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馈线自动化技术方案 全国输配电技术协作网配电自动化专委会委员许继集团珠海许继电气有限公司自动化产品线经理2018年5月 目录 馈线自动化的认识 馈线自动化建设目标 典型馈线自动化方案 1 2 3 4 馈线自动化建设原则 目录 馈线自动化的认识 馈线自动化建设目标 典型馈线自动化方案 1 2 3 4 馈线自动化建设原则 定义 指对配电线路运行状态进行监测和控制 在故障发生后实现快速准确定位和迅速隔离故障区段 恢复非故障区域供电 FeederAutomation 简称FA 1 1馈线自动化定义 集中调控馈线自动化 1 重合器式馈线自动化 2 智能分布式馈线自动化 3 分界看门狗型 就地型线路自动化 1 主站集中全自动型 2 主站集中半自动型 4 继电保护型 1 2馈线自动化分类 1 3就地型馈线自动化派生 就地型馈线自动化的衍生 目录 馈线自动化的认识 馈线自动化建设目标 典型馈线自动化方案 1 2 3 4 馈线自动化建设原则 2 1馈线自动化建设目标 8 模式优化 1 流程优化 2 指标考核 3 信息传递 4 物资调配 5 设备监控 1 配电自动化 2 网架优化 3 抢修技术 4 故障快速复电 人员和物资快速响应 装备和自动化技术基础 2 1馈线自动化建设目标 9 配网故障快速复电 设备自动化 快速报告 快速诊断 快速定位 快速隔离 快速修复 快速沟通 配电自动化 馈线自动化 平台 手段 要求 目标 2 1馈线自动化建设目标 馈线自动化 无闪隔离区段故障拦截用户出门故障 快速定位故障快速隔离故障躲避瞬时故障 快速报告故障 故障快速复电 2 2馈线自动化与故障快速复电 2 2馈线自动化与故障快速复电 自愈 经常被误解 我们认为自愈包括 事前 概率风险评估与预防性控制1 结合负荷预测进行方式调整避免过负荷2 结合在线检测 温度 局部放电 进行相应控制避免酿成严重后果3 事中 馈线自动化事后 配电自动化修正性控制 转供电 馈线自动化与故障快速复电 故障快速报告 故障快速复电 故障快速诊断 故障快速定位 故障快速隔离 目录 馈线自动化的认识 馈线自动化建设目标 典型馈线自动化方案 1 2 3 4 馈线自动化建设原则 建立配电自动化系统 建立光纤通信信道 站内出线CB配置常规短路和零序保护 关键分段点及联络点实现 三遥 主干线分段点开关 采用 三遥 集中型成套设备 三遥 终端与主站建立光纤或无线通信信道 集中型成套设备 主站集中型FA 建设方案 实施条件 3 1主站集中型 1 正常工作 2 故障跳闸 3 故障信息上送主站 4 主站进行故障定位并隔离 恢复供电 主站系统根据终端上送的故障告警信息 进行故障定位 确定故障类型和区段 主站遥控隔离故障和恢复非故障区供电 发生故障 主站集中型FA 故障处理过程 3 1主站集中型 需要配置三遥型配电终端 故障处理过程依赖通信 需要采用光纤通信方式 能够快速恢复非故障区域的供电 特点分析 3 1主站集中型 线路分段点设置为 分段 模式 具备 失压分闸 来电延时合闸 以及电压时间型逻辑的闭锁功能 联络点设置为 L 联络 模式 具备单侧失电延时合闸 两侧有压闭锁合闸 瞬时来电闭锁合闸等功能 电压时间型成套设备FS 不依赖于主站及通信 就地实现故障的定位与隔离 单相接地故障采用 零序电压突变法 同步解决小电流系统接地故障的精确选线选段 电压时间型FA 建设方案 站内出线CB配置常规保护 具备一次或二次重合闸 自动化分段及联络点采用电压时间型智能成套设备 实施条件 3 2电压时间型 若是瞬时性故障自动躲避 恢复送电 若是永久性故障 再次跳闸 故障隔离完毕恢复正常区段供电 1 正常工作 2 故障跳闸 3 第一次重合 4 FS2开关关合至故障点 5 再次跳闸 6 第二次重合 正常段供电 7 故障区后端恢复供电 短路故障 电压时间型FA 故障处理过程 3 2电压时间型 若是瞬时性故障自动躲避 恢复送电 若是永久性故障 再次跳闸 故障隔离完毕恢复故障后段供电 1 正常工作 2 人工拉线 3 试送电 4 FS2开关关合至故障点 5 FS2跳闸 切除接地故障 6 故障区后端恢复供电 接地故障 变电站绝缘监测装置监测到零序电压 电压时间型FA 故障处理过程 3 2电压时间型 开关采用 来电即合 无压释放 的原理 无蓄电池 真正免维护 不依赖通信及主站实现就地智能保护功能 除此之外 对于小电流接地系统 通过与 拉线 法配合 实现主干线单相接地故障的定位和隔离 特点分析 3 2电压时间型 站内出线CB配置常规保护 