智能配電網(wǎng)的故障處理自動化技術(shù)

智能配電網(wǎng)的

故障處理自動化技術(shù)主要內(nèi)容一、概述二、網(wǎng)絡式保護技術(shù)－解決配網(wǎng)保護快速性和選擇性的矛盾三、分布式智能技術(shù)－故障自動隔離、負荷自動轉(zhuǎn)供的可靠性更高四、故障點自動定位技術(shù)－解決查找故障點的效率問題一、概述智能電網(wǎng)的特點是“自愈、安全、經(jīng)濟、清潔，能夠提供適應未來社會經(jīng)濟發(fā)展需要的優(yōu)質(zhì)電力與服務”。自愈——實時掌控電網(wǎng)運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)、快速診斷和消除故障隱患；在盡量少的人工干預下，快速隔離故障、自我恢復，避免大面積停電的發(fā)生，提升電網(wǎng)運行的可靠性。配電系統(tǒng)故障處理自動化技術(shù)：解決配電網(wǎng)故障的自動切除、故障區(qū)段的自動隔離、非故障區(qū)域的自動恢復供電、故障點的自動定位問題，提高供電可靠性。配電系統(tǒng)的故障處理過程的三個階段：

1、故障發(fā)生瞬間，故障的開斷和清除。一般在毫秒級時間內(nèi)完成。問題：選擇性和快速性的矛盾。一般技術(shù)只能是變電站出口斷路器跳閘，擴大了停電范圍。2、故障處理的第二階段：故障區(qū)段的隔離和非故障區(qū)域的恢復供電。持續(xù)時間一般是秒級至分鐘。一般采用集中控制方案，存在缺陷，可靠性不高。3、故障處理的第三個階段是故障點的定位和排除故障。通常需要數(shù)十分鐘至若干小時。配電網(wǎng)故障點精確定位困難，故障查找時間一般占故障處理時間的50％，供電可靠性的提高受到限制。二、網(wǎng)絡式保護技術(shù)－解決配網(wǎng)保護快速性和選擇性的矛盾傳統(tǒng)電流保護的問題：現(xiàn)象：城市配網(wǎng)線路短、多開關(guān)串聯(lián)，短路電流差別小，保護的電流定值配合困難。用時間配合，會造成出口保護的動作時間太長，因此一般都是變電站出口跳閘，停電時間長，停電范圍擴大。原因：傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)電流保護其實質(zhì)是一個獨立的單元保護，它只檢測流過所監(jiān)測開關(guān)的電流而決定保護的動作與否及動作延時，而不關(guān)心相鄰開關(guān)的保護動作情況，這是造成相鄰保護相互配合困難的主要原因。網(wǎng)絡式保護的原理保護監(jiān)測的范圍由一個點擴大到相聯(lián)開關(guān)甚至串聯(lián)的一組開關(guān)，則上下級保護的配合可以理解為保護的內(nèi)部協(xié)調(diào)?，F(xiàn)代計算機技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，使得我們借助于網(wǎng)絡通信實現(xiàn)保護之間的協(xié)調(diào)而成為可能。不同地點的模擬量在當?shù)貦z測完成，只是將檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)信息、保護判別結(jié)果的狀態(tài)信息、開關(guān)狀態(tài)信息等通過網(wǎng)絡由不同保護進行共享，以達到不同地點保護之間協(xié)調(diào)和配合，網(wǎng)絡式保護的核心目標：實現(xiàn)保護的快速性和選擇性的統(tǒng)一。兩種模式：基于主從式通信網(wǎng)絡的網(wǎng)絡式保護和基于對等式通信網(wǎng)絡的網(wǎng)絡式保護。

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F傳統(tǒng)保護問題：保護配合困難網(wǎng)絡式保護：任一點故障均可以有選擇性的速斷跳閘特點：解決了選擇性和快速性的矛盾。網(wǎng)絡式保護在架空線路的應用網(wǎng)絡式保護技術(shù)在變電站的應用利用CAN總線進行高速數(shù)據(jù)交換，可以實現(xiàn)站內(nèi)網(wǎng)絡式保護，保證任一點故障時，能實現(xiàn)故障的快速隔離利用CAN總線進行高速數(shù)據(jù)交換，可以實現(xiàn)站內(nèi)網(wǎng)絡式保護，保證任一點故障時，能實現(xiàn)故障的快速隔離35kV母線所用變主變Ⅰ35kV進線35kV進線PT避雷器10kV母線I10kV母線Ⅱ避雷器

