智能分界开关

2024-11-04

智能分界开关（通用7篇）

智能分界开关篇1

0引言

配网电缆分界开关作为供电线路联络或分支的开关设备,其对故障信息的采集及故障响应动作的速度,很大程度决定配网输电线路的安全性及可靠性。本文对一种将高可靠性C-GIS开关设备、微机保护测控以及通讯模块充分融为一体的配网电缆智能分界开关进行了研究,其实现了自动切除单相接地故障、自动隔离短路故障、快速定位故障点等功能,提高了配网供电可靠性及安全性。

1配网智能电缆分界开关设备

1.1配网智能电缆分界开关的设备组成

如图1所示,配网智能电缆分界开关包括母线电压互感器、气体绝缘开关设备、智能分界开关测控装置、零序电流互感器和三相线路电流互感器等模块。

1.2选用的气体绝缘开关设备的主要参数

配网智能电缆分界开关选用的气体绝缘开关设备的主要参数如表1所示。

1.3选用的气体绝缘开关设备的技术优势

1.3.1先进的灭弧技术

开关的灭弧室采用了直动式结构以及去离子栅灭弧+吸气活塞原理,既保证了灭弧室灭弧动作的可靠性,同时又达到了节省空间的目的;同时,将直动式的动作特点充分利用起来,巧妙地融合去离子栅灭弧技术和吸气活塞,使之成为一体,提高了灭弧产品的性能,达到了E3级产品具备的5次以上50 k A短路电流关合能力。

1.3.2独有的双压气室

开关设备的灭弧与绝缘是独立于SF6气体中的。灭弧室是独立密封的,充以较高的气体压力保证灭弧,气箱中其余空间充以较低的气体压力保证绝缘。

1.3.3内部故障电弧限制装置

内部故障电弧限制装置安装在柜体中,在一定程度上保护了设备和人身的安全。该装置通过在电缆室内安装自动快速接地开关来实现保护,在产生故障电弧的几毫秒内,接地开关会迅速动作熄弧。

2智能分界开关测控装置

2.1智能分界开关测控装置

智能分界开关测控装置需要内置到智能电缆分界设备当中,具备遥控合分闸开关、检测故障和保护控制等功能。智能分界开关测控装置主要功能如表2所示。

2.2智能分界开关测控装置主要保护功能

2.2.1过流保护

过流保护主要反应大电流故障,当发生三相短路、相间短路、两相接地等大电流故障时,会引起过流保护动作。保护动作逻辑如图2所示。

注:Uwy为无压定值;Iwl为无流定值;Igl为过流定值;Tgl为过流时间定值;Tfhtz为负荷开关跳闸延时。

当“过载电流跳负荷开关”控制字为默认值“退出”时,如果相电流大于Igl,延时Tgl后,断路器跳闸继电器出口。然后判断是否满足母线侧无压、相电流小于Iwl,并延时Tfhtz,如果满足,则负荷开关跳闸继电器动作,点亮“短路灯”并通讯上传故障信号。

当“过载电流跳负荷开关”控制字设置为“投入”时,如果有相电流一直大于Igl,在经过Tgl延时后(在此延时期间,所有相电流同时又都不大于Ibs闭锁电流),则允许负荷开关直接跳闸;若在此期间有相电流大于Ibs闭锁电流,则负荷开关必须在变电站断路器跳闸后(此时无流、无压)延时Tfhtz才能跳开。

2.2.2单相接地保护

单相接地保护逻辑如图3所示,图中I0gl为零序电流定值;TI0为零序接地时间定值;XHXQ为中性点经消弧线圈接地投退定值,如果是中性点经消弧线圈接地的系统,该投退定值设置为“投入”,其他情况下设置为“退出”;U0mk为零序电压内部门槛值,取10 V。

3配网智能电缆分界开关设备实现的功能

通过一体化设计组合,将高可靠性德理施尔气体绝缘环网开关设备、智能化组件(智能分界开关测控装置)、三相一体式电流互感器、母线电压互感器组合成配网智能电缆分界开关设备,其主要实现功能为:

(1)自动切除负荷侧单相接地故障:当用户支线发生单相接地故障时,该配网智能电缆分界开关设备通过判别零序电流实现自动分闸,甩掉故障支线,保证变电站及馈线上的其他分支用户安全运行。

