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对10kV“三供一备”接线的馈线自动化方案探讨
第25卷第1期
2008年2月供用电47
对10kV”三供一备”接线的馈线自动化方案探讨
陈新
(深圳供电局,广东深圳518001)
摘要:
根据深圳特区10kV电缆网络多采用”三供一备”接线的实际情况,结合该接线的特点,初步提出一
种自动化方案供探讨.介绍了”三供一备”接线方式及相应的配电自动化方案.具体阐述了其馈线自动化方
案.该自动化方案实施后,可基本实现不间断向用户供电,并可节约投资.
关键词-环网供电;环网开关柜;配电自动化
中图分类号-TM727.2;TM727.4文献标识码:
B文章编号:
1006—6357(2008)01—0047—03
在2o世纪8o年代后期,为适应深圳特区建
设与发展,深圳配电网开始逐步采用环网开关柜
电缆环网供电.从2o世纪9o年代开始,为进一
步提高供电可靠性,将电缆环网由开环向闭环供
电发展,为减少安装变电所1OkV出线开关柜的
数量,提高电缆及设备利用率,根据”N一1”原则,
率先在全国推出了”M供一备”(N—M+1)的接
线方式.深圳供电局结合深圳特区的特点,优先
采用了”三供一备”(M--3)的接线方式.
l”三供一备”接线
1.1接线原理
“三供一备”接线示意图如图1所示.从图1
可看出,w1,W2,W3分别为由向用户供电的环
网开关柜构成的电缆环网回路(可满负荷)与同一
个不接任何用户的四进线单元环网柜(备用电源
柜)各通过3回空载电缆线路连接在一起,形成一
组闭环网络.其中w1,W2,W3和w备4条电缆
线路的电源可取自不同变电所或同变电所的不同
主变压器或lOkV母线.例如图1中,w1,W2,
W3分别由A变电所的I,Ⅱ和Ⅲ段lOkV母线
供电,w备则由距末端用户较近的B变电所供电,
作为前3条线路的公共备用电源.
正常运行时,断路器QF1,QF2,QF3均合闸
供电,电缆线路w1,W2,W3所供电的各用户环
网柜的环进,环出两负荷开关均为合闸状态,由其
所接主供线路供电(如图1中,线路w1的负荷开
关1~8均为合闸状态,断路器QF1合闸,线路
w1由A变电所I段母线供电).备用电源的负
荷开关9~12均为分闸状态.B变电所出线断路
器QF备为分闸的冷备用状态(也可处于合闸的
量
abcd备用电源柜
图1”三供一备”接线示意图
热备用状态).
当Wl~W3中任何一条线路主供电源计划停
电时,通过倒闸操作,合上备用电源柜所接的相应
停电线路的单元负荷开关,转由B变电所供电.
故障时,例如w1的用户环网柜b与C间电
缆在k点接地时,QF1跳闸(大电流接地系统).
手动操作将故障点两端负荷开关4和5断开后,
合上备用电源柜的9和12,再将QF1和QF备合闸,
w1向a,b环网柜供电,w备向c,d环网柜供电.
因4条线路电源取自变电所不同的lOkV母
线,同时停电几率极小,故用一条空载线路(w备)
作为3条供电线路(Wl,W2,W3)的公共备用电
源而实现闭环,提高了供电可靠性.
1.2接线优缺点分析
为提高供电可靠性,一条独立的电缆环路在
由开环向闭环转变时,需变电所再提供一个1O
kV出线柜,电缆利用率也降低一半.为缓解这
一
矛盾,故研发了”三供一备”接线.
48供用电2008年第1期
从图1可看出,此接线实为3条闭式环网回
路的组合(仅占用变电所4个l0kV出线柜),比
3条独立的闭式环网回路(共需要6个出线柜)节
省两个出线柜,线路电缆利用率由50(需6条
电缆供同样负荷)提高到75(需4条电缆供3
条线路上的全部负荷).为配电网建设与改造节
省了大量的投资.另外,从运行方式上看,供电也
更加灵活.所以该接线在深圳供电局得到了广泛
应用,并逐步推广到全国各兄弟局.