主變Ⅱ出線出線K1:4222K3:4222K2:4226K4:4251K5:4253K6:4241K7:4231K8:4231K9:4231K10:4231K11:4241F6F8F7F9F11F10F3F4F1F2正方向K13:42214221K14:422542714222功能：限時速斷、三相三段、方向、低壓、負序、三段過負荷、測控4221功能：差動、速斷保護、差動保護帶諧波制動和斜率制動4253功能：三相三段式保護、測控、備投、功率方向4226功能：限時速斷、三相三段、方向、低壓、負序、過負荷、測控、備投4225功能：電壓電流功率測量4231功能：2相三段、測控、低周、重合閘、反時限4241功能：3相三段、低壓、過壓、不平衡電壓、測控、反時限4271功能：PT測量、解并列K17:4232K16:42324232功能：三相三段、方向、低壓、低周、重合閘、同期、測控智能環(huán)網(wǎng)柜組成的電纜環(huán)網(wǎng)方案F1F2F3F4F5S1S2T1T2T3S3T4S1S2T1T2T3S3T4S1S2T1T2T3S3T4S1S2T1T2T3S3T4S1S2T1T2T3S3T4S1S2T1T2T3S3T4S1S2T1T2T3S3T4RDCU-3A控制器三、分布式式智能技術(shù)術(shù)－故障自自動隔離、、負荷自動動轉(zhuǎn)供的可可靠性更高高（1）現(xiàn)有的故故障隔離和和轉(zhuǎn)供的集集中控制方方式：對通信通道道和主站依依賴性太強強，控制可可靠性低（2）傳統(tǒng)的分分段器和重重合器方案案，不利用用信道交換換信息，動動作效率不不高電壓分段器器工作原理理

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F特點：不需需要主站和和通信缺點：只檢檢測電壓、、動作次數(shù)數(shù)多應用狀況：：日本應用用較多電流計數(shù)型型分段器工工作原理

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F特點：不需需要主站和和通信缺點：只檢檢測電流、、不適合主主環(huán)路應用狀況：：一般與重重合器配合合使用重合器工作作原理CB1S1S2S3S4S5CB2F特點：不需需要主站和和通信，可可以自己切切斷故障，，增加環(huán)網(wǎng)網(wǎng)功能后可可以進行故故障隔離和和供電轉(zhuǎn)供供缺點：保護護配合比較較困難綜合型分布布智能模式式綜合檢測電電流電壓綜合了電壓壓分段器、、電流分段段器和重合合器的優(yōu)點點不依賴通信信，但可以以利用通道道提高效率率與各種開關(guān)關(guān)集成構(gòu)成成智能柱上上開關(guān)適合在主環(huán)環(huán)路或分支支回路綜合型分布布智能模式式

在架空空網(wǎng)中的應應用柱上開關(guān)可可使用負荷荷開關(guān)或斷斷路器實現(xiàn)故障自自動隔離、、自動轉(zhuǎn)移移供電支持兩電源源或三電源源、四電源源系統(tǒng)沒有通信通通道也可以以實現(xiàn)故障障隔離和電電源轉(zhuǎn)供及及供電恢復復有通信時可可自動升級級實現(xiàn)遠程程自動化功功能故障就地處處理：可靠靠性高、速速度快適應不同階階段的自動動化要求F1F2CB1S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15CB2CB3CB4CB5CB6開閉所2#變電站1#變電站自動隔離故故障分支故障自動隔隔離和轉(zhuǎn)供供RDCU-1A控制器分布式智能能模式在電電纜網(wǎng)應用用智能環(huán)網(wǎng)柜柜進出線開開關(guān)可使用用負荷開關(guān)關(guān)或斷路器器出線故障只只跳出線內(nèi)部故障自自己隔離主環(huán)故障時時自動隔離離故障區(qū)段段、自動轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移供電不依賴通信信實現(xiàn)自動動化功能有通信時自自動實現(xiàn)遠遠程自動化化智能環(huán)網(wǎng)柜柜組成的電電纜環(huán)網(wǎng)方方案F1F2F3F4F5S1S2T1T2T3S3T4S1S2T1T2T3S3T4S1S2T1T2T3S3T4S1S2T1T2T3S3T4S1S2T1T2T3S3T4S1S2T1T2T3S3T4S1S2T1T2T3S3T4RDCU-3A控制器工程應用以分布式智能能技術(shù)為基礎礎的故障隔離離和轉(zhuǎn)供方案案，由于不依依賴通信道和和主站會使得得控制方案更更可靠；由于可以逐步步升級，因此此適合分步實實施。