(2)自动隔离或切除负荷侧短路故障:当用户支线发生相间短路故障时,该配网智能电缆分界开关设备通过判定过流并记忆,在变电站出线保护跳闸后,立即分闸甩掉故障线路。

(3)快速定位故障点:用户支线故障造成该配网智能电缆分界开关设备动作后,仅责任用户停电,以用户定制的通讯方式主动上报故障信息,使电力公司能迅速明确事故点,及时进行现场处理,使故障线路尽早恢复供电。

4结语

通过对将高可靠性C-GIS开关设备、微机保护测控以及通讯模块充分融为一体的配网电缆智能分界开关设备的研究发现,智能测控装置通过对运行电缆线路实时数据的采集及判断,在电缆线路发生了接地故障和短路故障时,能够快速地切除或隔离故障,并向维护管理人员以定制的通讯方式来传递故障内容,在第一时间就定位故障支线。它的应用可以在一定程度上缩小停电范围、缩短停电时间,提高电缆供电线路的可靠性和安全性,保障配网运行安全。

参考文献

[1]吕继伟,唐云峰,张枞生.电缆分界负荷开关控制器故障判断算法[J].电力与能源,2011,32(6):484-487.

[2]江军,罗定平,马国明,等.适用于电缆振荡波检测系统的电磁触发式固体开关[J].高电压技术,2014,40(5):1491-1498.

[3]黄安康,任秉银,崔贤玉.电缆自动测试系统中程控矩阵开关设计[J].计算机测量与控制,2014,22(12):4043-4045.

[4]陈超君,蒋国英.基于VB的船用低压开关电缆选型程序设计[J].船舶,2011,22(5):55-57.

[5]张春霞,孙伟忠,屠幼萍,等.隔离开关不完全合闸引起的电缆护层过电压分析[J].高电压技术,2011,37(10):2498-2505.

[6]沈寅喆,虞晓巍.SF6开关终端电缆线路故障电桥测试法的运用[J].中国科技纵横,2015(16):160,162.

ZWF-12智能分界开关研究篇2

1 主要技术参数

额定电压:12kV;额定电流:630A,1250A;额定开断电流:25kA;单相接地保护定值:0.4~100A;过流保护定值:25A~1250A,可调;电子式传感器电压测量精度:0.5级/3P;电流测量精度:0.2级/5P20;掌上电脑远传距离:50km;传输在线参数:100项。实时传输电压、电流信息、线路状态,可远距离修改运行参数,对开关实行控制操作。使用寿命:20年。

2 主要创新点和先进性

2.1 创新点

(1)在户外高压分界开关上使用电子式电流、电压组合互感器。

(2)采用小功率驱动永磁过流分闸装置,以适应电子式电流互感器小功率输出特性。

(3)集智能保护、计量、远动控制与一体。体积小、安全可靠、安装方便。

2.2 先进性

电流、电压互感器是电力系统中用于继电保护、电能测量和系统监控的重要设备,其准确度和可靠性对电力系统的安全、可靠运行至关重要。传统的电流、电压互感器主要基于法拉第电磁感应原理,其主要优点是性能稳定,具有成熟的运行经验。但是随着电力系统的发展,微机保护,电器设备自动化程度及电力绝缘等级的提高,传统的电磁式互感器因自身传感机理局限而呈现出种种难以克服的问题,已不能满足电力系统自动化、数字化的发展要求,另一方面随着微机保护技术和现代微电子技术应用,继电保护和二次测量装置不再需要大功率驱动,传统电流、电压互感器二次输出5A100V信号不能直接和微机测量保护装置接口,难以适应电力系统自动化、数字化和智能化发展趋势,针对上述问题,电子式电流、电压互感器成为国内外研究重点。本项目互感器是基于低功率电流互感器和空心线圈为传感器的电子式互感器,实现电力系统电流计量和保护功能;电压互感器采用电压分压器,高压臂电容利用圆筒同轴式电容器与高压导体连成一体,不仅简单易行而且节省空间,避免了电磁式电压互感器的铁磁谐振现象。

中压分界断路器采用以零序电流为基准检测线路接地故障,存在不确定性,在以零序电流为基准故障跳闸情况下,三相电子式电压互感器若检测到接地信号还存在,说明接地故障不在该线路,控制器使断路器重合闸,恢复线路供电[2]。

