“電壓—時間”型饋線自動化模式及應用

梁文祥

（淄博供電公司，山東 淄博 255032）

0 引言

饋線自動化模式是集中型饋線自動化模式為主，電壓—時間型饋線自動化模式為輔，用戶側采用分界開關自動隔離故障。相對于集中型饋線自動化模式來說，“電壓—時間”型饋線自動化模式其動作原理比較抽象、復雜，不容易掌握。

1 “電壓一時間”型饋線自動化模式功能

“電壓—時間”型饋線自動化模式主要設備包括電壓型柱上負荷開關、電壓型配電開關監控終端 feeder terminal unit（即 FTU,饋線終端）［1］、電壓互感器及相關連接附件。 電壓型柱上負荷開關，采用真空滅弧，SF6絕緣，內置電流互感器，手動加電動彈簧機構，具備“來電合閘，無壓分閘”的功能，與電壓型終端（FTU）、變電站出口斷路器重合閘相配合，依據電壓時序邏輯檢測，能自動完成故障區段判定隔離及非故障區段供電恢復，終端與自動化主站的通信可采用光纖、無線通信等多種方式［2］。“電壓—時間”型饋線自動化模式有以下主要功能。

1.1 分段功能

延時合閘功能。當從分段開關任一側施加電壓時，為確認線路上是否有故障，進行X-時間（開關合閘前的正常確認時間）計時后，開關合閘，如圖1所示。

圖1 延時合閘示意圖

X-時間閉鎖。X-時間內發生大于Z-時間停電時（3.5 s±0.3 s），啟動［X-時間閉鎖］功能。 在閉鎖解除之前，從開關的負荷側送電不能實現延時合閘。通過操作手柄或電源側來電，在X-時間完成后，解除閉鎖。

Y-時間閉鎖。在開關合閘后，為確認線路上是否有故障，進行Y-時間（開關合閘后的正常確認時間）計時，如圖2所示。在Y-時間內發生大于Z-時間的停電時，啟動“Y-時間閉鎖”功能。在閉鎖解除之前，從開關電源側送電不能延時合閘。通過操作手柄或負荷側來電，在X-時間完成后，解除閉鎖。

瞬時電壓閉鎖。電源或負荷側由于出現故障存在瞬時電壓 （電壓值為額定電壓的30%±5%，0.15 s以上）時，啟動“瞬時電壓閉鎖”功能。在閉鎖解除之前，開關不能合閘。通過操作手柄或瞬時加壓側來電，在X-時間完成后，解除閉鎖。

圖2 合閘確認示意圖

兩側電源閉鎖。X-時間計時過程中，發生兩側均有電壓時，啟動“兩側電源閉鎖”功能，在X-時間結束后，開關不合閘。閉鎖解除之前，開關不能合閘。通過操作手柄或兩側同時停電（Z-時間以上），解除閉鎖。

1.2 聯絡功能

電源的正常確認。當開關兩側均有電壓時，為確認有無故障進行Y-時間計時，計時結束后，解除合閘閉鎖命令。

開關的延時合閘。Y-時間結束后，當開關一側停電時，啟動XL-時間（變電站斷路器重合閘確認及線路分段開關動作時間），當XL-時間計時結束后，開關合閘。

兩側電源閉鎖。XL-時間計時中發生開關兩側均有電壓時，XL-時間計時復位，啟動Y-時間確認，完成后開關不合閘。通過Y-時間結束或操作手柄，解除閉鎖。

Y-時間閉鎖。Y-時間計時中發生一側停電時，啟動“Y-時間閉鎖”功能，Y-時間計時復位，開關不合閘。通過操作手柄或Y-時間結束，解除閉鎖。

瞬時電壓閉鎖。XL-時間計時中，如果在停電側感受到因故障產生的瞬時電壓 （電壓值為額定電壓的30%±5%，0.15 s以上）時，啟動“瞬時電壓閉鎖”功能，開關不合閘。通過Y-時間結束或操作手柄，解除閉鎖。

2 “電壓一時間”型饋線自動化模式動作原理

“電壓—時間”型設備與變電站斷路器重合閘配合，完成故障區段的判定隔離，通過主站系統遙控變電站斷路器合閘，完成電源側非故障區段恢復供電，負荷側非故障區段由電壓型聯絡開關自動完成轉供。

圖3中，以淄博供電公司已經投入運行的10 kV孟家線、東干線為例，2條線路為典型的10 kV線路拉手互供，2條線路電源分別來自兩個變電站，BD1、BD2為變電站出口斷路器，FD1—FD6等為孟家線、東干線的分段開關，將兩條線路分為A—H等8個區間，L為孟家線、東干線聯絡開關。正常運行時，聯絡開關L在分閘狀態，兩條線路帶各自負荷運行（在實施過程中每條線路電壓型分段開關不宜超過3臺，且每臺開關的X、Y等時間的整定應與變電站斷路器的重合閘時間相配合）。

