繼電保護(hù)與配電自動化協(xié)同故障隔離技術(shù).docx

1、繼電保護(hù)與配電自動化協(xié)同故障隔離技術(shù)卓夢飛I袁王敬華2淵1.山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院袁山東淄博255049FI2.山東科匯電力自動化股份有限公司袁山東淄博255087冤摘要院為提高配電網(wǎng)故障處理能力袁提出繼電保護(hù)與配電fl動化協(xié)同故障隔離技術(shù)遙制定繼電保護(hù)與配電自動化相配合的配電網(wǎng)故障處理策略袁并分析故障處理的過程遙主干線路故障哀繼電保護(hù)在規(guī)定的時(shí)間動作后袁配電自動化對其進(jìn)一步優(yōu)化堯糾正袁使故障隔離在最小范圍日分支線路故障袁繼電保護(hù)即可完成袁兩者互不影響遙經(jīng)靜態(tài)模擬系統(tǒng)測忒表明袁繼電保護(hù)與配電自動化協(xié)同故障隔離方案具有可行性袁可在史短時(shí)間內(nèi)隔離故障區(qū)域袁顯著提高供電可靠性遙關(guān)鍵詞院配電網(wǎng)

2、故障日繼電保護(hù)FI配電自動化F1故障隔離F1靜態(tài)模擬系統(tǒng)FI供電可弄性中圖分類號院TM72文獻(xiàn)標(biāo)志碼院A文章編號院員園園苑原怨怨園源淵圓園員9冤05原園園17原04CooperativeFaultIsolationTechnologyforRelayProtectionandDistributionAutomationZHUOMengfei'WANGJinghua2Ml.SchoolofElectricalandElectronicEngineering直ShandongUniversityofTechnology直Zibo255049直China日2.ShandongKehuiPow

3、erAulomalionCo.Ltd.nZibo25087克Chin戰(zhàn)AbstractThecoordinatedfaultisolationtechniqueforrelayprotectionanddistributionautomationwasproposedtoimprovetheabilityoffaulthandlingindisiributionneiworks.Adisiribuiionnetworkfaulthandlingstrategythaicooperateswithrelayprotectionanddistributionautomationisdevelope

4、d.Analysisiscaniedouttoevaluatetheprocessoffaulthandling.Afterthemainlinefails京lherelayprotectionisfurtheroptimizedandcorreciedafterlhespecifiedlimeioisolatedthefaultinaniininiuinarea.Incasethatthebranchlinefault成therelayprotectioncanbecompletedwithoutaffectingeachother.Thestaticsimulationsystemtest

5、showsthattherelayprotectionanddistributionautomationcollaborativefaultisolationschemeisfeasible頁whichcanisolatethefaultareainashortertimeandsignificantlyimprovethereliabilityofpowersupply.Keywords及distributionnetworkfault日relayproieciion日disiribuiionautomaiionBfaukisolaiion日sialicsimulationsystemHpo

6、wersuppIyreliability0引言配電網(wǎng)故障定位堯隔離與恢復(fù)供電一直是電力部門致力解決的一大難題遙近年來袁隨著配電自動化系統(tǒng)的大力建設(shè)袁自動化處理故障的速度加快袁配電網(wǎng)供電可靠性大大提高遙配電自動化大力建設(shè)的同時(shí)袁忽視了繼電保護(hù)問題袁繼電保護(hù)整定和配置不完善袁故障時(shí)變電站出線無選擇性動作袁明顯擴(kuò)大了停電范圍遙因此袁需要將配電網(wǎng)繼電保護(hù)與配電自動化統(tǒng)-考慮袁形成完整的解決方案袁將故障停電范圍限制在盡可能小的范圍內(nèi)袁避免故障時(shí)大面積停電問基金項(xiàng)目院國家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目淵52130116000D冤遙題發(fā)生E噬文獻(xiàn)咱5暫提出-種多級級差保護(hù)與配電自動化協(xié)調(diào)配合的配電網(wǎng)故障處理策略袁討論了多

