配電網故障處理

關鍵技術

劉健教授、博士生導師、博士、SeniorMember,IEEE百千萬人才工程國家級人選、國務院政府特殊津貼專家國家電網公司優秀工程技術專家、陜西電力科學研究院總工程師劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第1頁!主要內容

配電自動化概述繼電保護與配電自動化協調配合模式化故障處理大面積斷電快速恢復自愈式故障處理備用電源小結劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第2頁!1、配電自動化概述

劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第3頁!配電系統自動化的難度輸電網自動化配電網自動化工作環境室內戶外惡劣環境：高低溫，濕度、防雨、防雷、防風沙、防振動、抗電磁干擾等站點數量少，<100多，幾百、幾千甚至上萬電源獲取方便困難量測數據充足嚴重缺乏劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第4頁!我國配電自動化系統的發展1995年東芝、Cooper產品進入中國1997年銀川DAS、上海金滕開發區DAS1998年大規模試點，部分地區過于豪華，指標追求過于高（不必要！）、攤子過于大（不必要！）韓國、法國、日本……（注重投入產出）2004年反省2005年制定標準2009智能電網。。。劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第5頁!配電自動化的核心問題配電網故障處理劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第6頁!配電網故障類型永久故障和瞬時性故障相間短路和單相接地用戶故障、分支線故障和主干線故障饋線故障和中壓母線故障造成配電網大面積停電的災害性故障。。。。。。劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第7頁!面臨的實際問題饋線開關選型？

斷路器?負荷開關?怎樣充分利用繼電保護資源？與FA協調配合?怎樣有效提高配電設施的利用率？

模式化接線?怎樣實現“自愈”?

只有重合器模式嗎?哪種儲能手段最適合于配電自動化？只有電池?

。。。。。。劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第8頁!本報告…討論上述問題給出一些建議劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第9頁!繼電保護的應用優點：切除故障的速度快對健全區域不會造成停電

問題:造價高.需要配斷路器對于配電網，選擇性難以實現劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第10頁!不好的配合Multi-trippingBypasstripping

trippedtrippedtrippedtrippedoutageoutageoutageoutageoutage劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第11頁!多級保護配合的可行性對于供電半徑短的城市配電網，電流、阻抗定值都難以整定以實現選擇性，只有依賴級差配合來實現選擇性變電站10kV后備保護（母線進線開關過流保護）延時時間一般整定為0.5s，因此10kV線路保護只能在此時間段內進行級差配合劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第12頁!三級保護配合的可行性饋線開關的動作時間：永磁、繼電器IGBT驅動、快速算法：10ms(檢測)+2ms(繼電器驅動)+30ms(開關動作)<50ms兩級保護配合：第1級開關：0s、速斷第2級開關：0.15~0.2s、速斷第3級（變電站出線開關）：0.25~0.35s延時速斷劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第13頁!Example1:overheadfeeder

LSLSLSLSLSCBCBCBCBCBCBCBCBCBApermanentfaultonabranch劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第14頁!Example1overheadfeeder

LSLSLSLSLSCBCBCBCBCBCBCBCBCBAtemporaryfaultonthetrunk劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第15頁!Example1overheadfeeder

LSLSLSLSLSRe-closingCBCBCBCBCBCBCBCBAtemporaryfaultonthetrunk劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第16頁!Example1overheadfeeder

LSLSLSLSCBCBCBCBCBCBCBCBApermanentfaultonthetrunkFailofre-closing劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第17頁!Example1overheadfeeder

LSLSLSLSCBCBCBCBCBCBCBCBApermanentfaultonthetrunkModifiedrestorationbyFA(telecontrol)劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第18頁!Example2:

cables

RingmainunitRingmainunit劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第19頁!3、模式化故障處理劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第20頁!

一條饋線需要留有能帶動對側全部負荷的備用容量，因此正常情況下配電資源的利用率小于50%.“手拉手”環狀網50%劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第21頁!

Eachfeederisdividedintothreeparts.Thethreepartsofafeederarelinkedtothreedifferentfeeders,respectively.Eachfeederonlyhastoconsideronethirdoftheback-uploadingoftheotherfeederbesidesitsownloading.Thus,theefficiencycanbeimprovedto75%inthenormalsituation.3分段3連接75%劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第22頁!注意模式化接線可以提高配電設備的利用率.但是：

必須采取模式化故障處理才能達到上述目的！！劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第23頁!

Example1劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第24頁!