淄博供電公司的“電壓—時間”型自動化裝置與主站通信模式采用無線公網通信，終端的通信模塊配置聯通公司的SIM卡，開關具備遙信、遙測功能。 變電站斷路器BD1、BD2的重合閘時間為1 s，為此，將 FD1—FD6等 6個分段開關的 X-時間設置為7 s，綜合考慮變電站斷路器重合閘時間及線路上各分段開關的X-時間，確定聯絡開關L的XL-時間為45 s。

圖3 10 kV孟家線、東干線單線圖

如圖4中所示，當10 kV孟家線的C區間發生短路故障時，110 kV中埠變電站斷路器BD1保護跳閘，10 kV孟家線的分段開關 FD1、FD2、FD3無壓分閘。

圖4 線路故障示意圖

變電站斷路器BD1重合成功后，分段開關FD1、FD2、FD3分別經過X-時間7 s延時逐級合閘，若是瞬時性故障，則10 kV孟家線恢復正常運行方式。若是永久性故障，分段開關FD2合閘到故障區間（FD2在合閘后Y-時間內發生停電，啟動Y-時間閉鎖，FD3在X-時間內發生停電，啟動X-時間閉鎖），BD1再次掉閘，分段開關FD1、FD2再次無壓分閘，而FD2投入Y-時間閉鎖，從電源側送電開關不合閘，FD3投入X-時間閉鎖，從負荷側送電開關不合閘，從而將故障C區間自動隔離。如圖5所示。

配電自動化主站遙控變電站斷路器BD1合閘，分段開關FD1在電源側來電后經X-時間確認合閘，恢復10 kV孟家線的A、B兩區間供電，聯絡開關L在變電站斷路器BD1第一次掉閘后，啟動XL-時間45 s計時后合閘，恢復10 kV孟家線的D區間供電，分段開關FD2、FD3分閘閉鎖后將故障C區間從線路中隔離出來，如圖6所示,待檢修人員處理故障后恢復正常運行方式。

圖5 開關閉鎖隔離故障示意圖

圖6 線路轉供負荷示意圖

3 應用應注意的問題

變電站斷路器停電檢修時，防止由線路倒送電至變電站開關柜。如圖7所示，當110 kV中埠變電站BD1開關柜停電檢修時，10 kV孟家線B、C、D區間的負荷由10 kV東干線通過聯絡開關L轉供。因為“電壓—時間”型開關具備“來電合閘”的功能，在轉供負荷時，FD1“來電合閘”會自動送電至停電檢修的110 kV中埠變電站BD1開關柜內，對人員及設備造成危害。為此，在實施過程中，將距離變電站最近的分段開關FD1、FD6負荷側的電壓互感器停用，防止分段開關FD1、FD6負荷側來電時，將電送至變電站開關柜內。

圖7 變電站斷路器停電示意圖

10 kV線路某一區間停電檢修時，防止線路在負荷轉供時送電至停電區間。例如10 kV孟家線B、C區間停電檢修時，由于“電壓—時間”型開關具備“來電合閘”的功能，為防止通過聯絡開關L轉供負荷時送電至檢修區間，停電前應將聯絡開關L、分段開關 FD1、FD2、FD3切換至手動模式，手動轉供負荷，如圖8所示。

圖8 線路停電示意圖

防止入網運行的“電壓—時間”型設備隔離故障時相互間動作配合誤差，擴大停電范圍。 “電壓—時間”型饋線自動化模式是通過線路上的各個開關之間的分合閘時間相互配合，就地實現配電自動化功能，這就要求上網運行的每臺開關及終端的X-時間、Y-時間等定值參數在動作過程中應準確，誤差值在允許范圍內。以圖8為例，每條線路上安裝3臺分段開關，若每臺開關的X-時間誤差過大，累計時間將超過聯絡開關的XL-時間定值，轉供負荷時，會造成兩個電源并列或聯絡開關合閘送電至故障區間，擴大停電范圍。為了保證入網設備的各項功能正常，淄博供電公司成立了配電自動化靜態調試試驗室，制定了自動化設備調試大綱，安裝前在試驗室對設備進行全面調試，通過試驗設備模擬運行環境，人為制造故障停電失壓，檢測“電壓—時間”型設備動作及閉鎖的準確性，并通過SIM卡與主站建立無線通信通道，由主站SCADA系統檢測設備上送信息是否正確，由此甄別出存在問題的設備返廠更換。 通過以上措施，避免了不合格設備上網運行，保證了配電自動化動作的正確性。

4 結語

“電壓—時間”型饋線自動化模式優勢明顯，但是在配電自動化實施過程中，特別需要注意“電壓—時間”型開關“來電合閘，無壓分閘”的功能，合理的選擇線路應用“電壓—時間”型饋線自動化模式。 線路投入運行后，要及時完善運行管理規章制度，針對線路不同的運行狀態，采取相應的技術措施、組織措施，才能切實提高配電網供電可靠性和改善供電質量。