低功率永磁过流分闸装置已经申报国家发明专利,专利号:20110226607.8;分界断路器专利号:ZL201020192147.2。

3 国内外研究综述

开关电器是12kV电力系统中重要元件,智能化是开关电器发展趋势。目前开关电器智能化沿着两条路线发展:一是把设备状态通过遥控的方法反映到电站主控计算机,实现开关乃至整个系统的智能化,这是电站层面的智能化;二是开关本体的智能化。其后者更为国内外制造厂家所接受,因为元件智能化才是最根本最可靠的智能化。在国内外著名的电力制造公司和研究机构及高校,如ABB、Alston、Siemens、中国电科院、西高院等单位相继研制出了将测量、控制、保护、通讯及开断功能集于一体的新型智能化断路器。新型智能化断路器多数配置先进的永磁机构、小型化设计、真空灭弧室和用集注式环氧树脂包封或采用三相共箱式结构、在电极上集成电子式电流、电压互感器,采集一次电流、电压信号。智能型电子控制器集保护、监测、故障处理、FTU/TTU等功能于一体,并可实现重合器功能,保证了设备的适用性、灵活性、安全性和可靠性,能满足各类电力自动化技术的要求。

过去断路器上安装内置PT、CT放在开关箱体内,体积大且PT故障较多,若加熔断器保护不易更换;外置PT虽易安装熔断器,但接线复杂,体积大,不易安装;电磁式电流互感器不但体积大,而且还易饱和,量程多,不易配套。新型的电子式电压电流组合互感器将电容分压器和电流传感器利用环氧树脂模压在进线端或出线端,有效地减少了体积并易于安装。输出的低电压或低电流信号便于各智能型控制器接口,由智能控制器进行测量和判断,并可传输,实现就地显示[3]。

4 主要研究内容

4.1 电子式电流互感器研究

低功率电流互感器作为组合型电流互感器的测量头,它是一种发展的电磁式电流互感器,它包含有一次绕组、小铁心和负载很小的二次绕组,并连接一个阻值很底的标准电阻器。其功耗接近于零,该电阻与低功率电流互感器组成一体,对互感器的功能和稳定性极为重要。二次电流在该电阻上产生的个电压Us,其幅值正比于一次电流。

由于小信号电流互感器的特性,一次电流从50~5000A范围内具有相同的传输特性,并且使用一台低功率电流互感器可以同时作为测量和保护使用。

保护用电流互感器以Rogowski线圈为传感头。Rogowski线圈是一种密绕于环氧树脂骨架上的空心螺线管。利用有开口的金属外壳作为电磁屏蔽,Rogowski线圈的感应电势与被测电流i的微分成正比,利用电子电路对e(t)进行积分变换便可求得被测电流i。

罗哥夫斯基线圈由于采用非磁性的线圈芯,故没有任何非线性饱和效应。它可隔离被测电流,并具有较宽的带宽,最大可达1MHz。罗哥夫斯基线圈具有良好的线性特性,且体积和重量轻,可以认为是理想的电流传感器。最小值和最大值主要取决于测量的电子元件,因此对要求较高的场合,利用罗氏线圈作为电子式互感器的保护级。

4.2 电子式电压互感器的研究

采用高压导体与同轴金属电极组成的同轴式电容器作为高压臂电容和精密取样电阻,作为主要传感器元件,在金属电极和外壳之间有一个屏蔽电极,通过二次转换器对输出信号进行积分,便可将其还原成与一次侧电压成正比的电压信号。这种原理有效地解决了系统出现短路故障,一般电容分压器的低压侧电容上会积聚电荷,当完全用时还未完全释放,将会在系统电压上叠加一个误差,严重时会影响到测量的准确性及继电保护装置的动作,这点在重合器的应用尤为重要。该测量原理具有较宽的频率范围,并且绝缘结构简章,何种小,重量轻,安装很方便。

阻抗变换单元既是为了提供较高的输入阻抗,以减小对传统输出信号的影响;积分单元主要对Rogowski线圈和电容式电压传感器的输出信号进行积分处理,积分器采用不饱和式电容积分回路,还原被测电流和电压的相位;隔离单元利用隔离运算放大器保证后续电路的安全和抗干扰性能;输出单元主要为了后续的测量和控制单元相匹配;传输电缆采用有双层金属屏蔽的双绞线和标准的连接头,有效地减小了信号传输过程中的干扰。