7、級級差繼電保護(hù)的可行性和分布式電源接入帶來的影響袁主要是針對配電自動化系統(tǒng)中的部分區(qū)域袁討論了分支線路配置原則袁并沒有給出主干線路配置原則遙文獻(xiàn)咱6暫論述了多級級差保護(hù)與電壓時(shí)間型饋線自動化配合的原理袁但沒有分析出口斷路器袁對于主干線路只是單純考慮了饋線自動化袁沒有考慮和繼電保護(hù)的結(jié)合遙文獻(xiàn)咱7暫通過提高線路設(shè)備的絕緣水平和過電壓防護(hù)技術(shù)來減少故障袁但沒有給出具體的故障隔離方案遙提出一種繼電保護(hù)與配電自動化協(xié)同故障隔離技術(shù)遙繼電保護(hù)作為第一道防線可縮小配電網(wǎng)故障范圍袁配置簡單袁可靠性高旦不依賴于通信曰配電自動化作為輔助手段袁糾正繼電保護(hù)的無選擇性動作遙在配電自動化的過程中選用代理控制型饋線自動

8、化的方法袁可靈活選擇代理終端袁故障隔離更加準(zhǔn)確袁可靠性高遙1原理分析1.1繼電保護(hù)原理分析對于長距離堯分段開關(guān)數(shù)量少的開環(huán)農(nóng)村配電線路袁當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)袁故障點(diǎn)上游每個(gè)分段開關(guān)處袁故障電流的大小差別明顯袁可設(shè)置三段式保護(hù)袁采用電流定值和上下級差配合的方式袁滿足繼電保護(hù)選擇性和快速性要求用5遙對于分段開關(guān)數(shù)量多的農(nóng)村配電線路或者短距離的城市配電線路袁當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)袁對于故障點(diǎn)上游每個(gè)分段開關(guān)處袁故障電流差別不大袁可通過設(shè)置保護(hù)延時(shí)袁實(shí)現(xiàn)I：下級之間的配合袁有選擇地切除故障遙針對員員園噪災(zāi)彖員同噪災(zāi)線路袁假設(shè)變壓器容量為緣園醞災(zāi)罵袁變壓器的短路電壓百分比為員緣.緣豫袁主變壓器內(nèi)部感抗為昆猿員贅袁

9、員同噪災(zāi)架空配電線路的阻抗為在越園.員苑網(wǎng)園.麒贅轅噪皂袁將電壓系艇為員.員袁忽略變壓器繞組電阻及其背后系統(tǒng)阻抗的影響袁線路上不同距離處發(fā)生短路時(shí)最大短路電流的變化曲線如圖員所示遙由圖員可見袁短路電流幅值與故障距離基本成反比關(guān)系袁出口斷路器近端故障時(shí)袁短路電流急劇下降袁出口斷路器遠(yuǎn)距離故障時(shí)袁短路電流變化比較平緩遙線路長度較短袁供電電源不固定袁采用二級保護(hù)時(shí)置方案袁通過時(shí)間級差配合遙線路長度大于員園噪皂時(shí)袁末端最小短路電流員耀圓噪粵袁可采用中間斷路器保護(hù)遙繼電保護(hù)與配電自動化協(xié)同故障隔離技術(shù)方案中袁分支線路開關(guān)堯用戶分界開關(guān)與變電站出口斷路器相互配合袁避免下游故障時(shí)出口保護(hù)越級動作袁實(shí)現(xiàn)有選擇

