配電自動化建設(shè)應(yīng)用方案20160613

1、架空線路配電自動化改造方案0前言- 2 -1配網(wǎng)自動化改造方案思路- 2 -1.1線路開關(guān)改造原則- 2 -1.2配電終端改造原則- 2 -1.3電源PT改造原則- 3 -1.4后臺主站改造原則- 3 -2配網(wǎng)自動化改造實(shí)現(xiàn)功能- 3 -3配網(wǎng)自動化改造-智能分界開關(guān)介紹- 3 -3.1 “方向性” 接地檢測技術(shù)原理- 3 -3.2 OFG型智能分界開關(guān)優(yōu)越性- 7 -4 配網(wǎng)典型示范工程- 15 -架空線路配電自動化改造方案0前言按照福建省公司2016年架空線路無線“三遙”配電自動化推廣建設(shè)方案要求，為快速定位架空線路故障，快速恢復(fù)非故障區(qū)域供電，解決配網(wǎng)單相接地故障定位難題，進(jìn)一步提高架空

2、線路配電自動技術(shù)水平和實(shí)際應(yīng)用效果，推進(jìn)全省配電自動化建設(shè)與配電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，我公司利用具有日本安川公司獨(dú)特的“方向性”接地保護(hù)技術(shù)的OFG型智能分界開關(guān)、配套的無線“三遙”配電終端，構(gòu)建簡單的架空線路配電自動化改造方案。就宏觀上說，本方案主要利用獨(dú)特的“方向性”接地保護(hù)技術(shù)解決配網(wǎng)單相接地故障定位難題。1配網(wǎng)自動化改造方案思路 本方案主要由OFG型智能分界開關(guān)、配電終端、電源PT和后臺主站四部分構(gòu)成。其中OFG型智能分界開關(guān)中內(nèi)置3CT、ZCT和ZPD，能夠有效地采集3相電流、零序電流和零序電壓信號；配電終端具備無線“三遙”功能；電源PT是給配電終端提供電源；后臺主站具備接收配電終端采集的線路

3、電壓、電流參數(shù)，修改或查看保護(hù)定值等功能。1.1線路開關(guān)改造原則目前在線路上的開關(guān)，有相當(dāng)一部分是手動操作的開關(guān)，是需要更換的。在每條線路的主干線路上需要把手動操作的開關(guān)更換為電動操作的開關(guān)，同時(shí)配置3相CT，以便監(jiān)測線路狀態(tài)和保護(hù)；在每條線路主干線的首端需要新增或更換為OFG型智能分界開關(guān)，以便對整條線路的接地故障進(jìn)行保護(hù)；如果是環(huán)網(wǎng)線路則每條線路的主干線的末端也新增或更換為OFG型智能分界開關(guān)；在每條線路的分支線路的首端需要更換為OFG型智能分界開關(guān)，以便對這條分支線路的接地故障進(jìn)行保護(hù)；處于聯(lián)絡(luò)點(diǎn)位置的開關(guān)也需要更換為電動操作的開關(guān)，同時(shí)配置3相CT和6PD，以便監(jiān)測線路狀態(tài)；1.2配電

4、終端改造原則主干線路開關(guān)及分支線路T接點(diǎn)配置有OFG型智能分界開關(guān)第地方，一般配置具有無線“三遙”功能的配電終端，線路其他位置可根據(jù)安裝原則配置二遙故障指示器。1.3電源PT改造原則 為最大可能實(shí)現(xiàn)不間斷供電，保證供電可靠性，原則上建議環(huán)網(wǎng)線路的主干線路使用雙PT供電+后備電源的模式，后備電源一般可保證開關(guān)工作持續(xù)24小時(shí)。而分支線路和其他單回路線路使用單PT供電+后備電源的模式。1.4后臺主站改造原則 符合國網(wǎng)公司規(guī)約，可滿足縣配調(diào)一體化基本要求，原則上以現(xiàn)有后臺主站為主，不做較大改動。2配網(wǎng)自動化改造實(shí)現(xiàn)功能 配網(wǎng)自動化改造實(shí)現(xiàn)總體功能如下：（1） 自動切除單相接地故障當(dāng)支線發(fā)生單相接地故