利用該技術(shù)設設計的智能柱柱上開關(guān)和智智能環(huán)網(wǎng)柜已已經(jīng)在工程中中廣泛應用。。智能環(huán)網(wǎng)柜特點：1、GRC外殼、純戶外設計計、共箱式結(jié)構(gòu)2、進出線開開關(guān)斷路器器和負荷開關(guān)可選3、實現(xiàn)網(wǎng)絡式保護護功能，故障障就地快速速切除4、分布式智能能控制功能：自動動隔離故障障區(qū)段，自自動轉(zhuǎn)移供供電5、FTU功能內(nèi)置：實現(xiàn)現(xiàn)四遙和配配電自動化化智能重合器器、斷路器器特點：1、永磁操作機機構(gòu)，穩(wěn)定、可可靠、壽命命長2、可安裝在在變電站出線、線路分段、線路分支處3、實現(xiàn)網(wǎng)絡式保護護功能，故障障就地快速速切除4、分布式智能能控制功能：自動動隔離故障障區(qū)段，自自動轉(zhuǎn)移供供電5、FTU功能內(nèi)置：可實實現(xiàn)實現(xiàn)四四遙和配電電自動化四、故障點點自動定位位技術(shù)－解解決查找故故障點的效效率問題1、短路故障障指示器的的原理和應應用2、故障指示示器的最新新發(fā)展（1）單相接地地故障檢測測和指示（2）帶通信的的故障遠程程指示和故故障自動定定位系統(tǒng)故障指示器器原理、現(xiàn)現(xiàn)狀、分類類1、故障指示示器：一種種安裝在配配電線路上上指示故障障電流通路路的智能裝裝置。2、批批量量安安裝裝故故障障指指示示器器是是一一種種最實實用用的的配配電電自自動動化化方方案案3、不不需需要要開開關(guān)關(guān)和和智智能能控控制制器器就就能能實實現(xiàn)現(xiàn)實實現(xiàn)現(xiàn)故故障障定定位位，，因因而而更更經(jīng)經(jīng)濟濟4、與與用用開開關(guān)關(guān)和和智智能能控控制制器器進進行行故故障障區(qū)區(qū)段段定定位位和和隔隔離離不不同同，，由由于于故故障障指指示示器器成成本本低低，，因因而而安安裝裝數(shù)數(shù)量量可可以以更更多多，，故故障障區(qū)區(qū)段段定定位位可可以以更更精精確確，，從從而而大大大大縮縮短短故故障障巡巡查查時時間間短路路故故障障指指示示器器原原理理和和應應用用6kV-35kV架空空線線導導線線電纜纜母排排用于于指指示示短短路路故故障障電電流流通通路路，，確確定定故故障障分分支支和和故故障障點點適用用范范圍圍功能能工作作原原理理過流流動動作作的的指指示示原原理理類似似于于過過流流繼繼電電器器，，當當線線路路中中流流過過的的電電流流大大于于其其設設定定值值時時，，故故障障指指示示器器給給出出動動作作信信號號。自動動適適應應負負荷荷變變化化的的故故障障指指示示器器原原理理ItIsItTI該原原理理獲獲得得國國家家發(fā)發(fā)明明專專利利：：指示示器器自自動動適適應應負負荷荷變變化化，，指指示示器器是是否否動動作作動動作作主主要要取取決決于于故故障障電電流流分分量量而而不不是是總總電電流流。。智智能能化化程程度度高高，，判判據(jù)據(jù)比比較較全全面面，，可可以以大大大大減減少少誤誤動動的的可可能能性性；；。