10、性地故障跳閘袁縮小停電范圍遙員.圓配電自動化可行性分析在配電自動化系統(tǒng)中袁饋線自動化的實(shí)現(xiàn)方案分為猿種袁分別為就地控制型堯集中控制型和分布式控制型伽附遙其中分布式饋線自動化技術(shù)袁通過饋線終端互相之間交換信息袁實(shí)現(xiàn)配電線路故障定位堯隔離與恢復(fù)供電曰集中控制和本地控制的饋線自動化的供電恢復(fù)時(shí)間都在分鐘級而分布式故障隔離系統(tǒng)可以在幾秒鐘內(nèi)完成袁大大提高供電質(zhì)量袁在分段開關(guān)采用斷路器時(shí)袁還可以直接切除故障袁避免故障點(diǎn)上游區(qū)段停電袁進(jìn)一步加快故障點(diǎn)下游故障區(qū)段的恢復(fù)供電的速度遙時(shí)等通信網(wǎng)IFiiniI泯I1F&eI)0-2>立I>、HJ-、5_41234S6f9fli放險(xiǎn)大屯臾油，圖

11、員配電線路相間短路電流隨故障距離的變化曲線QFIQI電源I»-分界開關(guān)Q4Q5QRQLQ9QF2/»-II電源2Q2FiiQ603Q7分界開關(guān)姓于合伸的外關(guān)I5分位的開關(guān)圖EI典型架空混合城路代理控制型分布式饋線自動化通過控制代理終端實(shí)現(xiàn)故障隔離袁故障隔離速度較慢袁但易于實(shí)現(xiàn)遙分布式饋線自動化實(shí)現(xiàn)方式分為協(xié)同控制型和代理控制型遙協(xié)同控制型饋線自動化袁指多個(gè)智能終端決策袁協(xié)同完成配電線路故障定位堯隔離以及恢復(fù)供電日代理控制型饋線白動化袁指故障定位堯隔離與恢復(fù)供電的決策全部由員個(gè)代理智能終端完遙以圖圓所示架空混合線路為例袁匝云員袁匝云圓為出口斷路器袁匝員袁匝源袁匝緣袁匝愿袁匝怨

12、為主干線路分段開關(guān)袁匝圓袁匝遠(yuǎn)為分支線路開關(guān)袁匝猿袁匝苑為用戶分界開關(guān)袁匝蘊(yùn)為聯(lián)絡(luò)開關(guān)遙云點(diǎn)發(fā)生永久故障時(shí)袁饋線終端云栽哉遠(yuǎn)通過與相鄰的饋線終端交換故障信息得知云栽哉員袁云栽哉圓袁云栽哉猿都檢測到有故障電流流過袁而云栽哉源沒有檢測到故障電流流過袁判斷出故障區(qū)域在匝源與匝緣之間日代理終端遙控匝源袁匝緣分閘袁云栽哉遠(yuǎn)在確認(rèn)匝源與匝緣都跳開后袁顯示故障隔離成功的信息遙在此方案中選用代理控制型分布式饋線自動化袁故障的定位堯隔離堯恢復(fù)均由員個(gè)代理終端完成遙圓繼電保護(hù)與配電自動化配合的配電網(wǎng)故障處理策略為避免短路電流對系統(tǒng)的傷害袁當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生相間短路故障時(shí)袁變電站出口斷路器電流域段保護(hù)動作時(shí)間一般設(shè)置為園.

13、緣澤袁意味著設(shè)置繼電保護(hù)動作時(shí)間的開關(guān)需要在園.緣澤內(nèi)完成隔離袁對于配電自動化也是如此遙圓.員線路各開關(guān)配置原則圓.員.員出口斷路器出口斷路器配置兩段保護(hù)袁其中隕段保護(hù)近端故障袁動作時(shí)限為園澤曰域段與配電變壓器配合袁動作時(shí)限為園.緣澤袁并配置饋線終端云栽哉遙圓.員.圓主干線路分段開關(guān)主干線路配置二級速斷保護(hù)袁一級動作時(shí)間為園.猿洋袁二級動作時(shí)間為S澤袁超過二級保護(hù)的均配置園澤袁配置饋線終端云栽哉逼圓.員.猿分支線路開關(guān)分支線路開關(guān)配置電流域段保護(hù)袁與出口斷路器域段保護(hù)配合袁并配置一次重合閘袁具備無壓無流分閘功能遙隊(duì)員成用戶分界開關(guān)用戶分界開關(guān)配置園.員澤定時(shí)限電流速斷保護(hù)袁具備無壓無流分閘功能

