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配網(wǎng)死區(qū)故障分析及配網(wǎng)自動(dòng)化故障處理策略改進(jìn)

文檔作者：劉晟文檔來源：深圳供電局有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年03月31日
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維護(hù)維修
配網(wǎng)死區(qū)故障分析及配網(wǎng)自動(dòng)化故障處理策略改進(jìn)
劉 晟
(深圳供電局有限公司，深圳 518000)
[摘要] 闡述了配網(wǎng)死區(qū)故障導(dǎo)致未隔離故障對(duì)永久故障點(diǎn)再次送電情況，分析了故障特點(diǎn)、信號(hào)特征及故障處理模
式。在此基礎(chǔ)上提出了故障處理策略改進(jìn)建議，即調(diào)度進(jìn)行配網(wǎng)自動(dòng)化故障快速復(fù)電時(shí)，對(duì)環(huán)網(wǎng)柜電源側(cè)進(jìn)
線開關(guān)、環(huán)網(wǎng)柜負(fù)荷側(cè)出線開關(guān)的故障指示加以區(qū)分利用，確保徹底隔離故障，充分發(fā)揮配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)在
提高故障快速復(fù)電能力方面的重要作用。
關(guān)鍵詞 配網(wǎng)自動(dòng)化保護(hù)死區(qū)環(huán)網(wǎng)柜
中圖分類號(hào)TM762
0引言
對(duì)變電站、輸電線路死區(qū)故障，相關(guān)文獻(xiàn)已有較多分
析_1]。其實(shí)，配網(wǎng)也存在死區(qū)故障現(xiàn)象，當(dāng)配網(wǎng)線路發(fā)生
死區(qū)故障時(shí)，存在配網(wǎng)自動(dòng)化故障指示不能正確反映故障
實(shí)際位置的情況，和未隔離故障對(duì)永久故障點(diǎn)再次送電的
風(fēng)險(xiǎn)。本文針對(duì)一起配網(wǎng)“死區(qū)”故障事件，分析配網(wǎng)自
動(dòng)化保護(hù)動(dòng)作、信號(hào)上送情況及故障指示不正確原因，研
究此類故障的信號(hào)表征，并提出配網(wǎng)自動(dòng)化主站監(jiān)控式故
障處理模式下防范此類風(fēng)險(xiǎn)的策略優(yōu)化建議。
1故障概述
故障前運(yùn)行方式如圖1所示。甲變電站10kV母線接
地方式為經(jīng)接地變(小電阻)接地，1OkV甲乙線F15為甲
變電站10kV 1M上的饋線，10kV甲乙線主干線為純電纜
線路。彩岸戶內(nèi)三遙公用柜為1OkV甲乙線F15主干線上
第一級(jí)環(huán)網(wǎng)柜。柜內(nèi)母排上接有4個(gè)開關(guān)：#1開關(guān)為環(huán)
網(wǎng)柜進(jìn)線開關(guān)，#2開關(guān)為環(huán)網(wǎng)柜出線開關(guān)，#3、#4開
關(guān)直接接人配變。環(huán)網(wǎng)柜上所有開關(guān)均具備配網(wǎng)自動(dòng)化三
遙功能，具備短路電流／零序電流指示功能和遙控操作功
能。彩岸戶內(nèi)三遙公用柜上各開關(guān)零序TA均為穿心式，
安裝在環(huán)網(wǎng)柜底部開關(guān)后靠電纜外側(cè)。電纜頭位于開關(guān)與
零序TA之間。該地區(qū)新建配網(wǎng)及改造后的開關(guān)柜均采用
這種零序TA安裝方式。
圖1 故障前運(yùn)行方式圖
某日14：20， 甲變電站1okV甲乙線F15跳閘，重合
收稿日期l 2016—09—18
閘不成功，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)顯示故障線路第一級(jí)環(huán)網(wǎng)柜彩
岸戶內(nèi)三遙公用柜#l開關(guān)有零序電流指示，線路上其它
三遙開關(guān)均無故障指示；2min后，遙控?cái)嚅_有故障電流指
