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图1 架空线典型网架
方案一:柱上断路器接线模式
架空线上分段、联络、分支线路都配置断路器;各断路器处配置馈线自动化终端FTU,FTU通过光纤工业以太网互相通信,交换电流和开关状态信息;每个FTU控制一台开关设备,联络开关两端需安装备自投检测电压的压变。如图2所示:
图2 方案1系统图
1.1方案原理:
主干线路故障,FTU相互交换故障电流和开关状态信息判断、定位故障,邻近故障点上游的断路器直接跳闸并经延时后重合闸。若是瞬时故障,重合闸后恢复供电;若是永久故障,再次跳闸后闭锁重合闸,跳开故障点下游开关隔离故障,然后联络开关按设定的时间优先级自投,恢复故障点下游段供电。整个过程故障点上游不停电。
分支线路开关设置“看门狗”保护,发生故障后,FTU相互交换电流和开关状态信息判断、定位故障后,直接跳开分支线路断路器切除故障,整个主干线路不停电。
1.2 逻辑处理过程:
(1)架空线主干线发生故障,处理过程如下:(以图3 为例)
图3 方案1主干线故障示意图
1)故障发生阶段:架空线1 主干线上FB1 与FB2 之间发生短路故障,故障电流依次流过开关CB1 和FB1;
2)故障定位阶段:开关CB1、FB1 处FTU 检测到故障电流,开关FB2 处FTU 未检测到故障电流,FTU 之间互相发送并接收检测到的故障电流信息,通过比对,判断出故障位于开关FB1 与FB2 之间;
3)故障跳闸阶段:FB1 处FTU 检测出故障位于开关FB1 与FB2 之间后,启动开关FB1 保护跳闸,切除故障;
4)重合闸阶段:经过设定的重合闸延时后,开关FB1 重合闸。若故障为瞬时性,FB1 重合闸后恢复供电,故障处理结束;若故障为永久性,FB1 重合闸后加速跳闸,同时FB2跳闸故障隔离,开关FB2 下游停电,进入备自投恢复供电阶段。
5)备自投恢复供电阶段:联络开关LB2、LB3 处FTU 接收到故障隔离成功信息,并检测到联络开关两端“一侧有压,一侧无压”后,同时启动备自投,设定备自投延时短的联络开关(即较高优先级)首先闭合,恢复开关FB2 下游区段供电,延时长的联络开关即检测到联络开关“两侧有压”,备自投返回。
(2)架空线支接线发生故障,处理过程如下:(以图4 为例)
图4 方案1分支线故障示意图
1)故障发生阶段:支接线路开关ZB1 下游发生短路故障,故障电流依次流过主干线开关CB1、FB1、FB2 和支线开关ZB1;
2)故障定位阶段:开关CB1、FB1、FB2 及支线开关ZB1 检测到短路电流,各开关处的FTU 互相发送和接收故障信息,确定短路故障发生在开关ZB1 下游支线上;
3)故障跳闸阶段:ZB1 处FTU 启动“看门狗”保护,ZB1 开关跳闸,切除所在支线下游故障;
4)重合闸阶段:经过设定的重合闸延时后,ZB1 处FTU 启动重合闸,ZB1 开关重新闭合。若支线故障为瞬时性故障,重合后恢复供电;若为永久性故障,ZB1 加速跳闸切除故障。
1.3设备配置
变电站出口开关设备配置:FTU(每路出线一台)、以太网交换机;(电源从站内取,操动机构、流变等沿用原有设备)
主干线分段开关设备配置:FTU、以太网交换机、断路器及操动机构、流变、取电压变、蓄电池组、电源管理模块;
分支线路开关设备配置:同主干线路;
联络开关设备配置:FTU、以太网交换机、断路器及操动机构、流变、检压压变(两个)、取电压变(可考虑与检压压变合用)、蓄电池组、电源管理模块,配置如下:
图5 方案1设备配置图
1.4自动化效果:
(1)故障停电范围
分支线路故障,主干线不停电。主干线路瞬时故障几乎不停电;永久性故障,故障点上游不停电,下游短暂停电。
(2)故障定位速度:毫秒级故障定位
(3)故障隔离速度:100ms内故障隔离
(4)供电恢复速度:1-3秒故障恢复
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