14、遙圓.圓故障隔離策略線路發(fā)生相間短路故障時(shí)袁分別針對主干線路故障和分支線路故障展開研究遙圓.圓.員主干線路故障隔離策略出口斷路器近端發(fā)生故障隕段保護(hù)瞬時(shí)動作袁瞬時(shí)性故障合閘成功袁永久性故障合閘失敗袁加速跳閘隔離故障區(qū)域遙出口斷路器遠(yuǎn)端故障遙分以下圓種情況院員冤故障點(diǎn)上游開關(guān)為出口斷路器的下一個(gè)開關(guān)袁以圖圓為例袁故障點(diǎn)在匝員和匝源之間袁開關(guān)匝員配置園.猿澤定時(shí)限電流速斷保護(hù)袁即開關(guān)延遲園.猿澤動作遙圓冤超過二級保護(hù)的主干線路開關(guān)均配置園澤袁如圖圓中的主干線路開關(guān)匝源袁匝緣袁匝愿袁匝蘊(yùn)都配置園澤速斷保護(hù)袁若匝緣袁匝愿之間發(fā)生永久性故障袁故障點(diǎn)上游開關(guān)匝源袁匝緣立即跳閘袁此時(shí)聯(lián)絡(luò)開關(guān)I磁檢測到一側(cè)失

15、壓袁啟動配電自動化系統(tǒng)袁代理終端通過收集各個(gè)饋線終端的故障信息袁確定故障區(qū)域袁遙控故障點(diǎn)兩端的開關(guān)跳閘袁其他誤動開關(guān)合閘隔離故障區(qū)域遙圓.圓.圓分支線路故障隔離策略用戶側(cè)故障遙分界開關(guān)延遲園.員澤動作隔離故障袁與出口斷路器構(gòu)成兩級級差保護(hù)遙分支線路故障遙以圖圓為例袁匝圓與匝猿之間發(fā)生故障袁分支線路開關(guān)匝圓立即動作袁園.緣澤后匝圓合閘袁瞬時(shí)性故障合閘成功袁永久性故障合閘失敗袁永久性故障時(shí)匝猿在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)檢測到無電壓和電流后跳閘袁故障隔離成功遙猿實(shí)例分析及測試結(jié)果猿.員實(shí)例分析以圖圓所示的典型架空混合配電網(wǎng)線路為例袁根據(jù)圓員中開關(guān)配置原則袁出口斷路器配置圓段保護(hù)袁其中限段園澤袁保護(hù)近端淵員噪皂冤

16、故障袁域段園.緣澤速斷保護(hù)遙主干線路開關(guān)堯分支線路開關(guān)和分界開關(guān)的強(qiáng)勘潸餐述袁當(dāng)在不同位置發(fā)生故障時(shí)袁故障處理員冤運(yùn)r點(diǎn)故障袁匝猿延時(shí)祠.員澤保護(hù)動作袁瞬時(shí)性故障開關(guān)合閘成功袁永久性故障合閘失敗袁開關(guān)再次跳開袁切除故障日如圖猿淵葬冤所示遙分界開關(guān)下游故障袁不影響主干線路正常運(yùn)行袁提高了供電可靠性遙圓冤運(yùn)浦故障袁匝嶙匝緣立即動膈如圖耕散所示袁代理終端IS通過自動拓?fù)淇芍言肝挥诠收宵c(diǎn)下游遙控分閘袁自動合閘匝源京恢復(fù)故障點(diǎn)上游區(qū)段供電袁完成故障隔離遙朕絡(luò)開關(guān)匝蘊(yùn)合閘袁恢復(fù)故障點(diǎn)下游區(qū)段供電湖在多聯(lián)絡(luò)開關(guān)線路中柬需要比較聯(lián)絡(luò)開關(guān)的容量袁選擇容量大的聯(lián)絡(luò)開關(guān)合閘冤柬如圖猿淵糟冤所示遙onQl<1