架空線型型故障指指示器2、故障指指示器的的最新發(fā)發(fā)展（1）單相接接地故障障檢測和和接地故故障指示示器單相接地地故障檢檢測方案案方案（2）故障信信號遠傳傳、故障障自動定定位系統(tǒng)統(tǒng)（1）單相接接地故障障檢測、、選線和和定位技技術(shù)單相接地地故障檢檢測是世世界難題題對于中性性點非直直接接地地的配電電系統(tǒng)來來說，配配電線路路上單相相接地故故障點的的定位是是世界難難題目前大多多數(shù)產(chǎn)品品主要用用在變電電站接地地選線配電線路路上單相相接地故故障點定定位是供供電部門門迫切需需要解決決的問題題傳統(tǒng)的接接地故障障檢測方方法的局局限性1、零序電電流和零零序電壓壓的檢測測方法不不適合在在架空線線路上的的故障指指示器使使用2、需用比比較各出出線和各各分支的的檢測結(jié)結(jié)果的方方法不適適合在故故障指示示器上直直接使用用3、隨系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)變變化而變變化、隨隨接地情情況變化化而變化化的故障障特征不不適合用用在在故故障指示示器上作作為故障障檢測判判據(jù)所以需要要設法產(chǎn)產(chǎn)生一個個容易檢檢測的故故障特征征信號在變電站站接地變變壓器的的中性點點對地之之間接入入可控的的中電阻阻（100多歐姆））。故障障時在變變電站接接地變的的中性點點上（無無中性點點時可接接在母線線上）的的動態(tài)阻阻性負載載信號源源自動短短時投入入,在變電站站和現(xiàn)場場接地點點之間產(chǎn)產(chǎn)生特殊殊的小的的編碼信信號電流流，通過過對信號號源對地地電阻的的編碼控控制，產(chǎn)產(chǎn)生疊加加在負載載電流上上的編碼碼信號電電流。變變電站出出線和線線路分支支點處安安裝的接接地故障障指示器器，檢測測這個電電流信號號，可自自動動作作指示，，達到指指示故障障的目的的系統(tǒng)組成成：信號源裝裝置+故障檢測測裝置主要原理理：變電站中中阻智能能接地法法接地信號源消弧線圈接地變變電站接接線示意意圖（接接在中性性點）北京科銳銳Jan2007故障發(fā)生生后：（1）信號源源延時投投入；（（2）變電站站出線的的故障指指示器指指示出故故障出線線（k號指示器器動作））；（3）選線裝裝置自動動顯示和和記錄故故障出線線（4）線路上故故障通路路上的的的故障指指示器k1-k3自動翻牌牌，給出出紅色指指示。故障指示示器配電自動動化北京科銳銳Jun.2001將故障指指示器的的動作狀狀態(tài)通過過適當?shù)牡耐ㄐ欧椒绞剿偷降娇刂浦兄行牡囊砸訥IS為基礎的的計算機機監(jiān)控系系統(tǒng)，實實現(xiàn)在地地理圖上上的故障障自動定定位接地故障障信息處處理過程程GSM通信網(wǎng)架空探頭頭探測短路路和接地地信號利用翻牌牌給出故故障指示示利用無線線信號傳傳輸故障障信息無線發(fā)射射頻率419MHz66位加密碼碼，有效效防止誤誤動工作溫度度：-45oC~85oC架空系統(tǒng)統(tǒng)故障指指示器安安裝示意意圖正常狀態(tài)態(tài)動作狀態(tài)態(tài)架空子站站接收探頭頭發(fā)射的的故障信信息調(diào)制制的無線線信號并并進行解解調(diào)對解調(diào)后后的信號號進行解解密計算算并判斷斷是否正正確將故障信信息以短短消息的的方式發(fā)發(fā)送給主主站系統(tǒng)統(tǒng)定期報告告子站運運行狀態(tài)態(tài)對后備備電源源的充充放電電進行行管理理架空子子站架空系系統(tǒng)指指示器器和子子站配配置示示意圖圖架空系系統(tǒng)子子站安安裝示示意圖圖電纜系系統(tǒng)故故障指指示器器該產(chǎn)品品適用用于小小電流流接地地系統(tǒng)統(tǒng)或小小電阻阻接地地系統(tǒng)統(tǒng)的故故障定定位。。由三三部分分組成成：1、三個個安裝裝在相相線上上的故故障檢檢測探探頭，，檢測測相間間短路路故障障。2、一個個接地地故障障指示示器（（檢測測零序序電流流信號號）檢檢測接接地故故障。。3、一個個安裝裝在開開關(guān)柜柜面板板上的的故障障指示示器，，顯示示并傳傳輸故故障信信號。。3、面板型型故障障指示示器2、接地故障障指示器1、短路故障障指示器電纜子站電纜系統(tǒng)指指示器和子子站配置示示意圖環(huán)網(wǎng)柜環(huán)網(wǎng)柜SFI3只EFI子站SFI：短路故障障指示器EFI：接地故障障指示器故障指示器器和子站安安裝示意圖圖電纜型指示示器和子站站安裝示意意圖子站指示器中心站功能能實現(xiàn)通信管管理和數(shù)據(jù)據(jù)集中功能能。它向下下與各個子子站通信，，負責收集集現(xiàn)場探頭頭的故障信信息，向上上與主站通通信，傳送送所收集的的數(shù)據(jù)。