10kV电网故障判断技术方案设计

一．概述

在农村配电系统中，以架空配电线路为主，配网网络结构是环形接线开环运行。农村配电网电力负荷分散，负荷密度小，配电线路较长，还有很长的分支线路。 陕西泰开电气设备有限公司针对农村配电网的特点，选择经济实用的配电网馈线自动化模式十分重要。我国原来的配电网大多采用放射型供电。这种供电方式已不能适应社会经济发展和满足用户供电质量要求，因为一旦在某一点出现线路故障，便会导致整条线路停电，并且由于无法迅速确定故障点而使停电检修时间过长，大大降低了供电的可靠性。为了提高整个电力系统的可靠性，选择一种符合我国电力行业的实际情况，既有较高可靠性又有较好经济性的配电方式．很多地方采用常州市电子研究所研发的CDA901重合器应用于放射型供电方式中．来实现故障隔离，从而可大大提高配网供电的可靠性。

二.馈线故障的定位、隔离及恢复供电模式分析

a.配电网自动化主要包括变电站自动化和馈线自动化。在配电网中由馈线引起的停电时有发生，故障发生后，如何尽快恢复供电是馈线自动化的一项重要内容。实际上，配电自动化最根本的任务也就是在最短的时间内完成对故障的定位、隔离和恢复供电。它们的发展可分为3个阶段：

（1）用装设在线路上的故障指示器，由人员查找故障点，利用柱上开关人工隔离故障区段，恢复正常区段的供电。该方式的停电时间长，恢复供电慢。

（2）利用智能化开关设备（如重合器、分段器等），通过它们之间的相互配合，实现故障的就地自动隔离和恢复供电。该方式的自动化水平较高，无需通信就可实现控制功能，成本较低。缺点是开关设备需要增加合、分动作的次数才能完成故障的隔离和恢复供电。

（3）将开关设备和馈线终端单元（FTU）集成为具有数据采集、传输、控制功能的智能型装置，并与计算机控制中心进行实时通信，由控制中心以遥控方式集中控制。该方式采用先进的计算机技术和通信技术，可一次性完成故障的定位、隔离和恢复供电，避免短路电流对线路和设备的多次冲击。存在的主要缺点是：要依赖于通信，结构复杂，影响配电系统可靠性的因素较多。

b.配电网馈线自动化的目的是提高供电的可靠性，所以系统的功能固然重要，但其自身的运行可靠性和经济性则是电力部门最关心的问题。因此，相对而言，以上3种模式中的第二种模式最为符合我国电力行业的实际情况。其主要特点是：

（a）可利用重合器本身切断故障电流，实现故障就地隔离，缩小停电范围；

（b）无需通信手段，可利用重合器多次重合以及保护动作时间的相互配合，实现故障的自动定位、隔离和恢复供电；

（c）可直接从电网上获取电源，不需要外加不间断电源；

（d）对过电压、雷电、高频信号及强磁场的抗干扰能力强，可靠性高；

（e）增加通信设备可很容易升级到上述第3种模式，使配电网自动化分步进行。

三．现简述两种故障隔离方式，以供参考：

以CDA901重合器为主构成的配电模式中，又可以分成２种方式：重合器分断模式、采用CDA901重合器＋GPRS通讯方式。它们各有优缺点，具体分析如下。

（1）重合器分断模式的配电模式。

特点：无需通信设备，由CDA901重合器对线路进行分段，经重合器的多次重合，实现故障自动隔离，投资少，易于配合。

缺点：隔离故障需要多次重合，增加了对系统的冲击次数；隔离故障时会波及非故障区段，造成非故障区段的停电；馈线越长，分段越多，逐级延时时间越长，从而使恢复供电所需时间也越长。　　系统接线如图1所示。

下面分别以线路中区段b发生瞬时性故障和永久性故障来说明两种模式的工作过程：

假设设定T1＜T2，在区段b发生瞬时性故障时。QQ2延时T1后分闸，QO1’～QO2’所设定的延时大于T1不分闸，因此当QQ2重合闸后，QO1～QO2仍不分闸动作，处于合闸状态。这样，QQ2就可以在T1（0．5s）内切除瞬时性故障，避免了分段器的逐级延时，大大减少了发生瞬时性故障时的停电时间。

