配电自动化建设应用方案20160613

1、架空线路配电自动化改造方案0前言- 2 -1配网自动化改造方案思路- 2 -1.1线路开关改造原则- 2 -1.2配电终端改造原则- 2 -1.3电源PT改造原则- 3 -1.4后台主站改造原则- 3 -2配网自动化改造实现功能- 3 -3配网自动化改造-智能分界开关介绍- 3 -3.1 “方向性” 接地检测技术原理- 3 -3.2 OFG型智能分界开关优越性- 7 -4 配网典型示范工程- 15 -架空线路配电自动化改造方案0前言按照福建省公司2016年架空线路无线“三遥”配电自动化推广建设方案要求，为快速定位架空线路故障，快速恢复非故障区域供电，解决配网单相接地故障定位难题，进一步提高架空

2、线路配电自动技术水平和实际应用效果，推进全省配电自动化建设与配电网协调发展，我公司利用具有日本安川公司独特的“方向性”接地保护技术的OFG型智能分界开关、配套的无线“三遥”配电终端，构建简单的架空线路配电自动化改造方案。就宏观上说，本方案主要利用独特的“方向性”接地保护技术解决配网单相接地故障定位难题。1配网自动化改造方案思路 本方案主要由OFG型智能分界开关、配电终端、电源PT和后台主站四部分构成。其中OFG型智能分界开关中内置3CT、ZCT和ZPD，能够有效地采集3相电流、零序电流和零序电压信号；配电终端具备无线“三遥”功能；电源PT是给配电终端提供电源；后台主站具备接收配电终端采集的线路

3、电压、电流参数，修改或查看保护定值等功能。1.1线路开关改造原则目前在线路上的开关，有相当一部分是手动操作的开关，是需要更换的。在每条线路的主干线路上需要把手动操作的开关更换为电动操作的开关，同时配置3相CT，以便监测线路状态和保护；在每条线路主干线的首端需要新增或更换为OFG型智能分界开关，以便对整条线路的接地故障进行保护；如果是环网线路则每条线路的主干线的末端也新增或更换为OFG型智能分界开关；在每条线路的分支线路的首端需要更换为OFG型智能分界开关，以便对这条分支线路的接地故障进行保护；处于联络点位置的开关也需要更换为电动操作的开关，同时配置3相CT和6PD，以便监测线路状态；1.2配电

4、终端改造原则主干线路开关及分支线路T接点配置有OFG型智能分界开关第地方，一般配置具有无线“三遥”功能的配电终端，线路其他位置可根据安装原则配置二遥故障指示器。1.3电源PT改造原则 为最大可能实现不间断供电，保证供电可靠性，原则上建议环网线路的主干线路使用双PT供电+后备电源的模式，后备电源一般可保证开关工作持续24小时。而分支线路和其他单回路线路使用单PT供电+后备电源的模式。1.4后台主站改造原则 符合国网公司规约，可满足县配调一体化基本要求，原则上以现有后台主站为主，不做较大改动。2配网自动化改造实现功能 配网自动化改造实现总体功能如下：（1） 自动切除单相接地故障当支线发生单相接地故

5、障时，经过设定的延时时间后，OFG型智能分界开关自动分闸，甩掉故障支线或用户，保证变电站馈线主线及所带其它分支用户安全运行。（2） 自动断开相间短路故障当支线发生相间短路故障时，OFG型智能开关立即分闸甩掉故障线路。故障线路被隔离，使馈线主线正常运行，其它分支用户不受故障影响。（3） 快速定位故障点支线故障造成OFG型智能开关动作后，仅责任支线或用户停电（自动隔离），并可主动上报故障信息，使运行人员能迅速明确事故点，及时进行现场处理，使故障线路及时恢复供电。（4） 监控负荷及遥控操作OFG型智能分界开关可将检测数据传送至后台系统及运行管理人员，实现对远方负荷的实时监控、保护设置及开关的遥控操作

6、。3配网自动化改造-智能分界开关介绍本改造方案是基于OFG型智能分界开关基础上构建的，主要是解决单相接地问题。OFG型智能分界开关接地检测技术原理及产品优越性如下： 3.1 “方向性” 接地检测技术原理1、非接地方式的零序电压、零序电流与相位角(1) 零序电压图所示为中性点非接地方式正常时与单相接地时的向量图。正常时三相电压各有120的相位差，若线电压用E表示，相电压的大小为E/3。如果C相发生单相接地（完全接地）故障，如图.（）所示，中性点移到N。线电压不变化，相电压的C相变为零、 健全相A相与B相变为正常时的3倍。中性点非接地方式的时候，因为单相接地故障时的线电压与正常时相同，即使接地故障

