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  • 基于5G或光纖通信技術的配電線路故障快速自愈解決方案

    一、建設目標

    采用5G或光纖通信技術,通過配電終端的邊緣計算能力進行分布式控制,利用差動保護技術快速切除各種線路故障,恢復非故障線路區段的供電,消除導線墜地、導線碰樹與故障電弧引起的人身與財產安全隱患,提高供電可靠性,減少故障引起的電壓暫降的危害。

    (1)記錄、分析瞬時性故障與潛伏故障數據,實現配電線路絕緣的在線監測與預警。

    (2)實現故障測距,加快故障查找與修復速度。

    (3)采用基于語義分析和就地量測量分析的故障自愈控制算法,實現控制過程的本質網絡安全。

    二、系統結構及其主要設備

    系統由PZK-58系列分布式配電終端與相應的通信網絡(5G或光纖通信)構成。

    圖片1.png


    分布式配電終端安裝在環網柜間隔內,實現運行監控、分布式電流差動保護、單相接地故障定位、故障測距、潛伏性故障檢測。

    三、主要功能

    在傳統配電終端三遙功能基礎上,擴展分布式電流差動保護、過流保護、接地故障保護以及自適應故障恢復邊緣計算功能。

    1.配電自動化功能

    實現常規配電自動化功能。

    2.過流保護功能

    三段式電流保護功能。

    3.分布式差動保護功能

    具備10kV主干線路區段差動保護、母線差動保護功能,實現配電線路故障區段的快速定位與隔離;以此為基礎實現非故障區段快速供電恢復。

    4.接地故障保護功能

    (1)小電流接地故障保護

    利用零序電壓與零序電流檢測接地故障方向;利用方向縱聯原理實現主干線路(含母線)接地故障保護與非故障區段供電恢復;利用多級暫態方向原理實現環網柜出線(含級聯環網柜)、用戶線路接地故障自動就近隔離。

    (2)小電阻接地故障保護

    同相間短路故障差動保護。

    (3)靈活接地方式接地故障保護

    綜合利用諧振接地和小電阻接地系統的接地故障保護算法,在系統發生接地故障后,投入小電阻之前,采用暫態功率方向法進行分布式故障定位,但不進行隔離操作;等投入小電阻之后,利用零序電流差動保護切除故障并進一步隔離故障區段,當高阻接地故障零序電流差動保護不能正常動作時,利用投入小電阻之前的定位結果結合零序電流綜合隔離故障區段。

    5.故障測距功能

    利用短路與接地故障區段首端電壓、電流測量數據與末端電壓測量數據,識別故障區段首端與故障點之間的線路區段阻抗,進而測量故障距離。

    6.潛伏性故障檢測功能

    通過高速采集暫態信號檢測潛伏性故障,實現線路在線絕緣監測。

    四、技術特點

    1.配電終端互聯互通

    遵循IEC 61850標準,基于5G無線或光纖通信技術,實現分布式配電終端之間的互通互聯,為配電線路快速故障自愈提供通信支撐。

    2.配電終端功能拓展

    在傳統三遙功能基礎上,擴展差動保護、過流保護、接地故障保護、自適應故障恢復邊緣計算功能。

    3.差動保護同步方式技術突破

    ?“基于故障發生時刻的時間同步方法”解決常規差動保護數據同步的難題,將縱差保護原理的絕對選擇性和優良的保護性能應用到配電網,實現配網故障區段的快速定位與隔離。

    4.自適應分布式故障恢復

    采用分布式故障恢復模式,分布式配電終端具備網絡局部拓撲結構自動識別與存儲能力、備用容量和待恢復負荷實時計算能力,實現在不依賴主站的前提下,借助智能配電終端相互間的信息交互實現500ms內快速供電恢復。

    5.網絡安全嚴格保障

    終端根據就地測量數據與來自相鄰終端的測量與控制數據進線自我決策,就地控制開關的分合,避免直接傳輸遙控操作數據,提高抵御外部攻擊的能力。采用基于就地測量數據的開關操作閉鎖或允許措施,實現開關操作的本質網絡安全。

    五、設備安裝方案

    環網柜各間隔安裝分布式配電終端。

    圖片2.png

    六、對一次設備的要求

    電纜環網柜進線與出線開關采用斷路器;進線與出線均配置A、B、C相電流互感器與零序電流互感器。母線配置三相五柱電壓互感器提供終端裝置工作電源與電壓測量信號、零序電壓測量信號。

    環網柜斷路器電動操動機構,能夠快速動作切除故障,分閘動作時間小于40ms。

    七、關鍵技術指標

    以分布式配電終端之間對等通信為基礎實現的上述故障定位、隔離及恢復方案,所能達到的關鍵技術指標如下:

    q?短路故障切除時間小于150ms。

    q?非故障區段供電恢復時間小于500ms。

    q?小電流接地保護耐過渡電阻能力不低于2kΩ。

    q?小電阻接地保護耐過渡電阻能力不低于1kΩ。

    q?故障測距誤差:小于100米(線路長度1km以內);小于10%(線路總長大于1km時)。

    q?潛伏性故障捕捉成功率:大于99%。

    q?5G通信方式的差動保護端對端通信延時平均值不大于8.5ms,差動保護動作時間平均小于50ms。

    圖片3.png


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