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基于61850的分布式保護智能FTU及FA方案
來源:本站    日期:2017/10/13    【關閉】

1、常規FA存在的問題

常規型FA技術,不管是集中型FA,還是電壓時間型FA、電壓電流時間型FA和自適應綜合型FA等就地型FA技術,有一個共同的缺陷:當故障發生時,變電站出線開關跳閘,造成整條線路停電。對于就地型FA,還需要在變電站出線斷路器設置一次到三次的重合閘功能,故障隔離和供電恢復過程中,對線路造成多次沖擊,非故障路徑的用戶也會感受多次停復電。

常規型FA技術還有更致命的問題:對于多聯絡線路,當運行方式改變后,為確保饋線自動化正確動作,需對保護定值進行調整,尤其對于多分支且分支上還有分段器的線路保護定值調整極為復雜。更進一步,對于分布式電源接入環境下的配電網,傳統保護會因為DG的注入而失效或者不靈敏,或者說保護定值的調整變得不可能。一定意義上,每一個分布式電源和原來的單輻射型網絡,已經組成了一個微型的配電環網結構。大量分布式電源的接入,比之于常規意義的雙側電源供電的配電環網結構,它是一個更加復雜的網狀形多環網結構的配電網絡。環網結構和分布式電源接入環境下的保護和配電自動化,需要考慮潮流和故障電流的雙向性,以及不同方向下故障電流大小的不同和對應保護定值的不同。由于傳統的保護配置和常規型FA已經不能滿足要求。

Enet270為能聯電氣最新推出的基于61850/Goose的新一代分布式保護智能FTU,基于Enet270可以實現智能分布式主動配電網FA方案,該方案解決了環網結構和分布式電源接入環境下的保護配合問題,對應的饋線自動化能迅速定位和隔離故障,還避免了常規型FA會造成全線路停電和多次重合給線路造成沖擊的問題。


2、Enet270區域差動保護機制




1是分布能源接入環境下的配電線路的典型結構圖。引入區域差動保護技術之后,保護定值針對一個區域,根據基爾霍夫電流定律,針對一個區域ΣI=0,理論上,任何環境下的區域保護定值都是0。實際的保護定值應該是大于0的某一個值Id。這個Id和區域無關,只和ΣI中各個分量采樣和計算誤差有關。亦即,常規型FA技術中,保護定值調整困難和無法設置的問題在區域差動保護技術完全不存在了。

考慮圖2中的典型差動區域,可能故障點有三處。位置1發生故障時,K12速斷跳開,完成故障隔離。位置2發生故障時,k12過流但方向閉鎖不跳,k11過流速斷跳開,完成故障隔離。


位置3發生故障時,需要采用區域差動保護。由基爾霍夫電流定律可知,當線路正常時:

如果不滿足此式,說明存在故障點3,這時位置3相鄰區域的K1,K2,K11,K12跳閘,故障隔離。

由上可知,要完成區域差動保護需要區域相關節點共享電壓、電流值(有效值+相位)。因此,K1,K2,K11,K12相互間必須能實現對等通信,即任何一個開關能和相鄰所有開關通信,一方面把自己的信息發送給所有相鄰的其他開關,另一方面,任何一個開關能收到相鄰所有開關的信息。通過相互之間的協調,每一個開關均能判斷故障點是否在自己的動作區域內,若則啟動跳閘,否則不動作。如此,當故障發生時,能快速實現故障定位和故障隔離,同時對非故障區域不造成任何沖擊。


3、基于Enet270的智能分布式FA機制

智能分布式FA部署在圖1所示區域(分段開關+聯絡開關),具體過程如下:

1)如果線路發生故障,在故障點電源側配電終端檢測到故障信號,負荷側配電終端檢測不到故障。相鄰配電終端之間通過對等通信交換故障信息即可定位故障。

2)利用高速光纖以太網通信,采用IEC61850/GOOSE協議傳輸,在200ms內完成故障的定位隔離。智能分布式FA應能聯動故障相關節點動作。

3)聯絡開關發出合閘或閉鎖命令,實現全區域自動恢復供電。

4)相鄰下級開關拒動或者失靈應控制本開關立即跳閘

5)閉鎖功能的延時撤銷。

6)FA動作的同時啟動后備保護防拒動。

3描述了智能分布式FA機制的整個過程。



4、基于區域差動保護的FA技術的應用

基于區域差動保護的饋線自動化技術需要有終端之間對等通信的獨立光纖網絡,在此前提下適用于任何形式的配電一次網架結構,實現故障定位、故障隔離和非故障區域供電恢復的FA功能。

FA方案,要求所有開關配斷路器,具有保護跳閘功能。針對圖1的典型網絡,FTU應用描述如下:

(1) 變電站出線開關速斷保護時間整定為300ms~500ms,只有在區域差動的所有FTU處理失敗的情況下,變電站出線開關才動作。

(2) FTU具備區域差動保護功能,差動區域可配置,保護動作時間控制在150ms以內(含斷路器動作延時)。

(3) 饋線開關具備分布式智能自愈控制功能,可向相鄰開關發送、接收故障信息,開關拒動信息。動作時間控制在200ms以內。

(4) 分支線路配備帶方向閉鎖的速斷與過流保護。

(5) 保護動作時間必須保證當故障不在變電站出線開關與第一級分段開關之間時,出線開關不能跳閘(一般此時間為300~500ms)

(6) 故障點前側開關拒動時,要將故障點前側開關前一級開關跳開。

(7) 線路波動等異常情況不會引起開關誤動。

(8) 聯絡開關和分段開關可設,并具備相應合法性檢驗功能,確保聯絡開關必須處于分閘狀態。

(9) 開環配電網含恢復供電機制,聯絡開關收到相關信息后,確定合閘或分閘狀態。

(10) 可區分瞬時故障與永久故障(故障隔離恢復供電后的一次重合閘)。

(11) 失靈保護:配電站、聯絡開關內饋線開關失靈,應有相應保護措施。

(12) 當保護區域內的裝置通信異常或者裝置異常時,應閉鎖差動保護和分布式FA。

(13) 具備智能終端必備的測控功能、通信功能(含擴展GOOSE、SV)、對時功能、故障錄波功能、接地選線功能、HMI等。

(14) 應采用IEC61850建模,并映射到104、GOOSE、SV實現通信連接。

(15) 裝置應具備常規配電終端保護措施。



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