馈线自动化装置故障动作分析及其在调度运行中的应用

潮州饶平供电局 郑乐翔

馈线自动化装置故障动作分析及其在调度运行中的应用

潮州饶平供电局 郑乐翔

本文主要剖析馈线终端单元（FTU）在10kV配电网上分段及联络开关上所具备的特殊功能，经简单逻辑形成馈线自动化装置（DA），基于此对馈线自动化装置故障动作原理及在调度运行中的应用情况进行分析。

馈线自动化装置；故障动作；变电站

1. 关于10kV配电网开关功能的设置

上分段开关：

当前，10kV配电网上分段开关具备这几个重要功能：（1）延时合闸，如果开关一端受电，那么FTU开启继电器计时X之后就会将开关闭合。（2）一端受电之后X时间之内内压闭锁合闸。如果在受电合闸之后，DTU开启时间继电器计时X之内，还会受到一次失压，开关会动作跳闸，并且会闭锁合闸。（3）受电合闸之后的Y时内失压闭锁合闸。如果在受电合闸之后，FTU启动继电计时Y之内同样要再受次失压，开关动作跳闸，同时还会闭锁合闸。（4）瞬时低电压闭锁合闸。如果开关两端瞬时低电压，通常是小于额定电压的30%，且持续15ms以上，FTU会发出指令让开关跳闸，同时达成闭锁合闸。（5）两端电压闭锁合闸[1]。如果开关一端受电，那么FTU会启动时间继电器计时X之内，对另端电压予以检测，维持开关分闸，并为闭锁合闸。

2. DA故障动作及其在调度运行中的应用

结合DA的应用情况，馈线开关单单设置一次重合闸，且动作时间设为5S。现对DA的故障类型进行系统分析，具体包括：

2.1 瞬时短路

倘若图1内的M点出现瞬时短路，那么变电站CB1开关就会有跳闸动作，而S1～S3开关都会作出失压动作跳闸。在5S时间之后，CB1会重合，通过S1～S3开关逐层进行延时合闸，最终恢复整个系统的供电。此外，联络开关L自一端失压时，就开始进行XL计时，如果在XL时间内，并且通过检测明确两端都具有一定电压，那么需要在XL计时复归，对ZL时间予以确认，确保开关维持分闸状态。

图1 环形电网构造情况

2.2 永久性短路

从当前运行和日常维护情况看，DA永久性短路主要有这几种情况：

（1）S1到L间出现故障。一是故障隔离，如果图1的M点出现该类故障，那么变电站CB1开关会有跳闸动作，而S1～S3开关都会有失压跳闸[2]。在5S之后，CB1会闭合，S1和S2则逐一进行延时合闸到具体故障点，如BCB1再次出现跳闸，那么S1会作出失压跳闸动作，S2则会因随之失压，开关会动作调至，并且会闭锁合闸，S3则会因为一端受压之后就当即失压，维持分闸状态，且闭锁合闸，所以使故障点得以有效隔离。二是，恢复供电，一方面在故障点之前线路恢复供电，因CB1闭合经S1、S2逐一延时合闸到故障点再完成跳闸的时间已超出了保护装置合闸充电时间，CB1再闭合，经S1延时合闸到S2闭锁合闸，进而对故障点之前的区段恢复供电。另一方面就是故障点之后线路恢复供电，L延时合闸，恢复到L～S3区段间的供电。

（2）CB1到S1间出现故障。该区段发生永久性短路，那么变电站CB1会跳闸，S1～S3都会作出失压动作跳闸。在5S之后，CB1闭合闸动作失败，S1会因为受电当即失压，维持分闸且为闭锁合闸，故障区段会即时被隔离。而L、S3、S2则会逐一进行延时合闸，对非故障区段恢复供电。

2.3 单相接地

把3个相对地单相互感器按照图2方式连接，自二次侧Y接绕组中选取任意两相作柱上开关工作电源，工作电源选两相目的就是为在整个网络出现单相接地故障时，线电压仍能稳定不变，工作电源电压也稳定在220kV。自二次侧开口三角型绕组选择零序电压3U0，在其存在大于设定参数与柱上开关合闸信号构成和门逻辑关系，就是FTU触发信号，开关跳闸且闭锁合闸。

图2 相对地电压互感器接线构造

（1）S1到L间出现单相接地。如果图1中的M点出现单相接地故障，那么变电站的选线装置会正确选线或者轮切明确故障馈线后，要进行以下处理：先要及时断开CB1，该时S1～S3均会失压断开；然后合上CB1。如合上CB1和前次分闸的间隔较长时间，也就是CB1合闸和前次分闸所间隔时间和S1、S2的X延时合闸时间总和要比联络开关L在XL延时开启时间和S3的X延时启动时间的总和要大，那么L，S3会逐一延时合闸到单相接地点，而系统就会产生零序电压3U0，S3短延时避开系统干扰后跳闸并且是闭锁，待零序电压完全消失之后，S2会因为受电后当即失压，维持分闸状态且是闭锁合闸，如此使故障点得以隔离，先完成故障点之后区段的供电恢复操作[3]。而CB1合闸，经S1开关延时合闸到S2，后完成故障点之后区段供电恢复操作。

（2）CB1到S1间的单相接地。发生在该区段的单相接地，变电站的选线装置会作出正确选线或者轮切动作后明确接地故障馈线之后，先要断开CB1，这时S1～S3开关均会失压断开；然后，再闭合变CB1。如果CB1合闸和前次分闸间隔较长时间，也就是CB1合闸和前次分闸间隔时间要比L的XL延时启动时间和S3、S2、S1的X延时启动时间和要大时，L及S3、S2、S1已完成延时合闸到单相接地故障点，此时系统就会产生零序电压3U0，S1短延时避开系统影响后跳闸且闭锁，在完全消失后，先会恢复故障点后区段的段供电。而CB1合闸到单相接故障点时，系统零序电压无法消失，再断开CB1，故障点被隔离完成。

3. 结论

总而言之，DA装置的投入应用，有效提升看配电网的供电安全性和可靠性，装备该装置的各10kV分段开关间独立运行，不需借助通信，提升了设备运行效率，有效节省了运行成本。在实际应用中，如DA装置发生故障，供电企业必须负责，并及时报告到技术部门进行处理，根据故障实际类型采取有效方法，确保DA装置安全、稳定运行。

[1]胡年平,陈东.在高可靠性示范区馈线自动化方案的实施[J].供用电,2012,01:37-39.

[2]葛树国,沈家新.10kV配电网馈线自动化系统控制技术分析及应用[J].电网与清洁能源,2012,08:29-34.