中山配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化裝置缺陷分析

摘 要：文章介紹了饋線自動(dòng)化裝置（Distribution Automation 簡稱 DA）的工作原理，DA裝置為調(diào)度員快速處理配網(wǎng)事故提供了有力的保障。但是隨著時(shí)間的推移，DA裝置陸續(xù)暴露出一些問題，其中饋線終端單元（Feeder Terminal Unit簡稱FTU）故障發(fā)生次數(shù)較多，認(rèn)為蓄電池壽命是FTU故障的主要原因，建議定期更換蓄電池，保證裝置正常工作。

關(guān)鍵詞：饋線自動(dòng)化裝置；電壓互感器；故障類型

1 引言

饋線自動(dòng)化裝置（Distribution Automation 簡稱DA）就是通過簡單的動(dòng)作邏輯實(shí)現(xiàn)10kv配網(wǎng)線路上開關(guān)自動(dòng)隔離故障和快速轉(zhuǎn)電功能。裝有DA的線路開關(guān)之間不需要通信功能，能夠獨(dú)立工作，可靠性高。無論是短路故障或者接地故障，都能夠自動(dòng)隔離故障點(diǎn)，為中山局調(diào)度員快速處理事故提供了有力的保障。這些裝有DA的線路開關(guān)在投入期間，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)無法隔離故障的情況，本文針對(duì)這些情況，進(jìn)行深入分析。

2 DA裝置工作原理

裝有DA的線路開關(guān)由開關(guān)、正向PT、反向PT、饋線終端單元（Feeder Terminal Unit簡稱FTU）組成。它能夠?qū)崿F(xiàn)以下六種功能：

圖1 裝有DA的線路開關(guān)簡圖（注：定義箭頭方向是正方向）

2.1 延時(shí)合閘

若開關(guān)一側(cè)有壓，延時(shí)T1后，合上開關(guān)。一條線路上，第一個(gè)裝有DA的開關(guān)的T1設(shè)為40s（從正方向算起），其余開關(guān)的T1設(shè)為7s。

2.2 一側(cè)有壓T1時(shí)間內(nèi)失壓分閘閉鎖合閘

若開關(guān)一側(cè)有壓，在時(shí)間T1內(nèi)又再次失壓，開關(guān)保持在分閘且閉鎖合閘。

2.3 受電合閘后T2時(shí)間內(nèi)失壓跳閘閉鎖合閘

若開關(guān)受電合閘后，在時(shí)間T2（一般為5s）內(nèi)又再次失壓，開關(guān)跳閘且閉鎖合閘。

2.4 瞬時(shí)低電壓跳閘閉鎖合閘

若開關(guān)兩側(cè)低于額定電壓的30%，時(shí)間持續(xù)T3（一般為150ms）以上，開關(guān)跳閘且閉鎖合閘（條件不成立時(shí)自動(dòng)解鎖）。

2.5 兩側(cè)有電壓分閘閉鎖合閘

若開關(guān)一側(cè)有壓，在時(shí)間T1內(nèi)，感受到另一側(cè)仍有電壓，開關(guān)保持在分閘且閉鎖合閘（條件不成立時(shí)自動(dòng)解鎖）。

2.6 單相接地故障閉鎖合閘

若開關(guān)受電合閘后，在時(shí)間T1內(nèi)，若零序電壓3U0超過定值，開關(guān)跳閘且閉鎖合閘。

從圖2看出，當(dāng)M點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)候，站內(nèi)開關(guān)C1跳閘，此時(shí)分段開關(guān)K1、K2、K3兩側(cè)瞬時(shí)低電壓自動(dòng)跳開，5s后C1重合，K1延時(shí)合閘，C1感受到故障電流再次跳開，此時(shí)K1因受電合閘后T2時(shí)間內(nèi)失壓跳閘閉鎖合閘，而K2因一側(cè)有壓T1時(shí)間內(nèi)失壓分閘閉鎖合閘，此時(shí)K1、K2已經(jīng)把故障隔離，手動(dòng)合上C1和聯(lián)絡(luò)開關(guān)就能夠把非故障段的線路恢復(fù)供電，達(dá)到快速隔離故障和快速復(fù)電的目的，接地故障也是類似的邏輯和處理。

圖2 10kv線路環(huán)網(wǎng)（注：聯(lián)絡(luò)開關(guān)退出DA功能且在分閘位置）

3 DA缺陷分析

3.1 PT故障

若K1的+PT故障，相當(dāng)于開關(guān)K1兩側(cè)失去電壓，此時(shí)K1分閘，K2、K3也會(huì)隨之分閘，但是站內(nèi)開關(guān)C1仍然保持在合閘位置。只有用戶報(bào)障或者調(diào)度員發(fā)現(xiàn)線路的遙測值異常，才有可能發(fā)現(xiàn)這類情況。如此類推，距離線路越遠(yuǎn)的開關(guān)自動(dòng)分閘，負(fù)荷損失越小，這種情況就越難發(fā)現(xiàn)，目前仍沒有出現(xiàn)過這類情況。