4.3 试验研究

(1)电流互感器的校验。电子式电流互感器的输出是小电压模拟信号,其校验回路与传统式电流互感器的校验回路不相同。对于电子式电流互感器校验,基准互感器为标准电流互感器,5-10kA/5 A,0.01级;二次电压转换为0.01级无感标准电阻,通过该校验可校准被测互感器的比差和角差。根据上述校验电路从额定电流的1%-120%范围测量电子式电流互感器的准确度满足GB/T20840.8-2007标准要求,准确度可达0.2级。对保护级进行了测试,保护级复合误差在12kA时小于1.5%,满足5P20保护级的要求。

(2)电压互感器的校验。对于电子式电压互感器校验,基准互感器为10kV标准电压互感器,二次电压转换为0.005级感应分压对于电子式电压互感器校验,基准互感器为10kV标准电压互感器,二次电压转换为0.005级感应分压器。电子式电压互感器经测试准确度满足GB/T20840.7-2007标准要求,准确度达到0.5级的要求。组合型电子式电压电流互感器其它性能经过测试均达到相关国家标准要求。

(3)结论。新型的组合型电子式电压电流互感器适用与智能型高压断路器配套使用。由于其体积小、重量轻、易于安装,基本上不用改变断路器的绝缘设计。电流的测量级和保护级分别采用低功率电流互感器和Rogowski线圈,很好地利用两者的高准确度和良好的线性度,是电力系统中测量和保护良好的结合。电压互感器利用电容电流在电阻上的电压降及积分的原理,很好解决了电力系统发生短路故障时,在重合闸损伤过程中电容分压器二次采集电荷造成的测量误差等问题。

5 研究方法和技术路线

该新型智能化分界开关配置先进的永磁机构(预留弹簧机构安装位置)、小型化设计、真空灭弧室和用集注式环氧树脂包封、采用三相共箱式结构、在电极上集成电子式电流、电压互感器,采集一次电流、电压信号。智能型电子控制器集保护、监测、故障处理、FTU/TTU等功能于一体,并可实现重合器功能[4]。

组合型电子式电压电流互感器系统由电流传感器、电容分压器和数据处理转换单元、绝缘结构等几部分组成。电流互感器测量级采用低功率互感器(LPCT),它是传统电磁式电流互感器的一种发展。由于现代电子设备的低输入功率要求,LPCT的输出为一低电压的模拟信号,对外基本上不输出功率,使得传统的电磁式电流互感器在大电流下出现饱和现象的特性得到了改善。因此,其显著地扩大了测量范围。电流互感器保护级利用Rogowski线圈的原理,无磁饱和现象,有很好的线性度和很宽的测量范围。电压互感器采用电容分压器,高压臂电容利用圆筒同轴式电容器,与高压导体连成一体。当一次导体带电并流过电流时,在电流互感器和电压互感器上将会有感应信号,经过二次转扩大了测量范围。电流互感器保护级利用Rogowski线圈的原理,无磁饱和现象,有很好的线性度和很宽的测量范围。电压互感器采用电容分压器,高压臂电容利用圆筒同轴式电容器,与高压导体连成一体。当一次导体带电并流过电流时,在电流互感器和电压互感器上将会有感应信号,经过二次转换处理,传感器信号由双屏蔽电缆传输到智能型断路器的控制、测量和保护装置。

摘要：计算机和微电子技术的发展,传统电磁式电流、电压互感器已不能满足现代智能高压开关的要求,采用电子式电流、电压互感器,小功率永磁分闸装置,数字化远动技术;具备测量、单相接地和过流保护功能,是新一代数字化户外高压开关电器产品的发展方向。

关键词：分界开关,电子式电流互感器,电子式电压互感器,智能远动控制

参考文献

[1]杨洪、方春恩.35kV电子式电流互感器研究.高压电器,1001-1609(2011)02-0012-05.

[2]王奉启.分界断路器及其在中压配电网应用研究.现代制造技术与装备,2012-1.

[3]任稳柱、冯建华。用于智能型断路器的电子式电流电压组合互感器.高压电,1001-1609(2011)05-0001-04.