7、发生时，设备也可以继续运转；但是如果放任不管，多会发展为短路故障，对设备造成很大的损伤，因此日本的电力公司一般接地故障保护为0.5秒或1秒。(2)、零序电流配电线路对地间有静电容量，单相接地时由于静电容量会流通零序电流（Io）。下图为故障点(F)的接地故障情况。线路静电容量变为电流源，零序电流的方向与大小根据接地故障的位置不同而变化。零序电流Io与零序电压Vo的相位关系，因是容性，Io相对于Vo如右图所示超前90。(3) Vo与Io的检测方法与接地电流（Ig）中性点非接地（含消弧线圈接地）方式的情况，故障时的电压/电流的现象与过流事故时不同，电压与电流的计量方法如下：(a)、零序电压(Vo)的

8、检出方法中性点非接地方式的零序电压Vo的检测：变电站的检测方法与变电站以外的检测方法不同。即(日本)变电站的Vo检测使用零序变压器(GPT)、变电站以外使用电容型零序电压互感器（ZPD）。原因为：若变电站以外使用GPT，就为多重接地，接地故障的检测及故障点的探索就变得困难。所以，不能使用在美国等的电阻接地方式中的高电阻分压型电压检测器。 ()、对于GPT接地电流的影响GPT设置在变电站、中性点是通过GPT被接地的，接地故障时通过此接地线也流通有电流(In)，故障点流通的接地电流（Ig）为：【Ig】=【Io】【In】。零序电压(Vo)与【Io】、【In】、【Ig】的向量如下图所示。、消弧线圈接地

9、方式的零序电压、零序电流和相位角非接地方式的特长之一是即使发生接地故障，也容易自然消失的。但是此特点随着配电线路的扩大及电缆线路的增加所引起的对地静电容量增加，接地电流就增大，接地故障不能自然消失的时候就增多了。在接地电流较大、接地故障难以自然消失的系统中，将消弧线圈接入中性点，来抑制接地故障发生时的接地电流，协助接地故障自然消失。消弧线圈接地方式上的接地电流（Ig）为【Ig】【Ig】【IL】=【Io】【In】【IL】。零序电压(Vo)和【Ig】、【IL】、【Ig】的向量图：当选定的接地消弧线圈的大小与Io和IL为相同程度的时候，Vo和故障电流(Ig)的关系如下图所示。如果选定的接地消弧线圈的

10、补偿电流(IL)的大小比整个系统产生的零序电流（Io）大时，故障时的电流(Ig)相对于零序电压(Vo)来说为滞后相位，一般称为过补偿状态。此时的向量图如下所示。我公司的产品，在过补偿时的检测设定为：对于零序电压(Vo)滞后【25】来判定为负荷侧故障。（当然也可以让其在更大的滞后范围判定为负荷侧故障，但如果补偿消弧线圈的大小变大时，因消弧线圈和配电设备中的电容器间产生的谐振现象容易产生过电压，所以设定为现在的规格。）3.2 OFG型智能分界开关优越性1）旋弧式灭弧自能式灭弧（先进技术）旋弧式灭弧是指：利用开关主回路上流通的电流所产生的电磁力，来加速电弧中带电粒子向外旋转扩散，从而将电弧快速冷却并

11、使之熄灭的消弧方式。其优点如下：a) 开断小电流时不易产生过电压 最适合投切电容器组；b) 参数高：额定电流：630A，额定短路开断电流：20 kA；c) 电气寿命耐久：在100%负荷电流下可开合1,000次；d) 绝缘性能优良：产品即使在零表压下，也能保证额定电流的开断和断口的绝缘性能。2）高稳定性的操作机构a) 由于断路器采用旋弧灭弧方式，操作功小（30J），远小于真空产品机构操作功（300J左右）；b) 操作功小，对零部件产生的冲击小，不易产生疲劳损坏，机械寿命超过20,000次；c) 采用先进的密封构造(防护等级IP67)，保证操作机构内部零部件长期处于干燥洁净环境中，保证没有润滑脂的

12、氧化、劣化及部品的生锈等引起的劣化危险；d) 运动零件采用硬化处理，并采用MoS2干膜润滑技术；e) 使用挥发性小、不硬化、耐低温、润滑性能好的润滑油、润滑脂。滑动电连接（手风琴触指）静触指（梅花触指）可靠的多点接触方式3）高可靠的电接触多点接触方式多点接触方式的特征：a) 接触电阻稳定，可以维持稳定的通电性能；b) 多点接触，合闸时的振荡时间短，难以熔敷；c) 接点的消耗小，接触压力小。真空产品点（面）接触方式特征：a) 因在真空泡内，接触电阻稳定；b) 点（面）接触，合闸时的振荡时间长，容易熔敷；c) 点（面）接触消耗大，接触压力大。4) 高可靠的密封技术（新工艺） 该产品的密封技术主要包

13、括：壳体和O形环密封元件的设计和制造技术。a) 不锈钢壳体l 3mm厚（SUS316L）l 1500个气压的水压成形l 机器人焊接 、高品质，高可靠性的容器l 焊接长度极小化l 稳定的焊接精度优良的耐环境性（长寿命）b) O形环密封元件l 长寿命材料(EPDM橡胶)l 设计技术，评价技术l 寿命评价技术实证过的气密可靠性l -50+80，30年的设计寿命l ppb等级的出厂试验l 现场运行实绩30年以上全自动壳体成型生产线（目前是国际上唯一的一条开关壳体全自动生产线）产品密封结构低气压检出装置处密封结构主回路密封结构（双重密封、功能分解）操作机构箱处密封结构（防护等级达IP67）防爆装置处密封