5、障時(shí)，經(jīng)過設(shè)定的延時(shí)時(shí)間后，OFG型智能分界開關(guān)自動分閘，甩掉故障支線或用戶，保證變電站饋線主線及所帶其它分支用戶安全運(yùn)行。（2） 自動斷開相間短路故障當(dāng)支線發(fā)生相間短路故障時(shí)，OFG型智能開關(guān)立即分閘甩掉故障線路。故障線路被隔離，使饋線主線正常運(yùn)行，其它分支用戶不受故障影響。（3） 快速定位故障點(diǎn)支線故障造成OFG型智能開關(guān)動作后，僅責(zé)任支線或用戶停電（自動隔離），并可主動上報(bào)故障信息，使運(yùn)行人員能迅速明確事故點(diǎn)，及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場處理，使故障線路及時(shí)恢復(fù)供電。（4） 監(jiān)控負(fù)荷及遙控操作OFG型智能分界開關(guān)可將檢測數(shù)據(jù)傳送至后臺系統(tǒng)及運(yùn)行管理人員，實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)方負(fù)荷的實(shí)時(shí)監(jiān)控、保護(hù)設(shè)置及開關(guān)的遙控操作

6、。3配網(wǎng)自動化改造-智能分界開關(guān)介紹本改造方案是基于OFG型智能分界開關(guān)基礎(chǔ)上構(gòu)建的，主要是解決單相接地問題。OFG型智能分界開關(guān)接地檢測技術(shù)原理及產(chǎn)品優(yōu)越性如下： 3.1 “方向性” 接地檢測技術(shù)原理1、非接地方式的零序電壓、零序電流與相位角(1) 零序電壓圖所示為中性點(diǎn)非接地方式正常時(shí)與單相接地時(shí)的向量圖。正常時(shí)三相電壓各有120º的相位差，若線電壓用E表示，相電壓的大小為E/3。如果C相發(fā)生單相接地（完全接地）故障，如圖.（）所示，中性點(diǎn)移到N´。線電壓不變化，相電壓的C相變?yōu)榱恪?健全相A相與B相變?yōu)檎r(shí)的3倍。中性點(diǎn)非接地方式的時(shí)候，因?yàn)閱蜗嘟拥毓收蠒r(shí)的線電壓與

7、正常時(shí)相同，即使接地故障發(fā)生時(shí)，設(shè)備也可以繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；但是如果放任不管，多會發(fā)展為短路故障，對設(shè)備造成很大的損傷，因此日本的電力公司一般接地故障保護(hù)為0.5秒或1秒。(2)、零序電流配電線路對地間有靜電容量，單相接地時(shí)由于靜電容量會流通零序電流（Io）。下圖為故障點(diǎn)(F)的接地故障情況。線路靜電容量變?yōu)殡娏髟矗阈螂娏鞯姆较蚺c大小根據(jù)接地故障的位置不同而變化。零序電流Io與零序電壓Vo的相位關(guān)系，因是容性，Io相對于Vo如右圖所示超前90°。(3) Vo與Io的檢測方法與接地電流（Ig）中性點(diǎn)非接地（含消弧線圈接地）方式的情況，故障時(shí)的電壓/電流的現(xiàn)象與過流事故時(shí)不同，電壓與電流的計(jì)量

