0.4kV低压配电网灵活环网运行的研究和应用


1、项目需求

作为连接电网和用户的最后一公里,由于我们的低压网架结构存在不足,供电方式仍使用树状分散式开环运行模式对用户供电。在供电过程中,因不可抗因素导致的停电,会导致用户停电,而且只能等待故障处理完毕后,才能再次送电。我们的供电可靠性方面,也得不到保障。建设国际一流配电网,这最后一公里的可靠供电,显得愈加重要,只有做好这最后一公里,我们前面所做的中压乃至高压的努力才有了意义。而普通的联络装置虽然具备联络功能,但需要人工进行操作且操作时间长,不具备故障判别功能,故障跳闸功能,在存在永久性故障的情况下,会导致停电范围的扩大。

通过该项目,研究一套通用低压配电网台区间具备三遥功能,负荷检测功能、故障判别功能、自动投切功能、一次重合闸功能的快速联络装置。在多个台区安装该装置,在某一台区故障时,多个台区进行转供时,根据台区的总负荷的大小进行优先级判定,优先对原负荷小的台区进行转供。该系统的优势包括智能、可靠、安装方便、适用性广,符合精益管理要求,同时可作为配网规范化改造的设备,在全地区相邻区间推广,完成低电压配电网的灵活环网运行,减少用户的停电时间,提高配电网的供电能力和供电可靠性。

 

2、关键技术原理简介

    系统完成对低压用电线路进行数据采集和监控,故障时,及时准确地确定故障区段,迅速隔离故障区段并恢复健全区段供电。拓展功能完成可实现多联络多个电源点的线路架构。

图所示,低压配电自动化的故障处理流程,整个处理流程分为4个步骤:启动、故障区域隔离、非故障区域恢复和结束。

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低压配网故障处理流程


下图低压配电自动化的故障隔离条件,故障隔离前需要先判断开关是否处理隔离点,如处于隔离点,且没有检测到异常信息,则跳开开关,完成故障隔离。

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低压配电自动化的故障隔离条件逻辑图


下图所示为低压配电自动化的非故障区段恢复条件,在故障恢复前需要先判断开关是否处于恢复点,如果是,且没有检测到异常信息,则合上开关完成非故障区段恢复供电。

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低压配电自动化的非故障区段恢复条件逻辑图

由上述低压配电自动化的动作原理可以看出,低压配电自动化的处理机制是检测到线路故障,通过相互通信确认出口保护动作并跳闸成功,确定故障点,将故障点前后的开关跳开隔离故障,隔离成功后,重合变电站出口开关和联络开关,恢复非故障区段供电,整个处理机制如下4幅图所示:

自治区域定义:必须含两个或两个以上带保护功能变压器出线开关,形成完整手拉手线路区域,从变压器出口开关到联络点整个区域。


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手拉手线路

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线路发生故障

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故障定位

终端采集故障信息后通过通信发给主处理终端,由主处理终端下达隔离命令。

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故障定位


设备收到主处理终端的隔离命令后,按照主处理下达的动作逻辑进行开关控制操作。


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3、低压配电自动化的线路架构基础建设条件  

变压器出口配置具备保护功能低压断路器(可电操):为系统提供故障处理功能启动的触发。

400V线路分段、联络开关(具备电动操作机构,并具备电压、电流采集条件和状态量采集条件):作为线路故障处理的分段点。

通信网络建设:快速光纤以太网、或EPON无源光网络或者4G无线、NB-loTLoRa(罗拉通讯)、载波、485等通信条件。

可以处理的故障类型:低压配电自动化系统可以处理相间短路、过流、单相接地、漏电等低压线路故障。

 

 4、网络结构可拓展

    本系统的网络不仅可以是简单的手拉手模式,也可以拓展为复杂的多电源互备模式。在多电源互备模式的非故障区域恢复,优先选取剩余负荷大且满足该非故障线路负载容量的联络开关进行合闸操作、恢复非故障区域供电。