17、4Q5中傾號界JTXQ3onQl<14Q5中傾號界JTXQ3QBOLQ90F2自耕（X）女、于令帝EC.JI美始'十-伐It?開關(guān)淵葬冤運(yùn)員點(diǎn)故障袁匝根延遲園.員澤動作QFIQIQdQ5Q8QRQ9QF?電湘電源2Q2K，Q6分界升關(guān)（、Q?&羿4美于介倫.的開X 汁分位的開處洲遭冤運(yùn)圓點(diǎn)故障袁匝源堯匝緣立即跳閘聯(lián)幸：1天,QFIQIQ4Q5Q8眼Q9QF2山.濾U二/_二! Q2AaQ6I分界!|.X：Q35分EIM灶什.的美處于汨G眄美m(xù)w空匝源合閘堯匝尾跳閘袁匝蘊(yùn)合閘恢復(fù)故障點(diǎn)下游供電圖狼不同位我故障處理過程此方案中袁一方面即使是線路通信發(fā)生故障袁配電自動化不能在規(guī)

18、定的時(shí)間內(nèi)啟動袁主干線路近端故障仍可正確地隔離故障袁保護(hù)變壓器不受損壞日另一方面選用聯(lián)絡(luò)開關(guān)而不選用出I斷路器作為代理終端袁減輕了變壓器保護(hù)配置負(fù)擔(dān)袁不更改原有變壓器保護(hù)配置袁擴(kuò)大適用范圍遙故障首先由保護(hù)處理袁存在保護(hù)無法配合發(fā)生越級跳閘的區(qū)段或需要聯(lián)絡(luò)開關(guān)動作恢復(fù)非故障區(qū)段供電時(shí)袁由分布式饋線自動化處理袁對其進(jìn)一步優(yōu)化和糾正袁提高可靠性遙猿.圓靜態(tài)模擬系統(tǒng)測試結(jié)果分析基于膜員中分析的典型架空混合線路袁在靜態(tài)模擬系統(tǒng)中進(jìn)行測試遙在該系統(tǒng)中利用模擬仿真技術(shù)將變電站或饋線中各環(huán)節(jié)用相應(yīng)模擬元件來代替袁搭建員個(gè)變電站或饋線分段模型袁該模擬系統(tǒng)較數(shù)字仿真具有更高的真實(shí)性和可信度遙在模擬系統(tǒng)中袁合理配置

19、電流互感器栽粵堯電壓互感器栽災(zāi)的變比袁使進(jìn)入保護(hù)和自動裝置中的電流和電壓分別為緣粵和員園園災(zāi)袁與實(shí)際系統(tǒng)中數(shù)據(jù)保持一致遙模擬系統(tǒng)可仿真架空線堯城市電纜運(yùn)行及故障堯環(huán)網(wǎng)柜形式變電站等不同形式袁實(shí)用性十分廣泛遙以圖猿為例的測試結(jié)果如下所示遙運(yùn)靈點(diǎn)故障開關(guān)動作順序?yàn)樵涸言程l袁故障隔離完成遙測試結(jié)果如表員所示遙運(yùn)四點(diǎn)故障開關(guān)動作順序?yàn)樵簡T冤匝源袁匝緣跳閘日圓冤遙控匝愿跳閘袁匝源合阿袁故障隔離完成遙測試結(jié)果如表圓所示遙表員運(yùn)I點(diǎn)故障開關(guān)動作時(shí)間測試次數(shù)故障隔離時(shí)間m1正確148.12正確151.83J正確149.51M,IEW11TV.t5正確150.9表圓近圓點(diǎn)故障開關(guān)動作時(shí)間測試次數(shù)故障隔離時(shí)間耗

