配电线路故障的快速切除与隔离
王宝平1 ,常新平2 ,官建涛2
(1.南京电力设备自动化总厂 南京 210003;2.南自西电电气有限责任公司 南京 210003)
摘要：本文对城市10kV配电线路手拉手环网供电开环运行方式下配电终端设备选型提供了一种可持续发展的方案：由可电动操作的配电开关配置数传电台，根据故障电流和远方闭锁信号自我判断完成配电线路纵联保护快速切除故障与隔离。当设备出现异常状态时，对供电可靠性的影响采取重合闸补救方式，能满足提高供电可靠性的要求。 关键词：配电开关; 数传电台; 故障快速切除与隔离
0 引言
为了提高供电的可靠性，实现信息集中共享处理，提高供电质量，国家对局部地区实施了配网系统自动化的试点工作。但近几年由于经济的快速发展，电力的供应不足，电网改造资金主要用于网架构成，用于配网系统自动化的投资极为有限，使得配网自动化的试点工作受到限制。随着电力供需平衡，用户的供电质量和可靠性要求会越来越高，届时配网自动化系统将会发挥越来越重要的作用。如果目前电网改造中设备对未来的发展不能兼顾，将来配网系统自动化需要更换设备则要花费更多的投资。
因此配网系统建设改造中选择可持续发展的可靠电气设备是明智的选择，除安全可靠指标外，可电气操作是配网系统可持续发展的基本条件，为可远方操作的自动化系统准备了基础，例如可电气操作的柱上开关或环网开关等。配网自动化系统中关键是通讯技术，一般多采用光纤、载波和无线方式，在故障发生时，由终端将信息传送到中心，由中心经数据处理后发出跳闸指令隔离故障。本文介绍一种在柱上开关配置数传电台，由自我判断完成配网线路纵联保护快速切除故障并隔离的方案。
1 方案构成
目前大中城市10KV配电线路均以手拉手环网供电，开环单端供电方式运行，发生故障时开关隔离故障后由分断器切换至另一侧供电，如图1所示。图1中A、B、C、D、E均为可电气操作的柱上开关，例如由永磁操动机构配置的柱上开关①加上电流保护和数传电台MDS2710A，电台提供9600bps空中传输速率，2w功率的发射信号可直线传播10km②，经改装的数传电台可同时收发不同频率的信号，如图1所示，
fR为闭锁信号频率，fT为跳闸信号频率,数传电台在不同的操作命令下可向电源侧开关发闭锁信号或向负荷
侧开关发跳闸信号，也可以同时收负荷侧闭锁信号或电源侧跳闸信号。
前置通道
后置通道
电台
电台
电台
电台
图1 配网数传电台联系图 104
王宝平等 配电线路故障的快速切除与隔离
电台工作情况为：1）电台的前置通道向前一级电台发闭锁信号；工作频率为电台的前置通道发射频率。 2）电台的前置通道接收前一级电台的远跳信号；工作频率为电台的前置通道接收频率。 3）电台的后置通道向下一级电台发远跳信号；工作频率为电台的后置通道发射频率。 4）电台的后置通道接收下一级电台的闭锁信号；工作频率为电台的后置通道接收频率。 BC线故障时，各装置动作情况： A检测到过流信号，收到B发的闭锁信号，闭锁跳闸。B检测到过流信号，又未收到C的闭锁信号，跳闸出口；经过0.7s重合闸，如果是瞬时故障，合闸成功，如果为永久性故障则加速跳B，同时远跳C。C被远跳。联络开关E检测到电压从有变为无，2s后重合闸， 恢复C、D、E供电。
CD段发生故障，各装置动作情况如下：
A、B、C检测到过流信号，A收到B的闭锁信号，B收到C的闭锁信号，A、B闭锁跳闸。C收不到闭锁信号，跳闸出口；经过0.8s重合闸，如果是瞬时故障，合闸成功，如果为永久性故障则加速跳C，同时远跳D。D被远跳。联络开关E检测到电压从有变为无，2s后重合闸，恢复D、E供电。
2 设备异常情况的对策
以下为CD段故障时，各种异常情况的具体分析：
故障类型A B电台故障 有故障电流，收不到闭锁信号，跳闸出口，延时0.6s重合闸成功 有故障电流，收不到闭锁信号，跳闸出口，延时0.7s重合闸成功 有故障电流，收不到闭锁 信号，跳闸出口，延时0.7s重合闸成功 有故障电流，跳闸出口，延时0.8s重合闸（瞬时成功）加速跳C,远跳D 有故障电流，收不到闭锁信号，跳闸出口，延时0.8s重合闸（瞬时成功）加速跳C 跳闸出口，延时0.8s重合闸（瞬时成功），加速跳C,远跳D 被远跳 检测到电压从有变为无，延时2s,重合闸 检测到电压从有变为无，延时2s,重合闸快速跳闸 检测到电压从有变 为无，延时2s,重合闸快速跳闸 检测到电压从有变拒动C 为无，延时2s,重合闸快速跳闸 跳闸出口，延时0.8s重合闸（瞬时成功），加速跳C,远跳D 检测到电压从有变 为无，延时2s,重合闸快速跳闸 不重合 注5 注4 注3 注1 装置动作 B C D E 备注 C电台故障 D 电台故障 C 开关拒动 D 开关拒动 E 开关拒动 注2 后备跳A，延时0.6s重合闸成功 后备跳B，延时0.7s重合闸（瞬时成功），加速跳B,远跳C