智能分界开关篇3

目前银川供电局西夏分区配网线路主要是架空线路为主,主干线路状况较好,但T接专变用户及用户分支设备状况参差不齐,用户设备、T接分支发生单相接地故障时,故障点查找基本上是采取先拉主线路分段开关再拉分支开关的方法查找故障点,这样就会造成用户多次停电,影响很大;同时当用户设备、T接分支发生相间短路故障时,由于短路电流大配网线路距离短,经常会发生用户或分支控制设备动作的同时线路主控制设备也动作。如果故障性质是永久性的,出线开关重合不成功,一个中压用户的事故将使整条配电线路停电,这样的波及事故对社会将造成恶劣影响。

由于西夏区供电区域较大,运行人员在接到报修通知后,值班人员赶到现场开始查找故障到恢复送电时间较长,这样就势必会造成因一家用户或一个分支故障造成其它用户较长时间的停电。

为了更加有效地最大限度减小因某一个用户故障造成非故障区段用户停电,有效提高供电可靠性,银川供电局采取在架空线路责任分界点处(或附近)装设分界负荷开关(FFK)模式,经判断确认用户内部发生事故并造成变电站出线开关掉闸时,分界负荷开关会在无压、无流状况下,在变电站重合闸动作前自动掉闸,将故障隔离,确保对非故障用户恢复供电。

1 用户分界负荷开关的作用原理

10 k V配网架空线路的中性点接地方式主要为:不接地,经消弧线圈接地。10 k V配网的故障分为相间短路和单相接地短路。在不同的中性点接地方式下,单相接地时的短路电流大小和继电保护的动作行为是不同的。在中性点不接地或经消弧线圈接地方式下,变电站出线开关的零序保护不作用于掉闸;在中性点经低电阻接地的方式下,零序保护作用于掉闸。

1.1 短路电流分析

相间短路下的短路电流特征,大家都很熟悉,不再讲述。在此只分析单相接地故障下的短路电流。

单相接地故障下的短路电流特征和接地方式有关。

1.1.1 中性点不接地方式

可以通过安装在FFK装置中的零序CT(ZCT)检出零序电流,根据该零序电流的大小来判断故障发生在负荷侧还是电源侧。

(a)接地故障发生在负荷侧(图1)

ZCT检出的零序电流为I01。

式中:U0为相电压,单位为V;1C为电源侧相对地电容值,单位为F;C1为电源侧线路中包含的架空线和电缆的相对地电容值的总和。

I01可由架空线和电缆的长度进行估算。架空线正常运行时的相电容电流约为0.02 A/km;交联聚乙烯电缆为0.8~1 A/km,油浸纸绝缘电缆为1.2~1.5 A/km,对电缆估算取值可取平均值1 A/km。

式中:1l为电源侧配网所含的架空线总长度,km(配网所含范围为变电站10 k V所在母线的全部配线);l2为电源侧配网所含的电缆总长度,km。

这个电流应能使FFK的零序保护动作。

(b)接地故障发生在电源侧(图2)

ZCT检出的零序电流为I02。

C2为负荷侧相对地电容值,F;C2为负荷侧线路中包含的架空线和电缆的相对地电容的总和。

l'1为负荷侧线路所含的架空线总长度,km;l'2为负荷侧线路所含的电缆总长度,km

这个电流应不能使FFK的零序电流动作。

1.1.2 中性点经消弧线圈接地方式(图3)

(a)接地故障发生在负荷侧

ZCT检出的零序电流为I'01。

IL为消弧线圈补偿电流的有效值,单位A

可以看出,I'01为经消弧线圈补偿后流经接地点的电流残值。当消弧线圈为过补偿方式时,IL>I01,I'01和I01反向,I'01落后于零序电压90。。当消弧线圈欠补偿运行时,IL

由矢量图可知:

同理,I'02=3ωU0C2

由于I'01的方向随补偿方式而改变,因此,在消弧线圈接地方式下,不能采用方向零序保护来提高保护动作的灵敏度。

这个电流应使FFK的零序保护动作。

(b)接地故障发生在电源侧

ZCT检出的零序电流仍为I02,消弧线圈补偿电流IL不流过ZCT,即I'02=I02

1.2 FFK的动作原理和定值整定原则

1.2.1 用户分界开关不能设置成带继电保护的、可以切断故障电流的一级开关设备,原因是:

(a)会增加一级保护动作时限级差,使变电站出线开关的继电保护装置延后动作,对设备和电网的安全运行很不利。

(b)仍然存在分界开关和用户进线开关继电保护配合问题,引起分界开关的维护和责任问题。

1.2.2 FFK装置的动作原理

(a)装设在FFK装置内的继电保护判断确认用户内部发生相间短路故障并造成变电站出线开关掉闸。FFK中的负荷开关应在变电站出线开关掉闸后、重合闸动作前自动掉闸,将故障自动隔离。

