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其一,依靠自动化开关设备反复配合动作来自动实现。在故障情况下,由变电站出线断路器配置的保护切除故障,这时会造成全线失电,然后分段开关、负荷开关由于失压而跳闸,然后再由变电站的断路器合闸后,依次合负荷开关和分段开关来检测故障点,当然还存在断路器再次跳闸、再次合闸的可能,造成对负荷(尤其是变压器)的多次冲击,停电时间长。
其二,依靠分布在分段开关上的FTU采集故障信息,通过通信网络上传调度集中控制,通过遥控将故障隔离并恢复非故障区段供电。该方案减少了开关的反复动作,提高了设备运行安全,自动化程度高,对通信系统依赖很强。
已有的配网自动化方案[2~7]都是集中在配网主网架的故障隔离和网络重构上,从理论上来说,这些方案都具有可行性,但在实际应用中都遇到了许多问题,导致系统并不能发挥其应有的效果,如:通信方式及通信系统稳定性、故障判别元件的灵敏度配合、环境适用性、电源的可靠性等方面或多或少存在问题,应用的效果并不好。
综合配电自动化终端设计
根据配网系统实际运行的统计,故障一般位于分支回路上,主回路上发生故障的概率并不大,而改造配网的出发点应该是能够实际解决问题,如果能将分支线路的故障快速切除,将可以解决配网大部分的问题,即故障快速隔离、提高供电可靠性。
配网供电质量较差,改善供电质量的通常做法是在配网上安装无功补偿装置。为了能够减少电力用户内部各条配电线路的电能损耗,提高配网的功率因数,采用分散无功补偿方式比较合适,即在分支线路公用配变低压侧、用户的配电母线上安装无功补偿装置。
考虑到上述情况,笔者提出分支线路配置集保护测控、无功补偿、无源自供电、多种通信接口功能于一体的配电自动化终端。
首先,将分支线路的负荷开关更换为真空断路器,为分支线路配置专门的保护。
在分支回路故障情况下,由分支线路断路器切除故障,可以实现保护级的故障隔离。已有的配网自动化无论采用何种方案,故障隔离均不可能达到保护级(也就是能在1s内隔离故障),一般的时间为几十秒或数分钟,而采用此方案,故障切除可以在1s内可靠完成,大大缩短了停电时间,提高了供电可靠性。
分支线路配置保护大大简化了保护配合,所有分支回路的保护独自整定,不需要和其他回路配合,如果分支回路下还有分支(如开闭所),则可以同下面的分支回路的保护进行时间上的配合即可,变电站的线路出线保护只需要同所有分支回路保护的最长延时配合,有一定级差即可,保护整定和配合都非常简单。
分支线路配置保护减少了对线路负荷的冲击,分支断路器切除分支回路故障后,变电站线路保护元件返回,如果分支回路带重合闸,仅对该分支存在冲击的可能(合闸到永久故障),提高了设备运行安全。
其次,分支线路配置集成静止无功发生器SVG,实现分支线路动态无功补偿。
SVG并联于电网中,相当于一个可变的无功电流源,通过调节逆变器交流侧输出电压的幅值和相位,或者直接控制其交流侧电流的幅值和相位,迅速吸收或者发出所需要的无功功率,实现快速动态调节无功的目的。当采用直接电流控制时,直接对交流侧电流进行控制,不仅可以跟踪补偿冲击型负载的冲击电流,而且可以对谐波电流也进行跟踪补偿。
再次,提供完善而可靠的自供电功能,装置自带免维护的电池及完善的电源管理程序,在进线故障情况下可保证装置的正常工作及跳闸,解决失电时配电终端设备工作和断路器操作的电源问题。
最后,支持多种标准自动化接口,支持多种通用远动规约,自动化接口模块插拔式独立设计,方便更换和配置。
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