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基于61850的分布式保护智能FTU及FA方案
来源:本站    日期:2017/10/13    【关闭】

1、常规FA存在的问题

常规型FA技术,不管是集中型FA,还是电压时间型FA、电压电流时间型FA和自适应综合型FA等就地型FA技术,有一个共同的缺陷:当故障发生时,变电站出线开关跳闸,造成整条线路停电。对于就地型FA,还需要在变电站出线断路器设置一次到三次的重合闸功能,故障隔离和供电恢复过程中,对线路造成多次冲击,非故障路径的用户也会感受多次停复电。

常规型FA技术还有更致命的问题:对于多联络线路,当运行方式改变后,为确保馈线自动化正确动作,需对保护定值进行调整,尤其对于多分支且分支上还有分段器的线路保护定值调整极为复杂。更进一步,对于分布式电源接入环境下的配电网,传统保护会因为DG的注入而失效或者不灵敏,或者说保护定值的调整变得不可能。一定意义上,每一个分布式电源和原来的单辐射型网络,已经组成了一个微型的配电环网结构。大量分布式电源的接入,比之于常规意义的双侧电源供电的配电环网结构,它是一个更加复杂的网状形多环网结构的配电网络。环网结构和分布式电源接入环境下的保护和配电自动化,需要考虑潮流和故障电流的双向性,以及不同方向下故障电流大小的不同和对应保护定值的不同。由于传统的保护配置和常规型FA已经不能满足要求。

Enet270为澳門威尼斯App电气最新推出的基于61850/Goose的新一代分布式保护智能FTU,基于Enet270可以实现智能分布式主动配电网FA方案,该方案解决了环网结构和分布式电源接入环境下的保护配合问题,对应的馈线自动化能迅速定位和隔离故障,还避免了常规型FA会造成全线路停电和多次重合给线路造成冲击的问题。


2、Enet270区域差动保护机制




1是分布能源接入环境下的配电线路的典型结构图。引入区域差动保护技术之后,保护定值针对一个区域,根据基尔霍夫电流定律,针对一个区域ΣI=0,理论上,任何环境下的区域保护定值都是0。实际的保护定值应该是大于0的某一个值Id。这个Id和区域无关,只和ΣI中各个分量采样和计算误差有关。亦即,常规型FA技术中,保护定值调整困难和无法设置的问题在区域差动保护技术完全不存在了。

考虑图2中的典型差动区域,可能故障点有三处。位置1发生故障时,K12速断跳开,完成故障隔离。位置2发生故障时,k12过流但方向闭锁不跳,k11过流速断跳开,完成故障隔离。


位置3发生故障时,需要采用区域差动保护。由基尔霍夫电流定律可知,当线路正常时:

如果不满足此式,说明存在故障点3,这时位置3相邻区域的K1,K2,K11,K12跳闸,故障隔离。

由上可知,要完成区域差动保护需要区域相关节点共享电压、电流值(有效值+相位)。因此,K1,K2,K11,K12相互间必须能实现对等通信,即任何一个开关能和相邻所有开关通信,一方面把自己的信息发送给所有相邻的其他开关,另一方面,任何一个开关能收到相邻所有开关的信息。通过相互之间的协调,每一个开关均能判断故障点是否在自己的动作区域内,若则启动跳闸,否则不动作。如此,当故障发生时,能快速实现故障定位和故障隔离,同时对非故障区域不造成任何冲击。


3、基于Enet270的智能分布式FA机制

智能分布式FA部署在图1所示区域(分段开关+联络开关),具体过程如下:

1)如果线路发生故障,在故障点电源侧配电终端检测到故障信号,负荷侧配电终端检测不到故障。相邻配电终端之间通过对等通信交换故障信息即可定位故障。

2)利用高速光纤以太网通信,采用IEC61850/GOOSE协议传输,在200ms内完成故障的定位隔离。智能分布式FA应澳門威尼斯App动故障相关节点动作。

3)联络开关发出合闸或闭锁命令,实现全区域自动恢复供电。

4)相邻下级开关拒动或者失灵应控制本开关立即跳闸

5)闭锁功能的延时撤销。

6)FA动作的同时启动后备保护防拒动。

3描述了智能分布式FA机制的整个过程。



4、基于区域差动保护的FA技术的应用

基于区域差动保护的馈线自动化技术需要有终端之间对等通信的独立光纤网络,在此前提下适用于任何形式的配电一次网架结构,实现故障定位、故障隔离和非故障区域供电恢复的FA功能。

FA方案,要求所有开关配断路器,具有保护跳闸功能。针对图1的典型网络,FTU应用描述如下:

(1) 变电站出线开关速断保护时间整定为300ms~500ms,只有在区域差动的所有FTU处理失败的情况下,变电站出线开关才动作。

(2) FTU具备区域差动保护功能,差动区域可配置,保护动作时间控制在150ms以内(含断路器动作延时)。

(3) 馈线开关具备分布式智能自愈控制功能,可向相邻开关发送、接收故障信息,开关拒动信息。动作时间控制在200ms以内。

(4) 分支线路配备带方向闭锁的速断与过流保护。

(5) 保护动作时间必须保证当故障不在变电站出线开关与第一级分段开关之间时,出线开关不能跳闸(一般此时间为300~500ms)

(6) 故障点前侧开关拒动时,要将故障点前侧开关前一级开关跳开。

(7) 线路波动等异常情况不会引起开关误动。

(8) 联络开关和分段开关可设,并具备相应合法性检验功能,确保联络开关必须处于分闸状态。

(9) 开环配电网含恢复供电机制,联络开关收到相关信息后,确定合闸或分闸状态。

(10) 可区分瞬时故障与永久故障(故障隔离恢复供电后的一次重合闸)。

(11) 失灵保护:配电站、联络开关内馈线开关失灵,应有相应保护措施。

(12) 当保护区域内的装置通信异常或者装置异常时,应闭锁差动保护和分布式FA。

(13) 具备智能终端必备的测控功能、通信功能(含扩展GOOSE、SV)、对时功能、故障录波功能、接地选线功能、HMI等。

(14) 应采用IEC61850建模,并映射到104、GOOSE、SV实现通信连接。

(15) 装置应具备常规配电终端保护措施。