8、方法如下：(a)、零序電壓(Vo)的檢出方法中性點(diǎn)非接地方式的零序電壓Vo的檢測：變電站的檢測方法與變電站以外的檢測方法不同。即(日本)變電站的Vo檢測使用零序變壓器(GPT)、變電站以外使用電容型零序電壓互感器（ZPD）。原因?yàn)椋喝糇冸娬疽酝馐褂肎PT，就為多重接地，接地故障的檢測及故障點(diǎn)的探索就變得困難。所以，不能使用在美國等的電阻接地方式中的高電阻分壓型電壓檢測器。 ()、對于GPT接地電流的影響GPT設(shè)置在變電站、中性點(diǎn)是通過GPT被接地的，接地故障時(shí)通過此接地線也流通有電流(In)，故障點(diǎn)流通的接地電流（Ig）為：【Ig】=【Io】【In】。零序電壓(Vo)與【Io】、【In】、【I

9、g】的向量如下圖所示。、消弧線圈接地方式的零序電壓、零序電流和相位角非接地方式的特長之一是即使發(fā)生接地故障，也容易自然消失的。但是此特點(diǎn)隨著配電線路的擴(kuò)大及電纜線路的增加所引起的對地靜電容量增加，接地電流就增大，接地故障不能自然消失的時(shí)候就增多了。在接地電流較大、接地故障難以自然消失的系統(tǒng)中，將消弧線圈接入中性點(diǎn)，來抑制接地故障發(fā)生時(shí)的接地電流，協(xié)助接地故障自然消失。消弧線圈接地方式上的接地電流（Ig´）為【Ig´】【Ig】【IL】=【Io】【In】【IL】。零序電壓(Vo)和【Ig】、【IL】、【Ig´】的向量圖：當(dāng)選定的接地消弧線圈的大小與Io和IL為相同程度

10、的時(shí)候，Vo和故障電流(Ig´)的關(guān)系如下圖所示。如果選定的接地消弧線圈的補(bǔ)償電流(IL)的大小比整個系統(tǒng)產(chǎn)生的零序電流（Io）大時(shí)，故障時(shí)的電流(Ig´)相對于零序電壓(Vo)來說為滯后相位，一般稱為過補(bǔ)償狀態(tài)。此時(shí)的向量圖如下所示。我公司的產(chǎn)品，在過補(bǔ)償時(shí)的檢測設(shè)定為：對于零序電壓(Vo)滯后【25°】來判定為負(fù)荷側(cè)故障。（當(dāng)然也可以讓其在更大的滯后范圍判定為負(fù)荷側(cè)故障，但如果補(bǔ)償消弧線圈的大小變大時(shí)，因消弧線圈和配電設(shè)備中的電容器間產(chǎn)生的諧振現(xiàn)象容易產(chǎn)生過電壓，所以設(shè)定為現(xiàn)在的規(guī)格。）3.2 OFG型智能分界開關(guān)優(yōu)越性1）旋弧式滅弧自能式滅?。ㄏ冗M(jìn)技術(shù)）旋弧

11、式滅弧是指：利用開關(guān)主回路上流通的電流所產(chǎn)生的電磁力，來加速電弧中帶電粒子向外旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散，從而將電弧快速冷卻并使之熄滅的消弧方式。其優(yōu)點(diǎn)如下：a) 開斷小電流時(shí)不易產(chǎn)生過電壓 最適合投切電容器組；b) 參數(shù)高：額定電流：630A，額定短路開斷電流：20 kA；c) 電氣壽命耐久：在100%負(fù)荷電流下可開合1,000次；d) 絕緣性能優(yōu)良：產(chǎn)品即使在零表壓下，也能保證額定電流的開斷和斷口的絕緣性能。2）高穩(wěn)定性的操作機(jī)構(gòu)a) 由于斷路器采用旋弧滅弧方式，操作功?。?0J），遠(yuǎn)小于真空產(chǎn)品機(jī)構(gòu)操作功（300J左右）；b) 操作功小，對零部件產(chǎn)生的沖擊小，不易產(chǎn)生疲勞損壞，機(jī)械壽命超過20,000次；

