摘要：分析10kV饋線保護(hù)的二次重合閘與柱上真空開(kāi)關(guān)（PVS）的配合，實(shí)現(xiàn)10kV架空線配電自動(dòng)化系統(tǒng)的初級(jí)階段——電壓型饋線自動(dòng)化，即當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)準(zhǔn)確地確定故障點(diǎn)，方便維修人員處理，自動(dòng)隔離故障點(diǎn)，恢復(fù)非故障區(qū)間供電，減小客戶停電時(shí)間和停電范圍。同時(shí)介紹了廣州電力局電壓型饋線自動(dòng)化的應(yīng)用實(shí)例。
關(guān)鍵詞：配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng) 重合閘 柱上真空開(kāi)關(guān)
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1　前言
　　廣州電力局10kV架空線路大量采用了SF6柱上開(kāi)關(guān)。這種柱上開(kāi)關(guān)雖然能提高配電網(wǎng)的供電可靠性，但它無(wú)法判斷瞬時(shí)性和永久性故障，跳閘后不能自動(dòng)重合，而各個(gè)柱上開(kāi)關(guān)的跳閘電流和時(shí)間無(wú)法配合，對(duì)于瞬時(shí)性故障，反而擴(kuò)大停電范圍，增加客戶停電時(shí)間。為了進(jìn)一步提高配電網(wǎng)的供電可靠性，1999年廣州局引入配電自動(dòng)化系統(tǒng)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，采用配電自動(dòng)化系統(tǒng)的初級(jí)階段——電壓型饋線自動(dòng)化，并在110kV江村變電站10kV饋線（架空線）F6試運(yùn)行（輻射網(wǎng)）。
2　配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的基本概念
　　配電自動(dòng)化系統(tǒng)是通過(guò)自動(dòng)或手動(dòng)方式，遙控和監(jiān)測(cè)高壓配電線上的開(kāi)關(guān)設(shè)備和線路參數(shù)，以便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)隔離故障區(qū)間，以最佳的方式恢復(fù)非故障區(qū)域供電，為用戶提供經(jīng)濟(jì)、可靠、穩(wěn)定的電力供應(yīng)。
　　配電自動(dòng)化系統(tǒng)分三個(gè)階段實(shí)施：饋線自動(dòng)化、遙測(cè)遙控自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)輔助配電自動(dòng)化。
　　第一階段一般采用電壓型饋線自動(dòng)化設(shè)備，由PVS（柱上真空開(kāi)關(guān)），SPS（電源變壓器）、FDR（故障搜查控制器）、FSI（故障指示器）組成。具有自動(dòng)隔離故障區(qū)間，恢復(fù)非故障區(qū)域供電的功能。
　　第二階段在第一階段的基礎(chǔ)上，增加RTU（帶檢測(cè)功能的遙控終端單元）和通訊設(shè)備，實(shí)現(xiàn)各柱上開(kāi)關(guān)的監(jiān)控功能（遙控、遙測(cè)、遙信、遙調(diào)）。
　　第三階段在第二階段的基礎(chǔ)上，完善配電自動(dòng)化調(diào)度端，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)的全面計(jì)算機(jī)管理。
　　第二、第三階段需要有可靠的通訊手段支持，這方面投資大，而第一階段投資小，見(jiàn)效快。
3　電壓型饋線自動(dòng)化
3．1　電壓型饋線自動(dòng)化設(shè)備工作原理及整定
（1）PVS（柱上真空開(kāi)關(guān)）
　　具有失壓瞬時(shí)脫扣功能，并能夠與控制器配合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)合閘。
（2）FDR（故障搜查控制器）
PVS的控制元件，有兩個(gè)時(shí)間參數(shù)需要整定。
　　X時(shí)間：真空開(kāi)關(guān)的自動(dòng)合閘時(shí)間，指從柱上開(kāi)關(guān)電源側(cè)有壓至該柱上開(kāi)關(guān)合閘的時(shí)延。X時(shí)間整定范圍：7×N（s），N＝1，2，3，…，12。
　　Y時(shí)間：故障檢測(cè)時(shí)間，指柱上開(kāi)關(guān)合閘后，若在未超過(guò)Y時(shí)限的時(shí)間內(nèi)又失壓，則該柱上開(kāi)關(guān)分閘并被閉鎖在分閘狀態(tài)，待下一次電源側(cè)有壓時(shí)不再自動(dòng)重合；若超過(guò)Y時(shí)限，柱上開(kāi)關(guān)可以進(jìn)行再一次重合。Y時(shí)間整定范圍：5s或10s，現(xiàn)整定為5s。
維持時(shí)間：（3．5±0．5）s，供電源故障確認(rèn)用。
（3）SPS（電源變壓器）
　　小型干式變壓器，給FDR提供工作電源、PVS提供操作電源。
（4）FSI（故障指示器）