示的彩岸戶內(nèi)三遙公用柜#1開關(guān)，操作成功；lmin后，
遙控合上10kV甲乙線F15站內(nèi)開關(guān)后，站內(nèi)開關(guān)再次跳
閘；28min后，搶修人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)彩岸戶內(nèi)三遙公
用柜#1開關(guān)電纜終端頭爆炸。經(jīng)確認(rèn)，故障點(diǎn)為彩岸戶
內(nèi)三遙公用柜#1開關(guān)電纜終端頭處，如圖2所示。
彩岸戶內(nèi)三遙公用柜
圖2 故障時(shí)的系統(tǒng)圖
2故障特點(diǎn)及故障處理模式分析
2．1復(fù)電不成功原因
配網(wǎng)自動(dòng)化顯示彩岸戶內(nèi)三遙公用柜#1開關(guān)有零序
電流流過，實(shí)際故障點(diǎn)位于彩岸戶內(nèi)三遙公用柜#1開關(guān)
零序TA后端與#1開關(guān)前端之間的保護(hù)“死區(qū)”。按反
饋信號(hào)遙控?cái)嚅_彩岸戶內(nèi)三遙公用柜#1開關(guān)后，未能隔
離故障。合上站內(nèi)開關(guān)后，對(duì)故障點(diǎn)再次送電，站內(nèi)開關(guān)
再次跳閘。
2．2該地區(qū)配網(wǎng)自動(dòng)化故障處理模式
該地區(qū)配網(wǎng)自動(dòng)化故障處理模式為主站監(jiān)控式l2]故障
處理模式，配網(wǎng)自動(dòng)化改造線路發(fā)生故障時(shí)的處理過程
如下。
(1)發(fā)生短路故障：配網(wǎng)1OkV短路故障引起站內(nèi)開關(guān)
跳閘—— 環(huán)網(wǎng)柜開關(guān)零序TA檢測(cè)到故障電流——配網(wǎng)自
動(dòng)化系統(tǒng)上相應(yīng)開關(guān)閃爍指示故障——遙控?cái)嚅_線路最末
2016f 12(A)期f 65
難-TY 郅 1
端檢測(cè)到故障電流的環(huán)網(wǎng)柜開關(guān)一一遙控合上站內(nèi)開關(guān)對(duì)
隔離故障的開關(guān)前段送電。
(2)發(fā)生接地故障：配網(wǎng)1OkV接地故障引起站內(nèi)開關(guān)
跳閘—— 環(huán)網(wǎng)柜開關(guān)零序TA檢測(cè)到故障零序電流一配
網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)上相應(yīng)開關(guān)閃爍指示故障一一遙控?cái)嚅_線路
最末端檢測(cè)到故障電流的環(huán)網(wǎng)柜開關(guān)一遙控合上站內(nèi)開
關(guān)對(duì)隔離故障的開關(guān)前段送電。
根據(jù)上述分析，無論配網(wǎng)線路發(fā)生短路故障還是接地
故障，在當(dāng)前配網(wǎng)自動(dòng)化故障處理復(fù)電模式下，當(dāng)故障點(diǎn)
位于TA后端與開關(guān)前端之間的保護(hù)“死區(qū)”時(shí)，基于故
障位置的特殊性，按照配網(wǎng)自動(dòng)化信號(hào)指示操作后無法正
確隔離故障，存在對(duì)故障點(diǎn)再次送電的風(fēng)險(xiǎn)。
3死區(qū)故障時(shí)配網(wǎng)自動(dòng)化信號(hào)特征及故障處理
策略分析
假設(shè)環(huán)網(wǎng)柜A、環(huán)網(wǎng)柜B上的開關(guān)均具備配網(wǎng)自動(dòng)化
三遙功能，配網(wǎng)自動(dòng)化信號(hào)特征及故障處理策略分析如
下。
(1)非死區(qū)故障，如圖3所示。故障位置：故障點(diǎn)位
于B環(huán)網(wǎng)柜#2開關(guān)、TA之后。信號(hào)特征：A環(huán)網(wǎng)柜#1
開關(guān)、#2開關(guān)及B環(huán)網(wǎng)柜#1開關(guān)、#2開關(guān)有故障指
示。處理策略：根據(jù)故障指示，斷開B環(huán)網(wǎng)柜#2開關(guān)，