(b)装设在FFK装置内的继电保护装置判断确认用户内部发生单相接地故障时,若系统中性点为不接地或经消弧线圈接地方式时,可直接将负荷开关跳开;若中性点经低电阻接地时,应使负荷开关先于变电站出线开关掉闸,将故障点自动隔离。

(c)在任何情况下,FFK内置的负荷开关均不允许在过电流情况下掉闸。

1.2.3 实施方案和保护定值设置

(a)用户内部相间短路

(1)过电流保护可按常规过电流保护定值设定,用户内部发生相间短路故障后,过电流保护动作并记忆。

(2)低电压元件可按常规低电压闭锁过电流保护的定值整定,当故障造成FFK安装处电压降低或变电站出线开关掉闸均可使低电压元件动作。

(3)判断电流消失模拟变电站出线开关掉闸。

满足上述(1)~(3)三个条件后,起动时间元件(时间元件的整定值应比变电站出线开关重合闸动作时间小一个级差。例如:重合闸为1 s,时间元件可整定0.5 s),时间元件动作后,再加上无相间故障电流判据成立(流过FFK的电流不大于600 A),就可以起动出口元件将负荷开关掉闸。

(b)用户内部单相接地故障

零序过电流元件的定值可按电源侧发生单相接地故障时,FFK不误动作的原则整定,即定值为.1 5I02。

当用户内部为架空线时,I02会很小,例如进线长度为1 km时,I02仅为3×0.02=0.06 A。此时可将零序过电流定值整定得小一些(如0.2~0.3A),以便用户内部出现单相高阻接地时,扩大动作范围。

(c)用户外部故障

用户外部发生相间短路,FFK中不流过短路电流,故不会动作。

用户外部发生单相接地故障,从上面的短路电流分析可知,不同的中性点接地方式下,ZCT检出的电流均不大于I02,只要将零序电流元件定值整定为.1 5I02就不会发生误动作。

2 结语

根据统计05年~07年4月兴庆变513黄河南线1#开关因分支线路及用户设备故障共跳闸9次全线路累计停电时间约11小时,兴庆变514黄河北线1#开关因分支线路及用户设备故障共跳闸11次全线路累计停电时间约14小时。采用新型用户分界开关加快速熔断器的方案后,用户侧若发生单相接地故障,用户分界开关能够自动跳闸隔离故障用户及故障分支线路,不影响其他用户的用电。这样基本解决架空线路因用户设备故障造成其它用户停电事故的发生,减少因用户故障造成的用电纠纷发生,大大提高线路的供电可靠性。

参考文献

[1]关城.智能型中压用户分界开关研制情况及安装运行原则[Z].中电联供电分会,2006.

客户分界开关的选型篇4

1 安全可靠性

安全可靠性主要指分界开关主要技术指标及安装运行之后安全运行的可靠程度。技术指标方面, 两系列开关均达到国标技术标准要求, 满足我国电网安全要求。

FW28-12系列负荷开关的缺点主要是SF6气体绝缘气箱密封不良导致内部绝缘降低、元器件受潮, 从而发生内部短路烧毁负荷开关。ZW32-12系列柱上断路器产品主回路为真空泡, 绝缘为硅橡胶绝缘防护空气绝缘, 多年运行经验证明稳定可靠。该产品的主要问题是自带隔离开关长期运行后会出现操作困难、触刀发热及操作过程中导致隔离开关损坏等。由于FW28-12系列负荷开关不带隔离开关, 因此, 单从分界开关本身比较, ZW32-12系列柱上断路器安全可靠性更高一些。

2 经济性

经济性比较需在两者提供相同功能的基础上进行, 按一般使用需求, 可分为分界开关本体 (含三相电流互感器和零序电流互感器、电动操作机构) 、外置电压互感器、智能控制器 (FTU) 等三部分。