12、c) 采用先進(jìn)的密封構(gòu)造(防護(hù)等級IP67)，保證操作機(jī)構(gòu)內(nèi)部零部件長期處于干燥潔凈環(huán)境中，保證沒有潤滑脂的氧化、劣化及部品的生銹等引起的劣化危險(xiǎn)；d) 運(yùn)動零件采用硬化處理，并采用MoS2干膜潤滑技術(shù)；e) 使用揮發(fā)性小、不硬化、耐低溫、潤滑性能好的潤滑油、潤滑脂?；瑒与娺B接（手風(fēng)琴觸指）靜觸指（梅花觸指）可靠的多點(diǎn)接觸方式3）高可靠的電接觸多點(diǎn)接觸方式多點(diǎn)接觸方式的特征：a) 接觸電阻穩(wěn)定，可以維持穩(wěn)定的通電性能；b) 多點(diǎn)接觸，合閘時(shí)的振蕩時(shí)間短，難以熔敷；c) 接點(diǎn)的消耗小，接觸壓力小。真空產(chǎn)品點(diǎn)（面）接觸方式特征：a) 因在真空泡內(nèi)，接觸電阻穩(wěn)定；b) 點(diǎn)（面）接觸，合閘時(shí)的振蕩時(shí)間

13、長，容易熔敷；c) 點(diǎn)（面）接觸消耗大，接觸壓力大。4) 高可靠的密封技術(shù)（新工藝） 該產(chǎn)品的密封技術(shù)主要包括：殼體和O形環(huán)密封元件的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)。a) 不銹鋼殼體l 3mm厚（SUS316L）l 1500個氣壓的水壓成形l 機(jī)器人焊接 、高品質(zhì)，高可靠性的容器l 焊接長度極小化l 穩(wěn)定的焊接精度優(yōu)良的耐環(huán)境性（長壽命）b) O形環(huán)密封元件l 長壽命材料(EPDM橡膠)l 設(shè)計(jì)技術(shù)，評價(jià)技術(shù)l 壽命評價(jià)技術(shù)實(shí)證過的氣密可靠性l -50+80，30年的設(shè)計(jì)壽命l ppb等級的出廠試驗(yàn)l 現(xiàn)場運(yùn)行實(shí)績30年以上全自動殼體成型生產(chǎn)線（目前是國際上唯一的一條開關(guān)殼體全自動生產(chǎn)線）產(chǎn)品密封結(jié)構(gòu)低氣壓檢

14、出裝置處密封結(jié)構(gòu)主回路密封結(jié)構(gòu)（雙重密封、功能分解）操作機(jī)構(gòu)箱處密封結(jié)構(gòu)（防護(hù)等級達(dá)IP67）防爆裝置處密封結(jié)構(gòu)（雙重密封、功能分解）傳動軸處密封結(jié)構(gòu)（動、靜密封相結(jié)合）二次電纜接口（專用航空插頭）產(chǎn)品銘牌固定方式（鉚在操作手柄上、直接粘貼不破壞密封結(jié)構(gòu)）5）高精度的檢測元件該產(chǎn)品內(nèi)置的檢測元件有：零序電流互感器（ZCT）、電流互感器（CT）、零序電壓互感器（ZPD），可以對等線路參數(shù)進(jìn)行精確檢測。【ZCT規(guī)格】 Io0.2 A時(shí)，輸出20mV 精度：±5% (Io： 0.130A) Io600 A時(shí)，殘留電壓6mV以下 【CT規(guī)格】 額定電流：630A 變比：600/1 精度：0.

15、5級 【ZCT特點(diǎn)】Ø 提高檢出精度： 精度高，輸出特性穩(wěn)定。誤差在±3%以內(nèi)。 殘留特性小，一次電流600A的情況下，不大于6mV。 在不同的環(huán)境溫度下，輸出特性及精度基本保持不變，適宜于戶外使用。Ø 戶外使用，保證長期可靠性 采用賽道形結(jié)構(gòu)，內(nèi)置在開關(guān)中，能夠長期使用。 工作在SF6氣體中，無絕緣劣化?！綵PD規(guī)格】 變比：5,800/1.5 精度：±5% 1.5V150mV75mV輸出±5%5800V±5%580V±5%290V誤差輸入6）高可靠的接地檢測技術(shù)方向性接地檢測（新技術(shù)）該產(chǎn)品對線路上的接地故障采用日本先進(jìn)