20、澤1正確168.92正確165.93正確167.84正確162.35正確158.1提出一種繼電保護(hù)與配電自動化協(xié)同故障隔離方案袁方案在分支線路故障時(shí)不需要通信袁當(dāng)通信系統(tǒng)不穩(wěn)定導(dǎo)致配電自動化不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)啟動時(shí)袁可利用繼電保護(hù)隔離故障區(qū)域遙所提方案無需更改原有變壓器保護(hù)配置袁故障首先由保護(hù)處理袁存在保護(hù)無法配合發(fā)生越級跳閘的區(qū)段或需要聯(lián)絡(luò)開關(guān)動作恢復(fù)非故障區(qū)段供電時(shí)袁分布式饋線自動化進(jìn)行糾正和優(yōu)化處理遙繼電保護(hù)與配電自動化協(xié)同故障隔離技術(shù)方案同樣適用于含有多聯(lián)絡(luò)升關(guān)的線路袁但在主干線路開關(guān)數(shù)量多的情況下袁故障點(diǎn)遠(yuǎn)端故障時(shí)會有多個(gè)開關(guān)同時(shí)跳開袁為避免此問題袁可采用中間分段斷路器保護(hù)遙參考文獻(xiàn)電

21、員暫徐丙垠袁李天友袁薛永端袁等.陽電網(wǎng)繼電保護(hù)與自動化響醞暫.北京院中國電力出版社袁國園員苑.申回哲沈兵兵袁吳琳袁王鵬,配電自動化試點(diǎn)工程技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用成效分析橄暫.電力系統(tǒng)自動化鼬園員01就劇員毆瀏鼬.電狡暫徐玉琴袁張麗表王增平.基于耳耘也模型的配電網(wǎng)大面積斷電供電恢復(fù)算法用允哲.電網(wǎng)技術(shù)誠劇魄耕坂源姻冤院蹣傾員.邨賄顏萍袁顧錦汶袁張廣.一種快速高效的配電網(wǎng)供電恢復(fù)算法用允哲.電力系線融化翅園園區(qū)懿湖19冤撇罔麟低淵下轉(zhuǎn)第34頁冤參考文獻(xiàn)帽1暫牟宏袁汪汲袁許乃媛直等.全球能源互聯(lián)背景下山東電網(wǎng)調(diào)峰策略分析咱J哲.山東電力技術(shù)袁2017袁44淵1傀院1-4.帽2哲管俊袁高賜威.儲能技術(shù)在抑制風(fēng)

22、電場功率波動方面的研究綜述用J暫.電舛與清潔能源袁2011袁27淵4冤院48-53.咱3暫李欣然袁黃際元袁寐遠(yuǎn)揚(yáng)袁等.大規(guī)模儲能電源參與電網(wǎng)調(diào)頻研究綜述咱J暫.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制袁2016袁44淵7冤院145T53.咱4留國家電網(wǎng)公司野電網(wǎng)新技術(shù)前景研究冶項(xiàng)目咨詢組.大規(guī)模儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用前景分析咱J暫.電力系統(tǒng)自動化袁2013袁37淵1冤院3-8.響5暫劉英軍戎劉暢袁王偉袁等.儒能發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢分析PflJ暫.中外能源袁2017衰22淵4冤院;80-88.哦暫孫冰瑩袁楊水麗袁劉宗歧袁等.國內(nèi)外兆瓦級儲能調(diào)頻示范應(yīng)用現(xiàn)狀分析與啟示咱J暫.電力系統(tǒng)自動化袁2017袁41淵11冤院8-1

23、6.咱7暫汪海蛟袁江全元.應(yīng)用于平抑風(fēng)電功率波動的儲能系統(tǒng)控制與配置綜述咱J暫.電力系統(tǒng)自動化袁2014袁淵19冤院126-135.朗&LIXiangjun玄DONGlluiLAIXiaokang,Batteryenergystoragestation淵BESS冤-basedsmoothingcontrolofphotovoltaic浦1V冤andwindpowergenera:ionfluctuationslSJSustainableEnergyhIEEETransactionsonPowerSystems袁2013衰4淵2冤院464-473.咱9暫李建林袁王上行衣袁曉冬袁等.江蘇電網(wǎng)側(cè)電池儲能電站建設(shè)運(yùn)行的啟示咱J暫.電力系統(tǒng)自動化袁2018袁42淵21