隔離故障，再合上站內(nèi)開關(guān)，送電成功。
B環(huán)網(wǎng)柜
圖3 非死區(qū)故障圖
(2)環(huán)網(wǎng)柜出線發(fā)生死區(qū)故障，如圖4所示。故障位
置：故障點(diǎn)位于B環(huán)網(wǎng)柜#2開關(guān)后，B環(huán)網(wǎng)柜#2開關(guān)
TA前。信號(hào)特征：A環(huán)網(wǎng)柜#1開關(guān)、#2開關(guān)及B環(huán)網(wǎng)
柜#1開關(guān)有故障指示；B環(huán)網(wǎng)柜#2開關(guān)TA無故障電流
流過，故無故障指示。處理策略：一是根據(jù)故障指示，斷
開B環(huán)網(wǎng)柜#1開關(guān)，隔離故障，再合上站內(nèi)開關(guān)，送電
成功；二是僅看出線開關(guān)故障指示，斷開A環(huán)網(wǎng)柜#2開
關(guān)，隔離故障，再合上站內(nèi)開關(guān)，送電成功。
A環(huán)網(wǎng)柜 B環(huán)網(wǎng)柜
圖4 環(huán)網(wǎng)柜出線發(fā)生死區(qū)故障
(3)環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)線發(fā)生死區(qū)故障，如圖5所示。故障位
66 l WWW．chinaet．net l中國(guó)電工網(wǎng)
置：故障點(diǎn)位于B環(huán)網(wǎng)柜#1開關(guān)TA后，B環(huán)網(wǎng)柜#1
開關(guān)前。信號(hào)特征：A環(huán)網(wǎng)柜#1開關(guān)、#2開關(guān)有故障
指示；B環(huán)網(wǎng)柜#1開關(guān)TA有故障電流流過，有故障指
示。處理策略：一是根據(jù)故障指示斷開B環(huán)網(wǎng)柜#1開
關(guān)，未隔離故障；合上站內(nèi)開關(guān)，送電不成功；二是僅看
出線開關(guān)故障指示，斷開A環(huán)網(wǎng)柜#2開關(guān)，隔離故障，
再合上站內(nèi)開關(guān)，送電成功。
A環(huán)網(wǎng)柜 B環(huán)網(wǎng)柜
圖5 環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)線發(fā)生死區(qū)故障
綜上所述，若不區(qū)分環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)線、出線故障，當(dāng)配電
線路環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)線發(fā)生死區(qū)故障時(shí)，即使信號(hào)正常上送，根
據(jù)故障指示操作依然無法正確隔離故障，存在再次送電于
永久故障的風(fēng)險(xiǎn)。若僅以環(huán)網(wǎng)柜出線故障指示為故障判
據(jù)，當(dāng)發(fā)生死區(qū)故障時(shí)，如果信號(hào)正常上送，根據(jù)故障指
示操作斷開相應(yīng)開關(guān)就確保故障點(diǎn)已被隔離。
4 改進(jìn)建議
基于以上分析，考慮死區(qū)故障情況下，對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化
故障處理策略提出以下改進(jìn)建議。
(1)通過配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行快速復(fù)電時(shí)，應(yīng)先對(duì)環(huán)
網(wǎng)柜的來電側(cè)和負(fù)荷側(cè)進(jìn)行判斷，以環(huán)網(wǎng)柜負(fù)荷側(cè)出線開
關(guān)故障指示作為故障范圍判斷依據(jù)。環(huán)網(wǎng)柜來電側(cè)進(jìn)線開
關(guān)故障指示不作為調(diào)度故障范圍判斷依據(jù)，但可為現(xiàn)場(chǎng)縮
小故障排查范圍、提高故障定位效率提供參考。
(2)當(dāng)線路跳閘，配網(wǎng)自動(dòng)化有故障電流指示，且最