注1：E开关重合跳开后扩大停电范围（DE），检修时手动跳开D，手动合上E，恢复DE供电，检修CD线路，修复C电台。 注2：E开关重合跳开后扩大停电范围（DE），检修时手动跳开D，手动合上E，恢复DE
供电，检修CD线路，修复D电台。
注3：E开关重合跳开后扩大停电范围（BC、DE），检修时手动跳开D，手动合上E，恢复DE供电，检修C开关、BC线路和CD线路。 注4：检修D开关后跳开D，手合E恢复DE供电，检修CD线路。 注5：检修E，恢复DE供电，检修CD线路。
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2005 第十届全国保护和控制学术研讨会
3 T接线方式的对策
对于有T接线的方式接线如图2所示：
电台的前置通道电台的后置通道
电台电台电台电台电台
图2 T接线数传电台联系图
在图2 T接在线发生故障时，C跳闸后发远跳指令，D跳，F跳，E重合恢复DE供电。 如果在F开关后故障，F跳，隔离故障后A、B、C、D开关均不受影响，供电正常。 对在双电源供电方式下（通常不用），分断开关E在线路故障时0秒跳开不重合，线路 呈现开环单电源供电方式下的故障，各开关同单电源供电方式下的状态。只是由于分断开关 E不重合造成可能扩大停电范围。
4 方案的逻辑过程
方框图如下：
图3 方框图
a 故障发生i动作，开放y2，起动t1，同时发fR1远方闭锁信号，若未收到闭锁信号(fR2),y1通过H1、
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y2、H2起动跳闸，若收到闭锁信号(fR2),通过t2闭锁y1。开关跳闸后，TWJ起动t6，发t7100ms合闸脉冲起动合闸，同时通过H3、t9闭锁t6，若合在故障上，i再次动作，在100ms时间内，通过y3发t8100ms脉冲，通过H1、y2再次跳闸，同时发fT1远方跳闸信号。因t6被闭锁不再重合，需检修后手动复归t9解除t6闭锁。
b 若收到远方跳闸信号fT2，经t3确保连续3个正确指令，经H2跳闸，同时经H3、t9闭锁t6不重合，检修后，手动复归t9解除t6闭锁。若手动合闸经H3、t9闭锁t6，合闸成功后手动复归t9解除t6闭锁。
c 若分段开关有电压闭锁t6，若无电压，2s后TWJ经t6、t7合闸，若合在故障上，i经y3、t8、H1、y2、H2跳闸(没有远方跳闸指令)。
d 由于没有形成配电自动化的网络，对于开关的位置状态可通过数传电台的闭锁频率向电 源侧开关发送开关状态信号，逐级传递到变电站开关，变电站开关通过通信接口传送给主控 室，如果是无人值守变电站则通过通信网路传送给配调中心，由配调中心通知检修人员对故 障线进行检修。
5 结论
理论上数传电台在220MC～240MC频段,9600bps,带宽12.5KC有1600个通道。如果开 关用8位地址码可构成256个地址。每台开关占有2个通道，可分配2万台开关不重复。考 虑到数传电台传输距离，完全能满足实用要求。
参 考 文 献
1 应用永磁机构的真空断路器 《电力自动化设备》 2000年第7 期 2 深圳市华夏盛电子有限公司无线数据传输系列产品应用技术手册 王宝平(1944――) 男，陕西宝鸡人， 教授级高工。从事电力系统继电保护和永磁操作机构及真空开关的研究。 常新平(1962――) 男，江苏如皋人，高级工程师。从事电力系统继电保护和永磁操作机构及真空开关的研究。 官建涛(1980――) 男，山东人，工程师。从事电力系统自动控制和永磁操作机构及真空开关的研究。
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