14、结构（双重密封、功能分解）传动轴处密封结构（动、静密封相结合）二次电缆接口（专用航空插头）产品铭牌固定方式（铆在操作手柄上、直接粘贴不破坏密封结构）5）高精度的检测元件该产品内置的检测元件有：零序电流互感器（ZCT）、电流互感器（CT）、零序电压互感器（ZPD），可以对等线路参数进行精确检测。【ZCT规格】 Io0.2 A时，输出20mV 精度：5% (Io： 0.130A) Io600 A时，残留电压6mV以下 【CT规格】 额定电流：630A 变比：600/1 精度：0.5级 【ZCT特点】 提高检出精度： 精度高，输出特性稳定。误差在3%以内。 残留特性小，一次电流600A的情况下，不大

15、于6mV。 在不同的环境温度下，输出特性及精度基本保持不变，适宜于户外使用。 户外使用，保证长期可靠性 采用赛道形结构，内置在开关中，能够长期使用。 工作在SF6气体中，无绝缘劣化。【ZPD规格】 变比：5,800/1.5 精度：5% 1.5V150mV75mV输出5%5800V5%580V5%290V误差输入6）高可靠的接地检测技术方向性接地检测（新技术）该产品对线路上的接地故障采用日本先进的“方向性”接地检测技术，通过零序电流和零序电压的大小及其相位夹角，来综合判定接地故障是发生在“电源侧”还是“负荷侧”,而与产品后接线路的长度无关，因此该产品可以应用在配网线路的所有点上：变电站出口、干线

16、上（作分段或联络开关用）、分支线路T型点上、线路末端或用户的入口处（作“看门狗”开关用），能够对包括接地在内的所有故障进行监测、判断和隔离。【注】 “方向性”接地检测技术简介气密不良时的断口耐压曲线7）高可靠的安全结构设计 a）绝缘性能优良采用SF6气体作为灭弧介质和绝缘介质。SF6气体无色、无味、无毒，具有极强的绝缘性能和灭弧能力。断口开距达（30mm），即使在零表压下也能具有开断负荷电流的能力；即使内充空气，断口也可以耐受额定电压。低气压监测装置剖面结构低气压报警指针低气压闭锁装置 b) 低气压闭锁和指示装置当产品内部气体的泄漏量达到警戒值(0.200.23MPa)时，操作机构能够实现自动

17、机械闭锁，无论是手动还是自动均不能分、合开关,同时可以发出电气闭锁信号，并在机构箱的下方有红色指针指示。装置特点（比气压表更优良）：l 减少了漏气环节；l 全部密封在SF6气体中，避免了受到腐蚀；l 可靠性更高。l 压力开关动作，给出电气的信号。l 低气压报警指针为红色，表面涂覆荧光漆，便于夜间或远处观察。防爆泄压装置c）防爆泄压装置当产品内部发生异常燃弧故障时，为防止壳体因气压过高而爆裂，在产品的端盖中安装了专用的防暴泄压装置，确保了产品安装现场周围设备和人员的安全。8）高度智能化，使用方便a) 该产品控制器所采用的电气元件全部采用工业级产品，性能可靠，寿命长,且均能够满足高寒条件（-40+

18、70）下的安全使用要求。b）该产品带有就地遥控器，可以就地通过遥控器对开关实施操作，免除了蹬杆的麻烦，减轻工作人员的工作量，缩短工作时间。遥控有效距离不大于50m。c) 该产品具有PDA（掌上电脑）和GSM/GPRS无线通讯功能，可以远程进行分合闸、保护定值修改、故障记录查询、状态查询等操作，具有越限/故障主动上报、召唤上报、自我诊断、负荷管理等功能，与配套的后台系统一起，可以实现配网系统信息的 “透明化管理”。4 配网典型示范工程我公司在陕西杨凌、河南濮阳、河南舞阳等地均有业绩，以杨凌为例进行说明。从2010年9月份开始在杨凌供电分局13条10kV架空线路安装OFG型智能分界开关共计40台。经过一段时间运行，效果明显。具体安装实例见下图。案例一：2010年11月22日17时21分，10kV新杨3线太子藏支线OFG型智能分界开关零序跳闸，I0=20.9A,U0=3067V，系统后台及运行人员收到短信报警后，迅速赶到故障支线巡视发现西宝高速施工现场施工车辆挂断导线，导致该支线发生接地故障，SOG开关准确发现接地并跳闸，避免了变电站拉合试验及新杨3线全线停电，减小了故障停电范围。案例二：2010年12月9日19时29分，10kV泉凌2线降帐支线（用户线路）OFG型智能分界开关过流跳闸，IA=1146A,IB=1110A，IC=102A,系统后台及运行人员收到短信