Thetwohealthysectionareseparatedandrestoredbyitscorrespondingfeeders,respectively,evenwhentheloadingissosmallthatF2canrestorebothofthehealthysections.Example1F1F2劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第25頁!Example2Afterthefaultisisolated,thehealthypartisrestoredbytheback-upcable,evenwhentheloadingissosmallthatS2orS3candothesamejob.劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第26頁!4、大面積斷電快速恢復劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第27頁!北美大面積停電近年來歐美發生的多次電網大停電事故，給電力工作者敲響了警鐘。盡管造成配電網大面積斷電的事故發生概率較小，但是若造成大面積停電的危害極大。

西安2002年初二……

劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第28頁!母線故障母線全部失壓劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第29頁!負荷轉移、避免大面積停電恢復供電恢復供電劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第30頁!5、自愈劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第31頁!“自愈”故障處理典型技術配電自動化開關(重合器、分段器配合等)

繼電保護與FA協調配合的集中智能DAS分布智能FA：不依賴主站進行故障處理1）基于Goose高速通信網和斷路器配置，可有效實現任意級任意分支配合。避免越級跳閘和多級跳閘.2）基于中低速高速通信網和負荷開關配置，可有效實現任意級任意分支配合，但會造成部分區段短暫停電。劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第32頁!6、備用電源劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第33頁!蓄電池的缺點從技術上看，蓄電池的壽命不長、對充放電管理的要求較高，工作于惡劣環境條件下時，對其性能和壽命的影響尤其突出。從管理上看，配電終端數量眾多且位置分散，更換和維護蓄電池需要花費大量的人力和物力，為了確保可靠工作，一般一至兩年就要更換一次蓄電池，運行成本比較高。劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第34頁!超級電容器設計Theoperatingmechanismofthefeederloadswitchisselectedtobe48VDCTheenergyneededforswitchingoperationonceisabout320J.Wedesiretheswitchtooperatetwiceinthesituationwithoutmainpowersupplying.TheratedpoweroftheFTUisabout5W.Themaximumpowerofthemunicationdeviceisnomorethan5W.WeexpectthattheFTUhesituationwithoutmainpowersupplying.Takingaboveintoconsideration,wehaveThesupercapacitormaybedesignedtobe24F/80V劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第35頁!7、其他問題劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第36頁!分布式電源接入對故障處理的影響分布式電源容量較大時：

需要安裝PT，根據故障功率方向進行故障判斷分布式電源容量較小時：

可以不安裝PT，仍根據各個饋線開關是否經歷故障電流來進行故障判斷逆變器類分布式電源（如：光伏）：

可以延時判斷，待分布式電源的電力電子開關快速截止（幾十毫秒）后，再根據各個饋線開關是否經歷故障電流來進行故障判斷，而不需要安裝PT劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第37頁!8、小結劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第38頁!對于聯絡充分的配電網，利用配電自動化技術可以實現大面積斷電快速恢復以增強災害應對能力，其關鍵技術之一是：大批量開關操作順序的生成技術“自愈”包括以概率風險評估與預防性控制為主的事前處理、以繼電保護與自動裝置為主的事中處理、以配電自動化修正性控制為主的事后處理。超級電容器非常適合于作為配電網自動化設備的備用電源的儲能元件。劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第39頁!電力系統及其自動化35kV/10kV/6kV/0.4kV劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第40頁!劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第41頁!我國配電自動化的5種模式簡易型（自動開關配合、故障指示器）實用型（兩遙、無FA）標準型（SACDA+FA）集成型（標準型+信息交換總線）智能型（集成型+自愈+經濟運行<分布電源+微網>）劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第42頁!配電網故障處理研究意義配電自動化對于提高供電可靠性具有重要意義配電自動化式智能電網建設的重要組成部分國網公司系統北京、杭州、廈門、銀川、上海、南京、寧波、青島、大連、太原、西安、唐山、蘭州、西寧、天津、武漢、重慶、成都、石家莊、長沙、合肥、福州、鄭州23個城市開展配電自動化試點工程南網公司系統廣州、深圳等也開展配電自動化工程故障處理是配電自動化的核心功能之一劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第43頁!配電網故障處理的困難性開關級聯個數多分支多中性點非直接接地戶外（惡劣條件、備用電源）設備分散分布式電源接入劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第44頁!設計不當會導致造價高復雜不可靠設備利用率低維護工作量大逐漸被廢棄劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第45頁!2、繼電保護與配電自動化

協調配合

劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第46頁!繼電保護的困難電流定值整定困難

饋線沿線短路電流差別不大,CT難以準確分辨含分支饋線整定困難延時時間整定困難難以實現太多級差.劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第47頁!不好的恢復Multi-tripping

trippedLoopedswitchoutage劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第48頁!兩級保護配合的可行性饋線開關的動作時間：彈跳、繼電器驅動、常規算法：20ms(檢測)+20ms(繼電器驅動)+80ms(開關動作)<120ms兩級保護配合：第1級（分支開關或用戶開關）：0s、速斷

第2級（變電站出線開關）：0.2~0.25s延時速斷劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第49頁!兩級保護FA配合典型設計主干線采用負荷開關分支線開關（或用戶開關）采用斷路器分支線開關（或用戶開關）與變電站出線開關實現兩級保護配合依靠FA進行修正性控制劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第50頁!

