選擇一種符合我國電力行業(yè)的實(shí)際情況，既有較高可靠性又有較好經(jīng)濟(jì)性的配電方式．很多地方采用常州市電子研究所研發(fā)的CDA901重合器應(yīng)用于放射型供電方式中．來實(shí)現(xiàn)故障隔離，從而可大大提高配網(wǎng)供電的可靠性。
二.饋線故障的定位、隔離及恢復(fù)供電模式分析
a.配電網(wǎng)自動(dòng)化主要包括變電站自動(dòng)化和饋線自動(dòng)化。在配電網(wǎng)中由饋線引起的停電時(shí)有發(fā)生，故障發(fā)生后，如何盡快恢復(fù)供電是饋線自動(dòng)化的一項(xiàng)重要內(nèi)容。實(shí)際上，配電自動(dòng)化最根本的任務(wù)也就是在最短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)故障的定位、隔離和恢復(fù)供電。它們的發(fā)展可分為3個(gè)階段：
（1）用裝設(shè)在線路上的故障指示器，由人員查找故障點(diǎn)，利用柱上開關(guān)人工隔離故障區(qū)段，恢復(fù)正常區(qū)段的供電。該方式的停電時(shí)間長(zhǎng)，恢復(fù)供電慢。
（2）利用智能化開關(guān)設(shè)備（如重合器、分段器等），通過它們之間的相互配合，實(shí)現(xiàn)故障的就地自動(dòng)隔離和恢復(fù)供電。該方式的自動(dòng)化水平較高，無需通信就可實(shí)現(xiàn)控制功能，成本較低。缺點(diǎn)是開關(guān)設(shè)備需要增加合、分動(dòng)作的次數(shù)才能完成故障的隔離和恢復(fù)供電。
（3）將開關(guān)設(shè)備和饋線終端單元（FTU）集成為具有數(shù)據(jù)采集、傳輸、控制功能的智能型裝置，并與計(jì)算機(jī)控制中心進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，由控制中心以遙控方式集中控制。該方式采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)，可一次性完成故障的定位、隔離和恢復(fù)供電，避免短路電流對(duì)線路和設(shè)備的多次沖擊。存在的主要缺點(diǎn)是：要依賴于通信，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響配電系統(tǒng)可靠性的因素較多。
b.配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化的目的是提高供電的可靠性，所以系統(tǒng)的功能固然重要，但其自身的運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性則是電力部門最關(guān)心的問題。因此，相對(duì)而言，以上3種模式中的第二種模式最為符合我國電力行業(yè)的實(shí)際情況。其主要特點(diǎn)是：
（a）可利用重合器本身切斷故障電流，實(shí)現(xiàn)故障就地隔離，縮小停電范圍；
（b）無需通信手段，可利用重合器多次重合以及保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的相互配合，實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)定位、隔離和恢復(fù)供電；
（c）可直接從電網(wǎng)上獲取電源，不需要外加不間斷電源；
（d）對(duì)過電壓、雷電、高頻信號(hào)及強(qiáng)磁場(chǎng)的抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高；
（e）增加通信設(shè)備可很容易升級(jí)到上述第3種模式，使配電網(wǎng)自動(dòng)化分步進(jìn)行。
三．現(xiàn)簡(jiǎn)述兩種故障隔離方式，以供參考：
以CDA901重合器為主構(gòu)成的配電模式中，又可以分成２種方式：重合器分?jǐn)嗄Ｊ?、采用CDA901重合器＋GPRS通訊方式。它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，具體分析如下。
（1）重合器分?jǐn)嗄Ｊ降呐潆娔Ｊ健?
特點(diǎn)：無需通信設(shè)備，由CDA901重合器對(duì)線路進(jìn)行分段，經(jīng)重合器的多次重合，實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)隔離，投資少，易于配合。
缺點(diǎn)：隔離故障需要多次重合，增加了對(duì)系統(tǒng)的沖擊次數(shù)；隔離故障時(shí)會(huì)波及非故障區(qū)段，造成非故障區(qū)段的停電；饋線越長(zhǎng)，分段越多，逐級(jí)延時(shí)時(shí)間越長(zhǎng)，從而使恢復(fù)供電所需時(shí)間也越長(zhǎng)?！ ∠到y(tǒng)接線如圖1所示。
下面分別以線路中區(qū)段b發(fā)生瞬時(shí)性故障和永久性故障來說明兩種模式的工作過程：
假設(shè)設(shè)定T1＜T2，在區(qū)段b發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)。QQ2延時(shí)T1后分閘，QO1’～QO2’所設(shè)定的延時(shí)大于T1不分閘，因此當(dāng)QQ2重合閘后，QO1～QO2仍不分閘動(dòng)作，處于合閘狀態(tài)。這樣，QQ2就可以在T1（0．5s）內(nèi)切除瞬時(shí)性故障，避免了分段器的逐級(jí)延時(shí)，大大減少了發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)的停電時(shí)間。
假設(shè)在區(qū)段b發(fā)生永久性故障。QQ2經(jīng)一次重合后分閘閉鎖，實(shí)現(xiàn)了故障隔離。故障發(fā)生后，QQ2很容易被發(fā)現(xiàn)，并快速維修。如果在這個(gè)過程中，c段又發(fā)生故障或者QO2＇未完成合閘閉鎖（這種情況出現(xiàn)的概率極?。?，則QO2＇合閘后檢測(cè)到故障又跳閘，在第一次重合閘后實(shí)現(xiàn)故障的隔離和供電恢復(fù)。所以，無論在哪種情況下，這種配電模式都可以避免線路段的停電。也就是說，在隔離故障區(qū)段時(shí)不會(huì)波及非故障線路，不會(huì)造成非故障線路段的無謂停電。發(fā)生故障后，在線路上重合器和分段器動(dòng)作的同時(shí)，裝設(shè)在變電站內(nèi)部的故障定位器根據(jù)各開關(guān)設(shè)備的動(dòng)作時(shí)間配合，可迅速地確定出故障區(qū)段的準(zhǔn)確位置，以便進(jìn)行檢修。