末端檢測(cè)到故障電流的開關(guān)為環(huán)網(wǎng)柜負(fù)荷側(cè)出線開關(guān)時(shí)，
可斷開該開關(guān)后，對(duì)站內(nèi)開關(guān)進(jìn)行送電。
(3)當(dāng)線路跳閘， 配網(wǎng)自動(dòng)化有故障電流指示， 且最
末端檢測(cè)到故障電流的開關(guān)為環(huán)網(wǎng)柜來電側(cè)進(jìn)線開關(guān)時(shí)，
存在故障位于該開關(guān)保護(hù)死區(qū)并影響正確隔離故障的風(fēng)
險(xiǎn)，可斷開該開關(guān)上一級(jí)環(huán)網(wǎng)柜的出線開關(guān)，對(duì)站內(nèi)開關(guān)
進(jìn)行送電。
(4)在完善后續(xù)配網(wǎng)自動(dòng)化應(yīng)用時(shí)，可結(jié)合本地區(qū)情
況將該項(xiàng)判據(jù)固化人系統(tǒng)，用于風(fēng)險(xiǎn)提示或完善配網(wǎng)自動(dòng)
化故障處理策略。
5結(jié)束語
本文針對(duì)配網(wǎng)死區(qū)故障，分析了故障特點(diǎn)及配網(wǎng)自動(dòng)
化信號(hào)表征，并提出了故障處理策略的改進(jìn)建議。本文提
出的策略主要基于所在地區(qū)配網(wǎng)的以下特點(diǎn)。
(下轉(zhuǎn)第71頁)
維護(hù)維修
(7)14：19：24，熄弧角)，減小，導(dǎo)致?lián)Q流器消耗的無
功減少，換流站與交流系統(tǒng)之間的無功交換量Q 繼續(xù)下
降。當(dāng)無功交換量Q 低于一100Mvar時(shí)，達(dá)到無功控制
退出交流濾波器的定值，退出1組交流濾波器284。退出
1組交流濾波器后，無功交換量Q ?；厣涣髂妇€電壓
U 有所下降。
(8)14：19：45， 調(diào)度臨時(shí)調(diào)整直流輸送功率至
1 800MW，相應(yīng)換流器消耗的無功也開始增加，換流站與
交流系統(tǒng)之間的無功交換量Q 繼續(xù)上升，當(dāng)?shù)竭_(dá)最高功
率時(shí)，無功交換量Q 也達(dá)到了60Mvar的高值。
(9)14：21：31，直流輸送功率到達(dá)1 800MW后，交流
濾波器只投入了9組，不滿足絕對(duì)最小濾波器的條件(投
入10組交流濾波器)。但此時(shí)距上組交流濾波器284退出
不足10min，交流濾波器仍在放電中，不滿足投入的條
件，即已無交流濾波器可用。
(10)14：22：01，在直流功率1 8OOMw 的條件下，絕
對(duì)最小濾波器條件和Q control條件均不滿足，但絕對(duì)最
小濾波器條件優(yōu)先級(jí)要高于Q control條件， 故由絕對(duì)最
小濾波器條件執(zhí)行降功率命令，以滿足絕對(duì)最小濾波器的
條件。
2．4 交流濾波器頻繁投切原因
通過以上分析，本文得出的交流濾波器異常頻繁投退
原因如下。
(1)特殊工況下，交流母線電壓波動(dòng)將導(dǎo)致?lián)Q流器熄
弧角變化，從而引起換流器消耗的無功發(fā)生變化。當(dāng)換流
站與交流系統(tǒng)之間的無功交換量Q 達(dá)到無功控制設(shè)定的
交換上、下限時(shí)，就會(huì)發(fā)生交流濾波器的投退，即使此時(shí)
沒有直流功率調(diào)整。
(2)特定工況下，換流器熄弧角越限時(shí)，換流變分接
頭連續(xù)調(diào)整兩檔，導(dǎo)致熄弧角變化較大，換流器消耗的無
功變化劇烈。
(3)特定直流功率值下，交流濾波器提供的無功功率
處于臨界值，換流器消耗的無功功率一有較大變化，無功
交換量Q 就會(huì)越限，導(dǎo)致交流濾波器的投退。
(4)換流站與交流系統(tǒng)之間的無功交換量Q 設(shè)定偏
小，當(dāng)熄弧角發(fā)生較大變化與交流濾波器的投退同時(shí)出現(xiàn)
時(shí)，無功變化超過無功交換量的上下限差值，將導(dǎo)致交流
濾波器頻繁投退。
3交流濾波器頻繁投切改進(jìn)措施