虽然采用了”i供一备”接线,供电可靠性大
大提高了,但线路故障时需要查找故障点,去用户
配电室进行倒闸操作,有时仍需停电数小时.因
此,要真正做到对故障线路用户不问断供电,必须
实施配电网自动化.
2l0kV配电自动化的概念
10kV配电自动化是指利用现代通信和计算
机技术,对电网在线运行设备进行远方监视和控
制的网络系统.主要包括配电管理系统自动化
(DMS),变电所自动化(SA),馈线自动化(FA),
用户(需方管理)自动化(DSM)4个方面的内容.
配电管理系统(DMS主站)是整个配电自动
化系统的监观,控制和管理中心,配有对整个配电
系统进行实时监控的SCADA系统和一些其他控
制管理系统,地理信息系统等.
碛线自动化是指变电所10kV出线柜到用
户设备之间的l0kV线路自动化.主要功能有:
①数据采集与监控(SCADA)即远动功能(遥信,
遥控,遥测三遥功能);②故障定位隔离及自动恢
复供电;③无功补偿电容器组的自动投切控制.
变电所自动化可以是一个独立自动化系统,
也町上与控制中心或DMS系统通信,下与馈线
自动化系统相联,成为酉己电系统的二级主站.
3馈线自动化
馈线自功化主要分为一次设备,控制箱,通
信,FA控制(二级)主站及SCAD/\/DMS配电管
理系统(一级)主站等个层次.
3.1一次设备
深圳供电局10kV电缆线路的主要设备有:
l0
kV电缆,10kV环网柜,lOkV电缆分接箱,箱式变
电站等.后两项主要应用在架空线改造为电缆线
路中,”三供一备”接线主要应用前两项设备.
3.1.110kV电缆
因深圳供电局以前10kV系统采用中性点
不接地方式,故从那时起l0kV电缆主要采用
YJV22—8.7/15kV一3×300mm电缆.现改为中
性点经中值电阻接地方式,单相接地故障时,断路
器跳闸不再带电运行,故对绝缘电压等级要求降
低,所以原l0kV电缆满足要求,无须更换.
3.1.210kV环网开关柜
深圳供电局率先在我国的10kV系统中采
用了电缆环网供电,当时环网柜尚无国内产品,全
部采用进口设备,这些设备按IEC标准,热稳定
电流标定为20kA(2s).后来国产产品出现,为
满足本局要求,生产出25kA(2S)的产品,且新上
用户设备又按本局要求,环网柜的负荷开关都安
装有电动操作机构,并加装了零序电流互感器.
由于本局部分变电所的10kV母线短路容量已
经超过20kA,所以除少部分满足不了容量要求
的环网柜需要更换外,大多环网柜能满足要求,不
必更换.但无电动操作机构的环网柜需加装电动
操作机构和零序电流互感器.考虑到整个配电自
动化要求,还需加装检测相问故障的两相电流互
感器或电流传感器,其变比为600/5A(或600/1
A),另外需安装电压互感器(采用V/V连接方式
即可).若在环网柜内安装困难,也可采用电压传
感器替代,变比为1ooo/10V.近两年来,由于深
圳供电局对用户由低压侧计量改为高压侧计量,
l0kV环网柜需新增加计量单元柜,因此上述二
次设备的安装空间也较充裕.
3.2控制箱
控制箱使环网柜负荷开关与SADA监控系统
的连接成为可能.控制箱可参照环网柜尺寸配套安
装在环网柜一边.控制箱内应装有以下主设备.
1)馈线远方终端(FTU或FA—RTU).它与
传统的调度自动化中的RTU有所不同,它能够
测量与记录故障电流幅值与方向;能够对操作电
源及开关进行监控.对于”三供一备”接线故障定
位,切除及恢复供电的最简单方式,仅需监测用户
环网柜环进,环出两单元及备用电源环网柜四进
线单元的零序电流值,即可满足要求.