　　根據(jù)10kV饋線開(kāi)關(guān)的分合時(shí)間，判斷線路故障范圍。
　　由于廣州局的110kV變電站都是無(wú)人值班站，已實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控，可以不安裝FSI。利用監(jiān)控中記錄的10kV饋線第一次重合與第二次跳閘之間的時(shí)間，來(lái)判斷故障區(qū)間。
3．2　10kV饋線二次重合閘的工作原理及整定
　　10kV饋線架空線一般只要求重合一次，重合時(shí)　　間整定為1s。為配合電壓型饋線自動(dòng)化，通過(guò)修改微機(jī)保護(hù)的軟件，實(shí)現(xiàn)二次重合閘，具體如下。
3．2．1　第一次重合閘時(shí)間T1
　　由于FDR維持時(shí)間為（3．5±0．5）s，為了保證FDR可靠工作，T1取5s。而且10kV架空線第一次重合閘成功率在70％以上，T1取5s可以盡快恢復(fù)供電。
3．2．2　第二次重合閘時(shí)間T2
　　為了保證10kV饋線發(fā)生永久故障，二次重合閘失敗后，10kV饋線開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間范圍在開(kāi)關(guān)額定操作循環(huán)之內(nèi)，T2取180s。開(kāi)關(guān)額定操作循環(huán)：0～0．3s～CO～180s～CO，對(duì)于彈簧操作機(jī)構(gòu)，儲(chǔ)能時(shí)間約15s。T2要求大于儲(chǔ)能時(shí)間。
3．2．3　第二次重合閘閉鎖時(shí)間T3
　　在第一段（饋線開(kāi)關(guān)至第一臺(tái)柱上開(kāi)關(guān)之間）發(fā)生故障時(shí)，其短路水平很高。為防止大電流對(duì)開(kāi)關(guān)及變壓器的沖擊，在第一段發(fā)生永久故障時(shí)，一次重合失敗后應(yīng)該閉鎖第二次重合閘。柱上開(kāi)關(guān)最小合閘時(shí)間為7s，如饋線在第一次重合后再跳閘的延時(shí)小于5s，說(shuō)明在第一段發(fā)生永久故障，應(yīng)該閉鎖第二次重合閘。故障點(diǎn)在第一個(gè)柱上開(kāi)關(guān)以外時(shí)，饋線在第一次重合后再跳閘的時(shí)間大于7s，不會(huì)閉鎖第二次重合閘。T3取5s。
3．2．4　重合閘充電時(shí)間T
　　二次重合成功后，在180s之內(nèi)，如再發(fā)生故障跳閘，饋線開(kāi)關(guān)不再重合，以保證10kV饋線開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間范圍在開(kāi)關(guān)額定操作循環(huán)之內(nèi)。T取180s。
　　另一方面，當(dāng)兩條支路同時(shí)發(fā)生永久故障時(shí)，會(huì)造成10kV饋線三次重合；最靠近永久故障點(diǎn)的柱上開(kāi)關(guān)閉鎖失靈時(shí)，會(huì)造成10kV饋線無(wú)限次重合。為了防止多次重合，二次重合要求具有閉鎖功能：當(dāng)二次重合后，閉鎖重合閘，如果饋線開(kāi)關(guān)在合閘狀態(tài)（二次重合成功）持續(xù)180s（重合閘充電時(shí)間）后自動(dòng)解除重合閘閉鎖，再次投入重合閘。而全線送電時(shí)間（10kV饋線開(kāi)關(guān)合閘至最后一臺(tái)柱上開(kāi)關(guān)合閘的時(shí)間）不能大于重合閘充電時(shí)間，避免柱上開(kāi)關(guān)閉鎖失靈時(shí)造成無(wú)限次重合。對(duì)于輻射網(wǎng)最多安裝25臺(tái)柱上開(kāi)關(guān)（180s／7s），對(duì)于開(kāi)環(huán)網(wǎng)最多各安裝12臺(tái)柱上開(kāi)關(guān)。
3．3　饋線保護(hù)重合閘與PVS配合的過(guò)程（輻射網(wǎng)）
　　當(dāng)10kV饋線故障后，饋線保護(hù)動(dòng)作跳閘，線路失壓，各柱上開(kāi)關(guān)失壓脫扣跳閘。5s后饋線第一次重合，對(duì)于瞬時(shí)性故障，各柱上開(kāi)關(guān)按靠近電源點(diǎn)的先后次序和X時(shí)間合閘。對(duì)于永久性故障，如故障點(diǎn)在第一段，饋線保護(hù)再一次動(dòng)作跳閘，第二次重合閘被閉鎖；如故障點(diǎn)不在第一段，各柱上開(kāi)關(guān)依次合閘，當(dāng)最靠近故障點(diǎn)的柱上開(kāi)關(guān)合閘后，饋線保護(hù)再次動(dòng)作跳閘，各柱上開(kāi)關(guān)失壓脫扣跳閘，最靠近故障點(diǎn)的柱上開(kāi)關(guān)被閉鎖，180s后饋線第二次重合，各柱上開(kāi)關(guān)依次合閘，由于最靠近故障點(diǎn)的柱上開(kāi)關(guān)被閉鎖，故障點(diǎn)被隔離，故障點(diǎn)前的區(qū)間恢復(fù)送電。調(diào)度值班員根據(jù)饋線保護(hù)第一次重合后再跳閘的延時(shí)，迅速判斷故障點(diǎn)所在的區(qū)間。
4　江村站F6電壓型饋線自動(dòng)化的實(shí)例
4．1　有關(guān)設(shè)備
（1）饋線開(kāi)關(guān)