具具備基本的的通信連接接、協(xié)議轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換、信息息收集、緩緩存和處理理功能。具具備與第三三方軟件接接口的功能能。主站集GIS（地理信息系系統(tǒng)）和MIS（管理信息息系統(tǒng)）于于一體，它它既可用來來實時監(jiān)測測配電網(wǎng)絡絡狀態(tài)和故故障，并自自動確定故故障位置，，便于電路路的維護和和事故搶修修，又可用用來對配電電網(wǎng)設施進進行管理，，便于設施施信息的錄錄入、查詢詢和統(tǒng)計主站實時搜集故故障指示器器動作信息息和網(wǎng)絡拓拓撲數(shù)據(jù)——故障指示器器的動作信信息和網(wǎng)絡絡拓撲數(shù)據(jù)據(jù)的一致性性原則故障通路和和故障點的的查找糾錯和補漏漏GIS支撐撐平平臺臺將故故障障點點發(fā)發(fā)給給中中心心站站配電電網(wǎng)網(wǎng)圖圖形形編編輯輯———創(chuàng)建建和和修修改改配配電電網(wǎng)網(wǎng)網(wǎng)網(wǎng)絡絡圖圖,包括括電電力力線線路路、、桿桿塔塔、、開開關(guān)關(guān)、、變變電電站站、、開開閉閉所所和和故故障障指指示示器器基于于GIS的故故障障定定位位基于于主主接接線線圖圖的的故故障障定定位位在故故障障定定位位系系統(tǒng)統(tǒng)基基礎礎上上升升級級的的二二遙遙系系統(tǒng)統(tǒng)目的的：：實實現(xiàn)現(xiàn)實實現(xiàn)現(xiàn)故故障障的的快快速速定定位位，，減減少少故故障障巡巡查查和和故故障障處處理理時時間間；；實實時時監(jiān)監(jiān)測測電電流流和和開開關(guān)關(guān)狀狀態(tài)態(tài)，，實實現(xiàn)現(xiàn)對對電電網(wǎng)網(wǎng)的的基基本本監(jiān)監(jiān)測測設備備：：故故障障指指示示器器＋＋監(jiān)監(jiān)測測終終端端特點點：：不不需需要要改改造造現(xiàn)現(xiàn)有有一一次次設設備備、、投投資資省省、、見見效效快快、、容容易易實實施施、、容容易易推推廣廣在故故障障定定位位系系統(tǒng)統(tǒng)基基礎礎上上升升級級的的二二遙遙系系統(tǒng)統(tǒng)新型型的的帶帶電電流流測測量量功功能能的的短短路路故故障障指指示示器器主主要要用用于于電電纜纜線線路路的的短短路路故故障障檢檢測測及及線線路路負負荷荷電電流流的的測測量量。。指指示示器器正正常常情情況況下下監(jiān)監(jiān)測測電電纜纜線線路路的的負負荷荷電電流流，，并并定定時時上上傳傳負負荷荷電電流流數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)。。當當線線路路出出現(xiàn)現(xiàn)短短路路故故障障或或接接地地故故障障時時，，指指示示器器自自動動識識別別短短路路故故障障電電流流特特征征（（或或接接地地信信號號電電流流特特征征）），，并并給給出出短短路路（（或或接接地地））故故障障指指示示信信號號，，同同時時通通過過塑塑料料光光纖纖將將故故障障信信號號以以及及電電流流信信息息上上傳傳給給光光纖纖數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)采采集集器器及及面面板板型型指指示示器器。。二遙遙通通信信終終端端作作為為實實用用的的配配電電自自動動化化系系統(tǒng)統(tǒng)中中的的兩兩遙遙（（遙遙測測、、遙遙信信））功功能能的的配配電電終終端端裝裝置置，，安安裝裝于于環(huán)環(huán)網(wǎng)網(wǎng)柜柜、、開開閉閉所所內(nèi)內(nèi)。。該該終終端端將將安安裝裝在在線線路路上上的的故故障障指指示示器器發(fā)發(fā)送送過過來來的的線線路路負負荷荷電電流流、、故故障障動動作作信信息息和和線線路路上上的的開開關(guān)關(guān)狀狀態(tài)態(tài)信信息息接接收收后后進進行行分分析析、、編編譯譯，，通通過過GPRS（或或其其它它通通道道））通通信信方方式式將將信信息息發(fā)發(fā)送送給給配配網(wǎng)網(wǎng)主主站站，，實實現(xiàn)現(xiàn)配配電電網(wǎng)網(wǎng)的的負負荷荷監(jiān)監(jiān)測測、、故故障障檢檢測