LSLSLSLSLSCBCBCBCBCBCBCBCBCBApermanentfaultonabranchExample1:overheadfeeder劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第51頁!Example1overheadfeeder

LSLSLSLSLSCBCBCBCBCBCBCBCBCBAtemporaryfaultonthetrunk劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第52頁!Example1overheadfeeder

LSLSLSLSLSCBCBCBCBCBCBCBCBCBApermanentfaultonthetrunk劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第53頁!Example1overheadfeeder

LSLSLSLSCBCBCBCBCBCBCBCBApermanentfaultonthetrunkModifiedrestorationbyFA(telecontrol)劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第54頁!Example1overheadfeeder

LSLSLSLSCBCBCBCBCBCBCBCBApermanentfaultonthetrunkModifiedrestorationbyFA(telecontrol)劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第55頁!優點經濟分支線或用戶故障不影響主干線.級差整定方便瞬時故障時只須0.5sec.就可以恢復瞬時故障與永久故障判別簡單配電自動化邏輯簡單劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第56頁!典型模式化接線“手拉手”環狀網多分段多連接多供一備電纜網46接線……劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第57頁!

Eachfeederisdividedintotwoparts.Thetwopartsofafeederarelinkedtotwodifferentfeeders,respectively.Eachfeederonlyhastoconsideronehalfoftheback-uploadingoftheotherfeederbesidesitsownloading.Thus,theefficiencycanbeimprovedto67%inthenormalsituation.2分段2連接67%劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第58頁!3供1備電纜網Threecablesinservicearelinkedtoonecable.Eachcablemayreachitsloadinglimitationinthenormalsituation.Thus,theaveragedefficiencymaybe75%.75%劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第59頁!模式化故障處理步驟對于多分段多聯絡模式化接線，永久故障發生后，FA將故障所在饋線分為多段，每段分別由不同的電源恢復。對于多供一備模式，故障后健全區域的恢復一律由備用電纜實現。即使負荷很輕、一個電源就可以完成全部健全區域恢復的情形，也嚴格執行上述步驟。因一成不變，配電自動化系統的故障處理邏輯將容易實現劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第60頁!

Afaultoccursonthefirstsectionofafeeder.ThemainCBtrips,reclosesandtrips,again.Thus,thefaultisidentifiedasapermanentfault.Example1劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第61頁!Example2Apermanentfaultoccursonthefirstsectionofafeeder.劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第62頁!參見：

[1]黃琪偉，劉健．配電網模式化接線優化規劃．電力系統自動化，2008，32（7）．劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第63頁!造成配電網大范圍斷電故障自然災害（臺風、地震…）造成多個電源失去人為破壞（戰爭、恐怖襲擊…）造成多個電源失去超高壓線路故障，造成多個電源失去主變電站故障或檢修，造成多個電源失去10kV母線故障，造成多個電源失去……劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第64頁!正常劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第65頁!開關操作序列生成劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第66頁!參見：

[2]劉健，徐精求，程紅麗.緊急狀態下配電網大面積斷電快速恢復算法[J].中國電機工程學報，2004，24(12)：132-138.

[3]劉健，石曉軍，程紅麗等.配電網大面積斷電供電恢復及開關操作順序生成.電力系統自動化，2008，32(2)：76-79，83劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第67頁!“自愈”是一個經常備誤解的概念“自愈”包括:

事前：概率風險評估與預防性控制

1）結合負荷預測進行方式調整避免過負荷2）結合在線檢測（溫度、局部放電）進行相應控制避免釀成嚴重后果3）。。。。。。事中：繼電保護與自動裝置事后：配電自動化修正性控制劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第68頁!參見：

[4]劉健等.“一種快速自愈的分布智能饋線自動化系統”.電力系統自動化，2010，35（10）

劉健配電網故障處理關鍵技術共76頁，您現在瀏覽的是第69頁!重要性無論饋線采取何種類型開關，配電終端都必須具備可靠的備用電源，在配電終端失去主供電源時，仍能滿足配電終端和通信裝置正常工作一段時間并確保開關若干次可靠分合閘操作，以確保故障信息可靠地上傳