具备一次或二次重合闸 分段点开关采用为电压电流型成套设备 具备电压时间逻辑闭锁及故障电流双重判据具备小电流接地故障选线定位功能 电压电流型成套设备FS 实施条件 电压电流型就地FA 建设方案 不依赖于主站及通信 就地实现短路及接地故障的定位与隔离 相较于电压时间型 电压电流型引入故障电流判据 故障处理时间及开关动作次数均较少 3 3电压电流型 电压电流型开关合闸后进行Y时间检测 若无故障电流则闭锁分闸 站内保护断路器CB保护跳闸 分段开关失压分闸 1 正常工作 2 CB1保护跳闸 3 CB1第1次重合 4 FS1延时合闸 闭锁分闸 5 FS2开关合至故障点 6 CB1再次跳闸 7 故障区前端恢复供电 短路故障 FS2合闸后Y时间内检测到故障电流 在失压后分闸并闭锁 FS2检测到残压反向来电闭锁 电压电流型就地FA 故障处理过程 基于负荷开关的电压电流型 3 3电压电流型 若是瞬时性故障自动躲避 恢复送电 若是永久性故障 FB2在Y时间跳闸 故障隔离完毕恢复故障后段供电 1 正常工作 2 CB保护跳闸 3 试送电 4 FB2开关关合至故障点 5 FB2跳闸 隔离故障 6 故障区后端恢复供电 短路故障 电压电流型就地FA 故障处理过程 基于断路器的电压电流型 3 3电压电流型 若是瞬时性故障自动躲避 恢复送电 若是永久性故障 FB2在Y时间跳闸 故障隔离完毕恢复故障后段供电 1 正常工作 2 CB保护跳闸 3 试送电 4 FB2开关关合至故障点 5 FB2跳闸 隔离故障 6 故障区后端恢复供电 接地故障 电压电流型就地FA 故障处理过程 3 3电压电流型 基于断路器的电压电流型 负荷开关模式可以加快非故障区域供电 变电站需具备2次重合闸 断路器模式变电站只需具备1次重合闸 主干线安装的分段断路器需与变电站保护配合 要求变电站过流速断时间至少在0 3S以上 无需主站和通信可实现故障的就地迅速隔离 特点分析 3 3电压电流型 3 4自适应综合型 自适应重合闸型 故障就地隔离 26 CB重合闸 有故障记忆的开关延时7s合闸 无故障记忆则快速或延时更长时间合闸 若瞬时性故障 则恢复供电 若是永久性故障 再次跳闸 故障隔离完毕恢复正常区段供电 1 正常工作 短路故障 2 故障跳闸 3 CB第一次重合闸 4 FS2合到故障后CB再次跳闸 5 第二次重合 3 4自适应综合型 自适应重合闸型 故障就地隔离 27 CB重合闸 有故障记忆的开关延时7s合闸 无故障记忆则快速或延时更长时间合闸 若瞬时性故障 则恢复供电 若是永久性故障 再次跳闸 故障隔离完毕恢复正常区段供电 1 正常工作 接地故障 2 故障跳闸 3 CB第一次重合闸 4 FS2合到故障后CB再次跳闸 5 第二次重合 针对复杂网架 无需在分支处整定不同的延时定值 可以实现网架自适应 比传统的电压时间型更具优点 单相接地故障与短路故障处理逻辑类似 更易理解 无需主站和通信可实现故障的就地迅速隔离 特点分析 3 4自适应综合型 CB配置常规保护 速动型需站内具备保护延时级差裕度 建立光纤通信信道 缓动型可采用无线代替 分段点开关具备对等通信配置及功能 实施条件 主干线分段点开关 柜 配置智能分布式终端每个终端之间建立光纤对等通信通道 智能分布式成套设备 不依赖主站 通过设备之间对等通信完成信息交互就地实现故障的定位与隔离 速动型可实现毫秒级故障定位与隔离 缓动型需站内跳闸1次 智能分布型就地FA 建设方案 3 5智能分布式 DTU01 DTU1检测到CB1 K1有故障电流 CB1保护跳闸 1 正常工作 2 发生故障 DTU2判断故障不在联络开关LS与K3之间 发出指令 联络开关LS合闸 恢复故障后段供电 5 故障后段恢复供电 CB保护延时0 3S 零序1S 一次重合闸 智能分布式就地FA 故障处理过程 3 5智能分布式 DTU1检测到K1 K2有故障电流 1 正常工作 2 发生故障 DTU2判断故障不在联络开关LS与K3之间 开放联络开关LS合闸 恢复故障后段供电 5 故障后段恢复供电 CB保护延时0 3S 零序1S 智能分布式就地FA 故障处理过程 3 5智能分布式 依赖配电终端之间的对等通信 需采用光纤对等通信方式 负荷开关模式变电站只需配置一次重合闸 断路器模式变电站不需要跳闸 但要求变电站过流速断时间至少在0 3S以上 特点分析 3 5智能分布式 直接切除接地故障 在延时过程中 故障消失 看门狗不动作 看门狗有故障电流记忆 在线路无压无流条件下分闸 3 瞬时性故障与重合闸 3 瞬时性故障与重合闸 变电站出线断路器重合 非恢复区域恢复供电 变电站出线断路器保护跳闸 若延时完毕故障仍存在 