配電網(wǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在高速公路隧道中的應(yīng)用

摘 要:雪峰山隧道工程采用了專用光纖、以太網(wǎng)作為通信系統(tǒng)，專用的后臺(tái)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)具有較為完善的構(gòu)架。配電網(wǎng)絡(luò)采用了雙環(huán)網(wǎng)供電，在雙環(huán)之間采用兩路聯(lián)絡(luò)開關(guān)，其結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。針對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)故障診斷、隔離與網(wǎng)架重構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的論述，其中對(duì)外部電源故障實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化方案做了重點(diǎn)論述，此配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)方案可靠有效的實(shí)現(xiàn)了工程的配電網(wǎng)自動(dòng)化，保證了整個(gè)供電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。關(guān)鍵詞:配電網(wǎng); 自動(dòng)化系統(tǒng); 故障診斷; 高速公路; 隧道; 網(wǎng)架重構(gòu)

中圖分類號(hào):TN911-34文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2010)21-0184-02

Application of Distribution Network Synthesis Automated System in Highway Tunnel

WU Tian-lin

(The Electrical Service Engineering Co.Ltd.，CCCC Second Highway Engineering Bureau， Xi’an 710065， China)

Abstract: This project uses a dedicated fiber optic， and uses Ethernet as communication system， a dedicated background distribution automation system has more comprehensive framework. Distribution network uses a loop network power， and uses two contact switches between the double-loops， and its structure is relatively complex. In this paper， the fault diagnosis， isolation and grid reconstruction of distribution automation system ， including the distribution automation program achieved by external power failure are discussed in detail. The distribution automation for project is realized by this scheme reliably and effectively， andthe reliable operation of the power supply system is ensured.Keywords: distribution automation system; fault diagnosis; highway tunnel; network reconfiguration

收稿日期:2010-01-24

1 概述

雪峰山隧道位于國(guó)道主干線上海至瑞麗高速公路湖南省邵陽(yáng)至懷化段，雪峰山隧道為上下行分離的雙洞隧道，其中左線隧道長(zhǎng)6 946 m，右線長(zhǎng)6 956 m。

雪峰山隧道供電設(shè)計(jì)為4路獨(dú)立10 kV雙環(huán)網(wǎng)供電，當(dāng)1路或2路失電時(shí)要確保隧道正常供電。當(dāng)3路失電時(shí)要自動(dòng)甩掉部分負(fù)荷，保證一級(jí)負(fù)荷正常運(yùn)轉(zhuǎn)，其邏輯控制關(guān)系復(fù)雜，因此必須有一套分析、判斷、控制系統(tǒng)。配電網(wǎng)自動(dòng)化就是在此背景下提出來(lái)，它可以與電力監(jiān)控系統(tǒng)相互配合，以確保雪峰山隧道供電的正常運(yùn)行。

1.1 供電電源的引入

雪峰山隧道供電采用10 kV系統(tǒng)，由地方電力公司的塘灣、鐵山兩座變電站雙回線通過(guò)架空線路供電至雪峰山隧道口的#1和#4變電站。

(1) 為雪峰山隧道供電的塘灣、鐵山兩座35 kV變電站電源來(lái)源于安江110 kV變電站的兩段母線，35 kV供電線路通過(guò)安江變、雪峰變、塘灣變和鐵山變形成雙電源環(huán)網(wǎng)供電，其供電方式已按照一類負(fù)荷設(shè)計(jì)。

(2) 塘灣、鐵山兩座35 kV變電站分別設(shè)有兩臺(tái)35/10 kV-6 300 kVA的變壓器，10 kV側(cè)采用單母線分段的供電方式。

(3) 為保障供電可靠性，在安江變110 kV側(cè)，以及各35 kV變電站35 kV側(cè)、各變電站的10 kV隧道用電的出線側(cè)均設(shè)有備用電源自投裝置。

1.2 雪峰山隧道變電所的設(shè)置

在隧道洞室內(nèi)設(shè)置4座10/04 kV變電站，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，4路外電電源同時(shí)工作，并互為備用，在故障狀態(tài)下，要求至少有2路外電電源保證供電不中斷。隧道內(nèi)各變電站之間通過(guò)YJV22-10 kV，3X120高壓電纜構(gòu)成2個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單環(huán)網(wǎng)，連接開關(guān)采用負(fù)荷開關(guān)。開環(huán)點(diǎn)分別設(shè)在#2變電所的AH3柜和#3變電所的AH9柜。通過(guò)電力監(jiān)控系統(tǒng)中的配電網(wǎng)自動(dòng)化功能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)單環(huán)之間的聯(lián)絡(luò)。

2 雪峰山配電網(wǎng)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

綜合考慮雪峰山隧道供電網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，以及供電的可靠性和安全性，經(jīng)多方論證，采用如圖1所示10 kV配電網(wǎng)絡(luò)。各變電站的正常用電回路并不會(huì)影響到配電自動(dòng)化的實(shí)施。以下敘述中均依照?qǐng)D1所示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。

在正常工作時(shí)，各變電站母聯(lián)開關(guān)均保持分位。

(1) 塘灣變#1進(jìn)線經(jīng)雪峰山隧道#1變電站進(jìn)線開關(guān)AH2，為#1變電站I段母線供電;經(jīng)#1變電站進(jìn)線開關(guān)AH3，為#2變電站AH2給#2變電站I段母線供電。