交流濾波器的頻繁投退給直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)維工作帶
來以下問題。
(1)交流濾波器頻繁投退將嚴(yán)重影響斷路器的電壽命
和機(jī)械壽命，縮短斷路器檢修周期，提高運(yùn)維成本。
(2)電容器投入瞬間會(huì)產(chǎn)生較大涌流，合閘瞬間的過
電壓沖擊會(huì)使電容器內(nèi)固體和液體介質(zhì)產(chǎn)生局部過熱及局
部放電，合閘涌流過大將會(huì)對(duì)濾波器設(shè)備造成嚴(yán)重沖擊，
甚至容易造成電容器的損壞。較頻繁的投切和過大的合閘
涌流都會(huì)嚴(yán)重影響電容器的壽命 ]。
(3)交流濾波器退出后設(shè)定有10min的放電時(shí)間，放
電期間交流濾波器不可重新投入運(yùn)行，導(dǎo)致可用交流濾波
器數(shù)量下降，可能會(huì)對(duì)直流輸送功率產(chǎn)生限制。
為了避免出現(xiàn)交流濾波器頻繁投退甚至導(dǎo)致直流限功
率情況的出現(xiàn)，可采取以下措施。
(1)建議調(diào)度下發(fā)直流功率調(diào)整計(jì)劃曲線時(shí)，應(yīng)避免
長(zhǎng)時(shí)間保持在易發(fā)生交流濾波器頻繁投退的功率點(diǎn)，同時(shí)
避免出現(xiàn)V字型功率曲線。
(2)發(fā)生濾波器頻繁投退時(shí)，建議調(diào)度調(diào)整功率曲
線，適當(dāng)小幅升降直流輸送功率。
(3)濾波器頻繁投退時(shí)，將無功控制模式由自動(dòng)控制
臨時(shí)改為手動(dòng)控制，通過人工控制交流濾波器的投退。
(4)適當(dāng)增加無功交換量Q 的上、下限差值。
(5)將換流變分接頭控制方式由定角度控制改為定電
壓控制，以消除交流濾波器的頻繁投切現(xiàn)象 。
參考文獻(xiàn)
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析[J]．電網(wǎng)技術(shù)，2005，29(4)：1-3
(上接第66頁)
(1)所在地區(qū)配網(wǎng)線路的電纜化率高，經(jīng)受故障電流沖
擊能力較弱，再次送電可能對(duì)設(shè)備、用戶造成較大沖擊。
(2)該地區(qū)同批配網(wǎng)自動(dòng)化環(huán)網(wǎng)柜TA或零序TA安裝
位置與本文情況類似，均存在死區(qū)的情況。
(3)該地區(qū)采用配網(wǎng)自動(dòng)化主站監(jiān)控式故障處理模
式，由調(diào)度根據(jù)故障電流指示進(jìn)行故障隔離和快速復(fù)電，
復(fù)電前不經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查線。
對(duì)于快速復(fù)電時(shí)是否考慮配網(wǎng)死區(qū)故障，不同地區(qū)應(yīng)
結(jié)合本地區(qū)該類故障發(fā)生概率、快速復(fù)電要求、設(shè)備性能
及運(yùn)行環(huán)境、信號(hào)動(dòng)作上送正確率、風(fēng)險(xiǎn)管控策略等因素
進(jìn)行綜合考量。本文旨在通過對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化保護(hù)死區(qū)故障
進(jìn)行分析，揭示相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，完善配網(wǎng)自動(dòng)化故障處置策
略， 以充分發(fā)揮配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)在提高故障快速復(fù)電能力
方面的重要作用。
參考文獻(xiàn)
[1]趙佰成，徐煒彬，曲紹杰．220V 典型保護(hù)死區(qū)問題的探討
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(編輯丘石)
2016l 12(A)期l 71

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