　　真空開(kāi)關(guān)，電磁操作機(jī)構(gòu)。開(kāi)關(guān)額定操作循環(huán)：0～0．3s～CO～180s～CO。
（2）柱上真空開(kāi)關(guān)
　　VSP5－15JSAT，珠海許繼電氣有限公司引進(jìn)東芝技術(shù)生產(chǎn)。該產(chǎn)品采用模塊式結(jié)構(gòu)，具有良好擴(kuò)展性，通過(guò)增加元件，方便地從第一階段發(fā)展到第三階段，而不浪費(fèi)前一階段的投資。
（3）饋線保護(hù)
　　ISA－1H（L－2A），南瑞深圳所生產(chǎn)。經(jīng)廠家修改保護(hù)程序，具有二次重合閘功能。饋線重合閘的整定按前所述。
　　F6保護(hù)定值：限時(shí)速斷0．3s，定時(shí)過(guò)流1．0s，零序過(guò)流1．0s。
4．2　F6系統(tǒng)一次接線（見(jiàn)圖1）

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4．3　F6柱上開(kāi)關(guān)定值（見(jiàn)表1）

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　　利用監(jiān)控中記錄的10kV饋線第一次重合與第二次跳閘的時(shí)間間隔和保護(hù)動(dòng)作方式，判斷故障區(qū)間，它們之間的關(guān)系如表2所示（沒(méi)有考慮開(kāi)關(guān)跳閘固有時(shí)間、開(kāi)關(guān)輔助觸點(diǎn)變位時(shí)間、從站端到調(diào)度端信號(hào)傳輸及處理時(shí)間等）。

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4．6　F6實(shí)際動(dòng)作分析
　　2001年，F(xiàn)6發(fā)生18次故障，其中1次永久故障如下：
調(diào)度端記錄：
Jun 12 2001 18：10：12．238　江村站　F6零序過(guò)流動(dòng)作
Jun 12 2001 18：10：17．353　江村站　F6一次重合動(dòng)作
Jun 12 2001 18：10：47．659　江村站　F6零序過(guò)流動(dòng)作
Jun 12 2001 18：13：45．657　江村站　F6二次重合動(dòng)作
　　分析：F6第一次跳閘后，5．115s第一次重合；
F6第一次重合后，30．306s第二次跳閘；F6第二次跳閘后，177．998s第二次重合。
　　判斷：從第一次重合與第二次跳閘之間的時(shí)間差30．306s，故障點(diǎn)應(yīng)在⑤區(qū)間，如果是永久故障，柱上開(kāi)關(guān)D被閉鎖。
　　結(jié)果：經(jīng)實(shí)際查線，發(fā)現(xiàn)雙雅聯(lián)＃09－1桿B相避雷器爆爛（雙雅聯(lián)在水瀝支＃02桿），柱上開(kāi)關(guān)D被閉鎖。
　　結(jié)論：分析與線路查線結(jié)果相符。
5　結(jié)論
　　經(jīng)過(guò)一年多的試運(yùn)行，江村站F6電壓型饋線自動(dòng)化達(dá)到設(shè)計(jì)要求，積累了運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。試運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)第二次重合閘、重合閘充電時(shí)間180s太長(zhǎng)，不利于迅速恢復(fù)供電。
　　第二次重合閘、重合閘充電時(shí)間180s，是為了二次重合閘失敗后，10kV饋線開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間范圍在開(kāi)關(guān)額定操作循環(huán)之內(nèi)；避免最靠近永久故障點(diǎn)的柱上開(kāi)關(guān)閉鎖失靈時(shí)，造成10kV饋線無(wú)限次重合，也間接決定線路上柱上開(kāi)關(guān)臺(tái)數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，輻射網(wǎng)安裝8臺(tái)柱上開(kāi)關(guān)，開(kāi)環(huán)網(wǎng)各安裝4臺(tái)，已滿足需要，即全線送電時(shí)間8×7＝56（s）。而開(kāi)關(guān)額定操作循環(huán)（0～0．3s～CO～180s～CO）標(biāo)準(zhǔn)制定的背景是針對(duì)少油開(kāi)關(guān)的，真空開(kāi)關(guān)額定操作循環(huán)可以采用60s。60s也大于饋線開(kāi)關(guān)彈簧操作機(jī)構(gòu)的儲(chǔ)能時(shí)間。改為60s后，10kV饋線電磁型保護(hù)可以采用許繼的ZSC－4三相三次重合閘繼電器，因?yàn)槠涞诙?、三次重合閘時(shí)間只有2～99s。
　　對(duì)于10kV饋線真空開(kāi)關(guān)，廣州局現(xiàn)將第二次重合閘、重合閘充電時(shí)間改為60s，并采用開(kāi)環(huán)網(wǎng)的電壓型饋線自動(dòng)化，在10kV架空線路上廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步提高配電網(wǎng)的供電可靠性。