看门狗分闸 接地故障 看门狗需经过延时判断 2 相间短路故障 负荷开关架空看门狗的故障处理 1 单相接地故障 VSR3 FDK FFK 1 单相接地故障 2 相间短路故障 5 4 3 2 1 6 7 8 9 10 5 4 3 2 1 3 6分界看门狗型 经过重合闸延时 断路器看门狗重合 若瞬时性故障 则恢复供电 检测到故障电流 断路器看门狗跳闸 直接切除短路故障 直接切除接地故障 若是永久性故障 断路器看门狗后加速保护跳闸 2 相间短路故障 断路器架空看门狗的故障处理 1 单相接地故障 3 瞬时性故障与后加速 VSR3 FDK FFK 1 单相接地故障 2 相间短路故障 3 重合闸与后加速 5 4 3 2 1 6 7 8 9 10 3 7继电保护型 自动切除用户单相接地故障 自动隔离 切除用户相间短路故障 自动躲避用户侧瞬时性故障 故障信息自动上报 快速定位故障点 特点分析 3 8分界看门狗 继电保护型 目录 馈线自动化的认识 馈线自动化建设目标 典型馈线自动化方案 1 2 3 4 馈线自动化建设原则 思考 不同的馈线自动化模式之间的差异是什么 如何选择 怎么建设 4 1不同馈线自动化模式对比 最佳故障复电方案 投资少 见效快 易实施 防停电 少停电 知停电 不依赖通信 不依赖主站 维护工作少 技术因素 经济因素 1 就地型馈线自动化的优势 4 2就地FA的优势 无需建立故障定位系统或配电自动化系统无需建立通信信道 通过智能设备自动化功能 与变电站出线开关配合实现故障自动定位和隔离 非故障区间恢复供电 就地智能故障处理 故障快速定位系统 配电自动化系统 管 建立2 3 4G无线通信信道和故障快速定位系统 自动上传故障信号 开关动作信号等 快速定位系统实现线路实时状态监测和故障快速定位 建立配电自动化系统 建立光纤 无线等通信信道 自动上传故障信号 开关动作信号等 主站系统远方遥控开关分合 具备合环转供电功能 监 控 优 就地型馈线自动化支撑平滑升级 3 8就地馈线自动化升级过程 若是瞬时性故障自动躲避 恢复送电 若是永久性故障 FB2在Y时间跳闸 故障隔离完毕恢复故障后段供电 1 正常工作 2 CB保护跳闸 3 试送电 4 FB2开关关合至故障点 5 FB2跳闸 隔离故障 6 故障区后端恢复供电 短路故障 电压电流型就地FA 故障处理过程为例 基于断路器的电压电流型 4 3就地重合式时效性分析 站内CB掉闸 一次重合 线路FB失压分闸 自适应重合闸 Y时间内保护跳闸 故障后端复电 E 故障前端复电 F 线路及设备冲击 故障隔离时间 D 故障定位时间 A 站内CB动作次数 B 故障前端停电次数 跳闸1次 重合闸1次 集中型FA跳闸2次 重合1次 16s 16s 站内CB重合 联络开关手合或电合 CB FB2切除故障电流各1次 FB2关合短路电流1次CB切除故障电流2次 关合短路电流1次 集中型FA 1次 集中型FA停电2次 C 瞬时性故障能否识别 可以 前端停电1次 集中型FA停电1次 线路断路器FBX Y时间 7 5s 4 4就地重合式与主站集中型的对比分析 电压电流型就地FA 故障处理过程为例 4 4就地重合式与主站集中型的对比分析 4 5以馈线为单位的建设 以馈线为单元 而不是以设备为单元 进行配电自动化建设 1 2 3 4 5 整体规划 方案编制 工程设计 系统上线 光缆铺设到位 通信通道开通 线路停电施工 自动化联调 线路功能实现 成熟一条线 验收投运一条线 以单条配电线路为单位 完善一路接入一路 激活一路投运一路 线路自动化开关数量不超过3台 投资收益最优 3 3 1以馈线为单位的建设 4 5以馈线为单位的建设 4 6一条线投运设备最优配置及投资估算 47 按照10kV线路故障发生位置统计分析 广东电网 发生在配网线路主干线 分支线故障分别占43 和57 一级分支线和二级以后支线的故障比例分别为24 和33 主干线各分段之间故障比例基本符合平均规律 33 24 43 投资收益最优的自动化开关数量配置 4 6一条线投运设备最优配置及投资估算 48 10kV架空馈线自动化开关数量与效益分析 投资收益最优的自动化开关数量配置 4 6一条线投运设备最优配置及投资估算 投资收益最优的自动化开关数量配置 线路自动化开关数量不超过3台 实现最优投资收益 将馈线分段和联络开关改造为自动化开关总体投资收益最高 4 6一条线投运设备最优配置及投资估算 1 2 3 4 5 整体规划 方案编制 工程设计 系统上线 通信通道开通 线路停电 馈线成套设备安装 自动化联调 线路功能实现 成熟一条线 验收投运一条线 单条馈线投资概算 谢谢