假设在区段b发生永久性故障。QQ2经一次重合后分闸闭锁，实现了故障隔离。故障发生后，QQ2很容易被发现，并快速维修。如果在这个过程中，c段又发生故障或者QO2＇未完成合闸闭锁（这种情况出现的概率极小），则QO2＇合闸后检测到故障又跳闸，在第一次重合闸后实现故障的隔离和供电恢复。所以，无论在哪种情况下，这种配电模式都可以避免线路段的停电。也就是说，在隔离故障区段时不会波及非故障线路，不会造成非故障线路段的无谓停电。发生故障后，在线路上重合器和分段器动作的同时，装设在变电站内部的故障定位器根据各开关设备的动作时间配合，可迅速地确定出故障区段的准确位置，以便进行检修。

（2）采用CDA901重合器＋GPRS通讯方式的配电模式。

特点：需配备通信设备，利用重合器本身切断故障电流，实现馈线故障就地自动隔离，通过调度室的查看能快速定位故障点，避免了因某段故障导致全线路停电的情况，同时减少了出线开关的动作次数。

缺点：投资大，

其连接方式与图一相同，不同的是每台 CDA901重合器加上一个GPRS通讯功能，把故障数据上传以方便判断定位故障点，这样更直观，更快速，并且T1，T2，无须保证T1＜T2的要求

四． CDA901重合器的特点:

1)带UPS功能

具备UPS功能：交流失电可合分50次以上，保证48小时内正常工作。

2)定时限保护功能

定时限保护方式按照传统的三段式电流保护方式（速断、限时速断、过流）进行，合理配合整定可及时有效的对线路故障进行隔离，减小事故的影响范围。

3)反时限保护功能

反时限保护是按照固定的熔丝曲线进行保护（曲线按国家标准的熔丝曲线）

4)重合闸功能

可以按照事先整定的次数进行多次（0-3）重合闸功能。

5)手合遇故障功能

手动合闸时，出现故障，控制器立即断开闭锁不进行重合闸。

6)防涌流功能

我们在控制器里面增加了防涌流的功能，并且涌流时间可调。

7)操作功能

重合器控制器提供了控制器面板操作功能，遥控器操作分、合闸功能以及远方控制、远程主机操作功能。

8)液晶显示功能

为产品现场的整定、设置、查看提供直观的各种参数。

9)事件记录功能

可记录最近的256条事件 。

10)备用电源自动管理功能

为节约备用电源，在没有外部电源的情况下5分钟后自动关闭蓄电池电源，需要使用时可恢复；来电后自动恢复。

五．系统设计依据

为保证系统方案设计的科学合理，本方案设计依据下列规范进行：

《安全防范工程程序与要求》 GA/T75-94

《安全防范系统通用图形符号》 GA/T74-94

《安全防范工程费用概预算编制办法》 GA/T70-94

《外壳防护等级》    GB 4208-1993

《运动终端通用技术条件》GB/T13729-1992

《远动设备和系统》GB/T15153．1-1998

《电磁兼容试验和测量技术》GB/T17626．4-1998

《交流采样远动终端技术条件》DL/T630-1997

《远动设备及系统》第5部分：传输标准DL/T634-1997

《配电网自动化系统远方终端》DL/T721-2000

《交流高压自动重合器》JB 7570-94

《包装储运图示标志》GB 191-92

六．方案实施的注意事项：

１)CDA901重合器要求PT供电，并需要三相都配有CT，以计算零序电流．

２)电子控制器是电子元件构成的，运行中随年限的增加有不同程度的老化，影响正常运行，运行7～8年后，要对电子控制器进行试验。

３)每2-3年需检测控制器的蓄电池，以确保蓄电池性能完好．

从上面的分析可以看出，这种配电方式虽然无法一次性完成对故障的定位、隔离和恢复供电，但是它可以快速切除瞬时性故障；在发生永久性故障时，可以同时完成对故障区段两端的闭锁，缩短了停电面积，减少了短路电流对线路的冲击次数。完全依赖于线路中的智能化开关设备就地完成对故障的定位、隔离和恢复供电，简化了配电系统的结构，也使影响可靠性的因素大大减少；并且这些智能化开关设备都留有通信接口，如有必要，可以方便地加上通信功能，使该配电网馈线自动化达到更高的水平。经工程实践证明该模式简单、经济、可操作性强、是农村配电网馈线自动化的一种实用方案，较适合环形状县级农村10 kV配电网。