3.2 FTU故障

FTU是用來定時(shí)控制開關(guān)分合閘和上傳遙信信號(hào)的裝置，它需要從PT內(nèi)取得工作電源。通過PT取下來的電通過整流器變換成直流，然后浮充蓄電池，并維持FTU的正常工作。如果站內(nèi)開關(guān)分閘或者PT故障，F(xiàn)TU就只能靠蓄電池來維持工作，蓄電池的壽命和電量是有限的，蓄電池如果故障，相當(dāng)于FTU已經(jīng)無法工作了。隨著時(shí)間的推理，這些線路開關(guān)陸續(xù)出現(xiàn)如下幾種情況：

如圖2所示，當(dāng)故障點(diǎn)在M點(diǎn)的時(shí)候，站內(nèi)開關(guān)C1跳閘，此時(shí)K1、K2、K3應(yīng)該會(huì)兩側(cè)瞬時(shí)低電壓自動(dòng)跳開，但是此時(shí)K1的FTU由于蓄電池故障導(dǎo)致無法正常工作，K1并沒有分閘，5s后C1重合，由于K1保持在合閘位置，C1會(huì)因?yàn)樵俅魏嫌诠收宵c(diǎn)由重合閘后加速跳開不再重合。中山供電局有規(guī)定：裝有DA的線路上，如果線路重合后1s內(nèi)跳開，要供電分局派兩組人分別到第一個(gè)裝有DA的開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)處，檢查第一個(gè)開關(guān)在分閘位置后，馬上進(jìn)行轉(zhuǎn)電，達(dá)到快速轉(zhuǎn)電的目的。但是如果K1在第一次C1跳閘時(shí)候沒有分閘但是C1第二次跳閘的時(shí)候卻分閘了。如果此時(shí)合上聯(lián)絡(luò)開關(guān)，就必定會(huì)擴(kuò)大事故的范圍。

如圖2所示，當(dāng)故障點(diǎn)在M點(diǎn)的時(shí)候，站內(nèi)開關(guān)C1跳閘，此時(shí)K1、K2、K3兩側(cè)瞬時(shí)低電壓自動(dòng)跳開后，5s后C1重合，但是此時(shí)K1的FTU由于蓄電池故障導(dǎo)致無法正常工作，K1并沒有合閘，C1合閘后線路送電正常，此時(shí)無法判斷線路是否發(fā)生了故障。只有讓供電分局的人員全線查找故障點(diǎn)。這種情況和沒有安裝DA的線路的處理是一樣的，工作效率沒有多大變化。

如圖2所示，當(dāng)故障點(diǎn)在M點(diǎn)的時(shí)候，站內(nèi)開關(guān)C1跳閘，此時(shí)K1、K2、K3兩側(cè)瞬時(shí)低電壓自動(dòng)跳開后，5s后C1重合，K1延時(shí)40s合于故障點(diǎn)，C1再次跳閘，由于FTU故障，無法閉鎖合閘，如此循環(huán)，導(dǎo)致站內(nèi)開關(guān)不斷重合。

3.3 故障類型特殊

對(duì)于短路故障或者接地故障，裝有DA的線路開關(guān)都能夠準(zhǔn)確地隔離故障，但是前提是故障類型已經(jīng)完全確定。對(duì)于故障點(diǎn)每次都是受電后一段時(shí)間X后再短路跳閘這類情況，線路開關(guān)是無法隔離的。如圖2所示，當(dāng)故障點(diǎn)在M點(diǎn)的時(shí)候，站內(nèi)開關(guān)C1跳閘，此時(shí)K1、K2、K3兩側(cè)瞬時(shí)低電壓自動(dòng)跳開后，5s后C1重合，K1合閘后，故障點(diǎn)受電一段時(shí)間X（X>T2）后才演變成短路故障，則K1會(huì)跳閘，但是不會(huì)閉鎖合閘，如此循環(huán)，直到故障點(diǎn)變成永久性故障之前站內(nèi)開關(guān)都會(huì)不斷重合。這類情況通常會(huì)發(fā)生在公用電纜分接箱內(nèi)。

4 結(jié)束語

裝有DA的線路開關(guān)無論是短路故障或者接地故障，都能夠自動(dòng)隔離故障點(diǎn)，可靠性高，但是隨著時(shí)間的流逝，這些裝置逐漸暴露出如上文所述的問題，特別是蓄電池的問題，它的壽命直接影響FTU的正常工作，導(dǎo)致開關(guān)無法隔離故障。這類情況在事故中占的比例將會(huì)越來越多。我們能夠做的就是對(duì)裝置進(jìn)行定期的維護(hù)，每隔一段時(shí)間更換電池。還有就是對(duì)裝置的通信模塊進(jìn)行升級(jí)，保證遙信數(shù)據(jù)能夠及時(shí)上送到調(diào)度端，保證調(diào)度員能夠及時(shí)掌握這些裝置的情況。

參考文獻(xiàn)

[1]楊涌新.饋線自動(dòng)化裝置故障動(dòng)作分析及其在調(diào)度運(yùn)行中的應(yīng)用[J].沿海企業(yè)與技術(shù)，2009，08（1）：34-35.

作者簡介：張曉宇（1982，12-），男，漢族，廣東中山，助理工程師，本科。