16、的“方向性”接地檢測技術(shù)，通過零序電流和零序電壓的大小及其相位夾角，來綜合判定接地故障是發(fā)生在“電源側(cè)”還是“負(fù)荷側(cè)”,而與產(chǎn)品后接線路的長度無關(guān)，因此該產(chǎn)品可以應(yīng)用在配網(wǎng)線路的所有點(diǎn)上：變電站出口、干線上（作分段或聯(lián)絡(luò)開關(guān)用）、分支線路T型點(diǎn)上、線路末端或用戶的入口處（作“看門狗”開關(guān)用），能夠?qū)Πń拥卦趦?nèi)的所有故障進(jìn)行監(jiān)測、判斷和隔離?！咀ⅰ?“方向性”接地檢測技術(shù)簡介氣密不良時(shí)的斷口耐壓曲線7）高可靠的安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) a）絕緣性能優(yōu)良采用SF6氣體作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)。SF6氣體無色、無味、無毒，具有極強(qiáng)的絕緣性能和滅弧能力。斷口開距達(dá)（30mm），即使在零表壓下也能具有開斷負(fù)荷電流的

17、能力；即使內(nèi)充空氣，斷口也可以耐受額定電壓。低氣壓監(jiān)測裝置剖面結(jié)構(gòu)低氣壓報(bào)警指針低氣壓閉鎖裝置 b) 低氣壓閉鎖和指示裝置當(dāng)產(chǎn)品內(nèi)部氣體的泄漏量達(dá)到警戒值(0.200.23MPa)時(shí)，操作機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)自動機(jī)械閉鎖，無論是手動還是自動均不能分、合開關(guān),同時(shí)可以發(fā)出電氣閉鎖信號，并在機(jī)構(gòu)箱的下方有紅色指針指示。裝置特點(diǎn)（比氣壓表更優(yōu)良）：l 減少了漏氣環(huán)節(jié)；l 全部密封在SF6氣體中，避免了受到腐蝕；l 可靠性更高。l 壓力開關(guān)動作，給出電氣的信號。l 低氣壓報(bào)警指針為紅色，表面涂覆熒光漆，便于夜間或遠(yuǎn)處觀察。防爆泄壓裝置c）防爆泄壓裝置當(dāng)產(chǎn)品內(nèi)部發(fā)生異常燃弧故障時(shí)，為防止殼體因氣壓過高而爆裂，在

18、產(chǎn)品的端蓋中安裝了專用的防暴泄壓裝置，確保了產(chǎn)品安裝現(xiàn)場周圍設(shè)備和人員的安全。8）高度智能化，使用方便a) 該產(chǎn)品控制器所采用的電氣元件全部采用工業(yè)級產(chǎn)品，性能可靠，壽命長,且均能夠滿足高寒條件（-40+70）下的安全使用要求。b）該產(chǎn)品帶有就地遙控器，可以就地通過遙控器對開關(guān)實(shí)施操作，免除了蹬桿的麻煩，減輕工作人員的工作量，縮短工作時(shí)間。遙控有效距離不大于50m。c) 該產(chǎn)品具有PDA（掌上電腦）和GSM/GPRS無線通訊功能，可以遠(yuǎn)程進(jìn)行分合閘、保護(hù)定值修改、故障記錄查詢、狀態(tài)查詢等操作，具有越限/故障主動上報(bào)、召喚上報(bào)、自我診斷、負(fù)荷管理等功能，與配套的后臺系統(tǒng)一起，可以實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)系統(tǒng)信息的 “透明化管理”。4 配網(wǎng)典型示范工程我公司在陜西楊凌、河南濮陽、河南舞陽等地均有業(yè)績，以楊凌為例進(jìn)行說明。從2010年9月份開始在楊凌供電分局13條10kV架