(2) 塘灣變#2進(jìn)線經(jīng)雪峰山隧道#1變電站進(jìn)線開關(guān)AH9，為#1變電站Ⅱ段母線供電，經(jīng)#1變電站AH8、#3變電站AH2給#3變電站I段母線供電。

(3) 鐵山變#1進(jìn)線經(jīng)雪峰山隧道#4變電站進(jìn)線開關(guān)AH2，為#4變電站I段母線供電，經(jīng)#4變電站AH3、#2變電站AH10給#2變電站Ⅱ段母線供電。

(4) 鐵山變#2進(jìn)線經(jīng)雪峰山隧道#4變電站進(jìn)線開關(guān)AH9，為#4變電站Ⅱ段母線供電，經(jīng)4#變電站AH8、#3變電站AH9給#3變電站I段母線供電。

圖1 雪峰山隧道10 kV變電站的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

3 配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)故障診斷、隔離與網(wǎng)架重構(gòu)

雪峰山隧道配電網(wǎng)故障分為區(qū)間內(nèi)故障和區(qū)間外故障;區(qū)間內(nèi)故障應(yīng)能與通過(guò)#1，#4變電站的進(jìn)線開關(guān)隔離，確保區(qū)間內(nèi)故障不會(huì)將事故擴(kuò)散到外部。

3.1 外部電源故障配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)方案

外部電源故障只作用于#1和#4變電站的進(jìn)線開關(guān)，由安裝在開關(guān)柜上保護(hù)測(cè)控單元檢測(cè)并發(fā)出外部電源故障信號(hào)，然后上傳到配網(wǎng)自動(dòng)化主機(jī)進(jìn)行網(wǎng)架重構(gòu)。

如圖2所示，在發(fā)生外部電源故障時(shí)，對(duì)側(cè)開關(guān)跳閘。雪峰山隧道進(jìn)線失電，開關(guān)柜帶電指示器發(fā)出失電信號(hào)，同時(shí)母線電壓下降低于保護(hù)設(shè)定值時(shí)，經(jīng)延時(shí)躲過(guò)對(duì)側(cè)重合閘延時(shí)后，跳開進(jìn)線開關(guān)，在確認(rèn)沒(méi)有發(fā)生內(nèi)部故障后，發(fā)出網(wǎng)架重構(gòu)信號(hào)。

圖2 外部電源故障啟動(dòng)邏輯

如圖3所示，在配電網(wǎng)監(jiān)控主機(jī)系統(tǒng)收到網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)信號(hào)后，確認(rèn)#1變進(jìn)線開關(guān)跳位后，根據(jù)事先設(shè)定的邏輯，向#2變電站母聯(lián)開關(guān)AH6發(fā)出遙控合閘指令，控制母聯(lián)開關(guān)AH6合閘，通過(guò)母聯(lián)開關(guān)向#2變電站和#1變電站的I段母線供電。

圖3 塘灣變電站10 kV進(jìn)線故障失電

當(dāng)另一環(huán)進(jìn)線電源發(fā)生故障失電時(shí)，則通過(guò)#3變電站的母聯(lián)開關(guān)AH5閉合恢復(fù)供電。

3.2 判斷依據(jù)及動(dòng)作

判據(jù)一:

(1) #2變電站AH6開關(guān)合閘判據(jù)為:#1站AH2開關(guān)或#4站AH2開關(guān)分位;

(2) #3變電站AH5開關(guān)合閘判據(jù)為:#1站AH9開關(guān)或#4站AH9開關(guān)分位。

當(dāng)塘灣變#1進(jìn)線電源消失，#1變電站AH2開關(guān)跳閘，#2站母聯(lián)閉合。之后同一個(gè)環(huán)路上的鐵山變#1進(jìn)線繼發(fā)故障失電，#4站AH2開關(guān)跳閘，導(dǎo)致整個(gè)環(huán)路失電后，鐵山變母聯(lián)開關(guān)AH6合閘;通過(guò)#4變電站的母聯(lián)開關(guān)向另一個(gè)環(huán)路供電，其工作過(guò)程如圖4所示。

圖4 2路電源進(jìn)線故障失電

判據(jù)二:

#1，#4變電站AH6開關(guān)合閘判據(jù)為:當(dāng)#1、#4變電站同一環(huán)上的進(jìn)線開關(guān)同時(shí)處于分閘位置時(shí)合閘，并選擇后發(fā)生失電動(dòng)作變電站的母聯(lián)開關(guān)閉合。

在繼續(xù)發(fā)生外部電源故障，導(dǎo)致3路電源消失時(shí)，在控制部分預(yù)先設(shè)定好的負(fù)荷切除后，控制#3變電站母聯(lián)開關(guān)AH5合閘。AH5開關(guān)合閘的條件應(yīng)滿足判據(jù)一的條件。其動(dòng)作過(guò)程如圖5所示。

4 結(jié) 論

在配網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)方案中故障定位，網(wǎng)架重構(gòu)全部依靠后臺(tái)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)。因此對(duì)通信系統(tǒng)的要求也比較高，此方案可以解決較為復(fù)雜的配電網(wǎng)故障時(shí)網(wǎng)架的重構(gòu)。

圖5 3路電源進(jìn)線故障失電

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