（2）采用CDA901重合器＋GPRS通訊方式的配電模式。
特點(diǎn)：需配備通信設(shè)備，利用重合器本身切斷故障電流，實(shí)現(xiàn)饋線故障就地自動(dòng)隔離，通過調(diào)度室的查看能快速定位故障點(diǎn)，避免了因某段故障導(dǎo)致全線路停電的情況，同時(shí)減少了出線開關(guān)的動(dòng)作次數(shù)。
缺點(diǎn)：投資大，
其連接方式與圖一相同，不同的是每臺(tái) CDA901重合器加上一個(gè)GPRS通訊功能，把故障數(shù)據(jù)上傳以方便判斷定位故障點(diǎn)，這樣更直觀，更快速，并且T1，T2，無須保證T1＜T2的要求
四． CDA901重合器的特點(diǎn):
1)帶UPS功能
具備UPS功能：交流失電可合分50次以上，保證48小時(shí)內(nèi)正常工作。
2)定時(shí)限保護(hù)功能
定時(shí)限保護(hù)方式按照傳統(tǒng)的三段式電流保護(hù)方式（速斷、限時(shí)速斷、過流）進(jìn)行，合理配合整定可及時(shí)有效的對(duì)線路故障進(jìn)行隔離，減小事故的影響范圍。
3)反時(shí)限保護(hù)功能
反時(shí)限保護(hù)是按照固定的熔絲曲線進(jìn)行保護(hù)（曲線按國家標(biāo)準(zhǔn)的熔絲曲線）
4)重合閘功能
可以按照事先整定的次數(shù)進(jìn)行多次（0-3）重合閘功能。
5)手合遇故障功能
手動(dòng)合閘時(shí)，出現(xiàn)故障，控制器立即斷開閉鎖不進(jìn)行重合閘。
6)防涌流功能
我們?cè)诳刂破骼锩嬖黾恿朔烙苛鞯墓δ?，并且涌流時(shí)間可調(diào)。
7)操作功能
重合器控制器提供了控制器面板操作功能，遙控器操作分、合閘功能以及遠(yuǎn)方控制、遠(yuǎn)程主機(jī)操作功能。
8)液晶顯示功能
為產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)的整定、設(shè)置、查看提供直觀的各種參數(shù)。
9)事件記錄功能
可記錄最近的256條事件 。
10)備用電源自動(dòng)管理功能
為節(jié)約備用電源，在沒有外部電源的情況下5分鐘后自動(dòng)關(guān)閉蓄電池電源，需要使用時(shí)可恢復(fù)；來電后自動(dòng)恢復(fù)。
五．系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)
為保證系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的科學(xué)合理，本方案設(shè)計(jì)依據(jù)下列規(guī)范進(jìn)行：
《安全防范工程程序與要求》 GA/T75-94
《安全防范系統(tǒng)通用圖形符號(hào)》 GA/T74-94
《安全防范工程費(fèi)用概預(yù)算編制辦法》 GA/T70-94
《外殼防護(hù)等級(jí)》 GB 4208-1993
《運(yùn)動(dòng)終端通用技術(shù)條件》GB/T13729-1992
《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備和系統(tǒng)》GB/T15153．1-1998
《電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)》GB/T17626．4-1998
《交流采樣遠(yuǎn)動(dòng)終端技術(shù)條件》DL/T630-1997
《遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)》第5部分：傳輸標(biāo)準(zhǔn)DL/T634-1997
《配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)方終端》DL/T721-2000
《交流高壓自動(dòng)重合器》JB 7570-94
《包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志》GB 191-92
六．方案實(shí)施的注意事項(xiàng)：
１)CDA901重合器要求PT供電，并需要三相都配有CT，以計(jì)算零序電流．
２)電子控制器是電子元件構(gòu)成的，運(yùn)行中隨年限的增加有不同程度的老化，影響正常運(yùn)行，運(yùn)行7～8年后，要對(duì)電子控制器進(jìn)行試驗(yàn)。
３)每2-3年需檢測(cè)控制器的蓄電池，以確保蓄電池性能完好．
從上面的分析可以看出，這種配電方式雖然無法一次性完成對(duì)故障的定位、隔離和恢復(fù)供電，但是它可以快速切除瞬時(shí)性故障；在發(fā)生永久性故障時(shí)，可以同時(shí)完成對(duì)故障區(qū)段兩端的閉鎖，縮短了停電面積，減少了短路電流對(duì)線路的沖擊次數(shù)。完全依賴于線路中的智能化開關(guān)設(shè)備就地完成對(duì)故障的定位、隔離和恢復(fù)供電，簡(jiǎn)化了配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，也使影響可靠性的因素大大減少；并且這些智能化開關(guān)設(shè)備都留有通信接口，如有必要，可以方便地加上通信功能，使該配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化達(dá)到更高的水平。經(jīng)工程實(shí)踐證明該模式簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可操作性強(qiáng)、是農(nóng)村配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化的一種實(shí)用方案，較適合環(huán)形狀縣級(jí)農(nóng)村10 kV配電網(wǎng)。