2)监控设备.用户环网柜负荷开关应安装
有电动操作机构,并设有防止误操作的电气连锁
2008年第1期供用电49
功能,可以实现远方遥控,根据指令按时间顺序选
择性地操作,及时排除故障,控制电动操作机构自
动切换进线电源,有选择性地分合闸.
3)不间断供电备用电源.为保证电网断电
时,在几小时内仍可不间断地对负荷开关操作机
构及监控装置,开关接口及数据传输等二次电子
设备供电,控制箱内应装蓄电池直流电源作为备
用电源.平时由电压互感器二次侧对其充电.
4)通信终端.箱内应装有光纤通信的通信
接口等通信单元.
3.3故障隔离及恢复供电
图2为电缆线路Wl故障及恢复供电的示意
图.现以图2”三供一备”接线中的一回电缆线路
故障为例来说明故障处理的过程.
图2线路Wl故障及恢复供电示意图
正常运行时,Wl的各负荷开关分合状况同
本文1.1所述.
当线路k点发生接地故障时,A变电所出线
断路器QF1跳闸后闭锁(不设重合闸),FA控制
主站通过各FTU发出的信息可判断出故障点.
因此时a,b两环网柜FTU可检测到故障电流,
而C,d两环网柜检测不到,由此可确定故障区段
在b,c之间.然后自动断开故障段两端的负荷开
关4和5,合上备用电源柜的负荷开关9,12.最
后,A变电所的断路器QF1合闸,恢复对a,b两
环网柜供电;B变电所断路器QF备合闸(冷备用
状态时),C,d两环网柜改由B变电所供电.这
样,故障线路用户停电时间可由以前的几小时缩
短至60S,基本实现了不间断向用户供电.
3.4通信方式
由于深圳特区内高层建筑很多,所以不适宜
采用无线电通信.根据市政电缆沟分布较广的特
点,建议采用光纤通信,光缆与电缆沟同沟铺设.
3.5FA馈线自动化控制主站
FA主站与FTU通信,完成故障点定位,自
动隔离,恢复供电,SCADA监控等自动化功能.
鉴于深圳市区变电所较多,分布较广且已有变电
所自动化系统和调度SCADA主站系统的现状,
可在就近的变电所设置FA主站作为二级主站,
与变电所自动化配合以节省投资.
4结语
本文介绍了”三供一备”电缆网络馈线自动化
方案,具体实施还需要进行方案确定,FTU等设
备的选择,经济技术比较等,还有大量工作要做.
以下以FTU控制箱的配置为例,予以简略说明.
深圳配电网每个电缆环网回路是按配电变压
器总容量为10000kVA来组网的,由于每个用
户环网柜所带的配电变压器容量不同,所以每个
回路环接的用户环网柜数量亦不相同,少则二三
组,多则十几组.为节省投资,对一些配电容量较
小,且负荷性质并不重要的用户环网柜,可不单独
设置FTU.而是将附近二三个相邻用户环网柜
共用一个FTU控制箱,并根据两侧电缆长度及
安全运行状态合理地确定FTU安装点.这样,
当该区段发生故障被隔离时,在具体故障点确定
后,可手动恢复未装FTU的非故障用户环网柜
的供电.建议每个FTU控制箱的配电总容量不
宜小于2000kVA.不装FTU的环网柜也不必
要装电动操作机构和电流及电压互感器等.另
外,当发生两相故障或单相接地故障时,从故障隔
离及恢复供电功能考虑,FTU处的环网柜只需安
装零序电流互感器及电动操作机构即可完成此项
功能.
由于馈线自动化在深圳供电局仍处在起步阶
段,尤其”三供一备”接线的馈线自动化更无成熟
经验可借鉴.大面积推广馈线自动化还要有个
过程.
收稿日期:
2007年8月
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