电压时间型自动化开关在配电网中的应用

电压时间型自动化开关在配电网中的应用

胡孟晋

贵州电网有限责任公司毕节供电局  贵州   毕节  551700

摘要：随着“碳达峰、碳中和”目标的提出，风电、光伏、氢能等清洁能源将得到大力推广。直流配电技术作为分布式电源接入的一种有效手段，由于其结构简单、损耗小、便于升级改造、能够实现清洁能源的高效利用等优点受到了国内外研究人员的广泛关注。本文对电压时间型自动化开关在配电网中的应用进行分析，以供参考。

关键词：电压自动化开关；配电网；应用

引言

电能损耗是指电能在传输和营销过程中从输电端口表至所有用电客户贸易终端贸易结算表之间的输电、变电和配电过程中所产生的损耗，是客观存在于电力系统的问题之一。迫于环境压力和能源短缺，如何减少电能损耗，建设低碳高效的智能电网已经是目前亟待解决的问题。以往配电网的技术降损重点聚焦设备节能选型、配电网架建设、台区大修技改等，取得较大突破，由原本的高耗能配电网改造升级为现阶段的低耗能配电网。

1概述

直流区域配电网作为直流配电网的一种拓扑结构，由于其简单可靠的特点被广泛应用在舰船、海岛等领域。所谓区域配电就是将配电范围分为多个区域，通过左右两条母线将其连接起来，每个分区的负载通过电力电子变换装置连接在左右母线上。直流区域配电网含有大量的电力电子元件，非线性化特点显著，大功率的电力电子装置易造成系统振荡。另外，直流区域配电网负荷波动较大，运行工况较多，多变流器间耦合机理复杂。直流区域配电网的这些特点给其稳定运行带来了非常大的挑战。直流配电网的稳定性分为小信号稳定和大信号稳定。小信号稳定分析方法有基于阻抗模型的阻抗分析法和基于状态空间模型的特征值分析法等。基于阻抗分析法提出了并联阻抗稳定性分析方法。推导了单母线直流电网系统的等效阻抗并分析了系统的稳定性，但未考虑双母线运行方式。基于特征值轨迹研究了不同网络架构下系统参数对直流微电网稳定性的影响。以上分析方法只适用于小扰动下的系统估计，实际运行中可能会遇到负荷突变、网络结构突变、故障等较大的扰动，这些都会使系统进入暂态响应阶段，小信号稳定性分析方法不再适用。

2电压－时间型馈线自动化分段开关

(1)“呼叫者闭合系统时间”(也称为“时间x”)是指处于制动状态的区段开关单向检测电话后，延迟至肺部的时间。打完电话后，如果压力在x期限内下降，则保持制动器并反向关闭。(2)关闭确认时间(也称为y时间)是指在断路器电气关闭后，如果该时间内没有压力，则启动自动制动功能，并直接关闭断路器。(3)“制动延迟时间”(也称为“z时间”)是指线路故障后到启动开关制动功能的延迟时间。

3故障模拟过程

3.1模拟分段开关C071与分段开关C072之间线路故障

实际操作逻辑:变电站a 1DL输出断路器快速触发，断路器C071和电压触发c0072在再次关闭延时后重叠，断路器C071在再次关闭延时后再次触发，断路器c771在出现故障时感到锁死1DL双重合，C071处于锁定状态，不再关闭；C010触发c0072后，侧电压关闭时间开始，调节时间结束后关闭，C072不再处于锁定状态，故障隔离和无故障区域结束，以便快速恢复。仿真验证过程如下所述。(1)检查C071型开关、c0072型开关、c0081型开关、C082型开关是否处于关闭位置、C010型触点开关是否处于关闭位置，检查是否正确安装了所有自动化终端，无报警锁定信号。(2)断开空口或门-刀a的连接，模拟变电站a的1DL触发，观察C071节开关和c0072节开关是否在压力下跳闸。(3)C071和c0072系列交换机正常启动后，关闭空口或门-刀a模拟a 1DL变电站的重新设置，c 071感觉左侧有延迟设置的压力。(4)C071系列开关关闭后，立即断开C071系列开关，模拟a 1DL变电站的重启，观察c 071系列开关是否立即重启。(5)关闭“空口或门-刀a”，模拟a 1DL变电站的双重合，观察C071分段开关是否立即关闭并保持子阀状态。(6)观察接触开关c1010是否在a侧压力损失时启动关闭同步，并在全时后关闭。(7)观察C072分段开关是否在接触开关c1010关闭后立即关闭并保持关闭状态。

3.2模拟A变电站失压，由B变电站带整条线路负荷

（1）检查C071型开关、c0072型开关、c0081型开关、C082型开关是否处于关闭位置、C010型触点开关是否处于关闭位置，检查是否正确安装了所有自动化终端，无报警锁定信号。(2)断开空口或门-刀a的连接，模拟变电站a的1DL触发，观察C071节开关和c0072节开关是否立即正确触发。(3)观察触头开关c1010是否连接到其自动化终端的建立时间。(4)观察C072分段开关是否在C010触头开关关闭后在其自动化终端安装时间过后接通。(5)观察C071分段开关是否在c0072分段开关关闭后立即关闭并保持关闭状态。根据上述方法，也可以模拟变电站b 2DL与变电站C081、变电站C081与变电站C082、变电站C082与接点开关C010之间的故障，以及变电站b的压力损失，不同于变电站b的检查。

4案例分析

如果退出断路器只重新关闭一次，则退出断路器CB1只重新关闭一次，下一级回路和相邻段断路器的X有效期将延长。在这种情况下，下一级电路和相邻柱的分段断路器的X有效期应遵循上一级断路器的额定工作顺序要求。这意味着“-0部分”图1中的断路器CB1假定只能重新关闭一次。位于柱的分段开关A中，那么将 X 时限设定为最大值 42 s，对于剩余的柱上分段开关 X 时限的设定就与前述设定方式一致即可。

图 1 出线断路器只投入一次重合闸

工作过程，①故障定位和隔离:当电路短路故障发生时，变电站输出开关(CB)将被检测和断开，区段开关(图2中的实线圆)为无压制动，延迟接通CB，如果是暂时故障在持续故障的情况下，分段开关一步步感应到电话，延时x小时(线路压力确认时间)，闭合线路变为故障段后，CB再次断开，故障点上游开关保持闭合线路，直至y小时闭锁，而故障点后开关感应到瞬时电话(不支持x小时)。②非电量恢复供电:电压时间馈线自动化可通过一次重合闸完成故障间隔隔离，然后变电所出线开关(CB)可配置为二次重合闸或调整为二次重合闸，若发生二次重合闸CB，可恢复故障点上部非电量段的供电。如果变电站插座开关(CB)不能再次配置和调整，可以增加变电站第一开关附近的呼叫延迟时间(x小时)，以避免闭合系统(例如21s ) CB的充电时间，然后通过第二闭合系统恢复故障点上游的故障段的电源对于具有触点转接功能的线路，可以结合触点开关(图2中的空圈)将非障碍段的电源恢复到故障点以下。接触开关的外观可以是手动、遥控(如果有遥控条件)或自动的。闭环自动延时系统的动作逻辑如下。当线路短路故障时，接触开关在一侧检测到压阻光，如果压下时间大于关闭接触开关至肺部之前的确认时间(XL)，接触开关将自动断开，实现负载转移，并恢复故障区域的电源。如果在XL时间内，电压损失侧线路再次供电，则接触开关不关闭，以避免立即故障。当线路是末端故障时，接触开关具有暂时的压力锁定功能，以保持制动模式，防止侧线断开。XL时间设置必须大于最大故障隔离时间，并且必须防止故障隔离和扩大停电范围。

图2　多分段单联络架空线路馈线终端布点示意图

结束语

为保证大规模光伏并网后的配电网电压在规定的范围内，提出了一种配电网电压主动调控策略，通过含光伏并网的配电网电压仿真实例的对比分析。结果表明：主动电压调控策略能根据负荷预测和光伏出力预测结果在电压越限前提前进行相应的调整，从而更好地保证电压在合格范围内，采用本策略调控后的电压越限程度是最小的，且优先采用常规无功补偿装置进行调压，可以更好地提高清洁光伏的利用效率。主动电压调控策略在含大规模光伏并网的配电网电压调控中能取得更好的优化结果，可为大规模光伏发电在配电网的并网及配电网的电压调控提供有效的参考和技术指导。

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