智能控制器。当前两类产品均采用国家电网公司统一的控制器标准接口设计, 其控制器通用, 选型不受限制。因此该部分经济性相同。

外置电压互感器。其二次绕组均要求具备100 V计量绕组和220V, 500 VA电源绕组, 其他要求也基本相同, 因此, 外置电压互感器经济性也相同。

分界开关本体。本体均配置三相电流互感器、零序电流互感器、电动操作机构。其区别就在结构形式, 由于设计指标不同无法趋同。按2014年年初价格, FW28-12系列负荷开关2.5—3.5万元/台, ZW32-12系列柱上断路器0.8—1.4万元/台。ZW32-12系列柱上断路器具有明显的经济优势。

3 故障隔离能力

FW28-12系列负荷开关, 只能开断负荷电流和接地电流, 无开断故障电流能力, 隔离故障必须依靠上级线路保护断开线路后, 由控制器 (FTU) 的保护功能进行判断, 确认线路无电压后使分界开关断开, 也就是俗称的电压型分界开关。因此, FW28-12系列负荷开关必须配套安装独立电压互感器和智能控制器方能具备故障隔离能力, 这样, 其成本每台1套将增加到3.5—5万元。

ZW32-12系列断路器可以直接开断故障电流。该系列断路器一个重要的特点是标配涌流控制器, 在不配置独立控制器和独立电压互感器提供电源的情况下, 仍然具有电流速断和过电流保护功能, 即具备相间短路保护的能力。随着涌流控制器的不断发展完善, 其测量精度已达到3%以上, 动作速度达到20ms以内, 已能够满足配网线路保护的各项要求。近年来又标配了控制器接口, 可以直接与通用控制器 (FTU) 配合使用, 实现更为完善的测量、控制、保护 (如增加零序过流保护) 以及满足配网自动化系统要求的“三遥”等功能无任何问题。在对价格敏感和配网自动化系统尚未实现的广大农村地区电网, 在不配套控制装置和外置电压互感器的情况下, 利用标配的涌流控制器实现故障隔离, 可满足分界开关的基本要求, 同时大大降低投资成本。在城区或者配网自动化普及的电网, 两类分界开关均可标配控制器 (FTU) 实现配网自动化相关功能, 并实现更为可靠的过流、接地等保护功能。

因此, 故障隔离能力方面, ZW32-12系列断路器由于具备自行切除故障的能力, 与上级保护的配合能力更强, 灵活性更高, 可有效降低供电线路跳闸次数, 且成本更低, 具有更大的优势。

4 环保性

一方面, FW28-12系列负荷开关为SF6气体绝缘, 气体泄漏是其难以克服的弊端, 而SF6气体为温室气体, 报废回收成本高, 应该限制使用。ZW32-12系列断路器不存在限制使用的绝缘气体。另一方面, FW28-12系列负荷开关本体质量一般超过120 kg, 而ZW32-12系列断路器一般不超过90 kg;体积方面, FW28-12系列负荷开关也明显较大, ZW28-12系列断路器安装、运输更方便, 资源更节约。环保性方面, ZW32-12系列断路器更加环保。

5 结论

分界开关(看门狗)的应用与分析篇5

1.1 分界开关的基本作用

分界开关在配电网系统中有着重要作用, 在配电网供电系统中, 在各用户供电结合点或线路分支上安装用户分界负荷开关, 就能在供电支线线路或用户电路设备发生故障时将其切断或隔离, 以免故障波及到供电主干线和其他分支线路。

1.2 分界开关的基本结构安装原理

分界开关主要由内置电源变压器、内置零序电流互感器、内部控制器、无线通讯模块、内弹簧锁式操作机构组成。通过在供电线路用户分界点或者线路分支点上安装分界开关, 开关可在线路发生故障时发挥切断和隔离作用, 减少停电时间和范围的同时也避免了因故障而产生的各种纠纷。当分界开关配用GPRS无线通讯模块后, 在故障发生时可快速定位故障位置, 并将故障信息反馈至供电公司工作人员, 很大程度的提高了供电可靠性。

为避免因用户设备故障造成配电网大范围停电, 该设备安装位置应该选取在架空线末端用户进线位置或用户线路分支T接处, 如下图所示:

2 分界开关的功能分析和故障处理方法

2.1 单相接地保护

当用户设备在界内发生单相接地故障时, 分界开关就可实现单相接地保护。此时控制器会对预设零序电流值进行检测, 若检测到故障零序电流超过预设值时, 控制器会发出命令启动延时计时信号, 当反馈信号显示在持续时间内零序故障电流性都超过预设值时, 就会发出执行保护动作命令, 控制器向分界开关操作系统发出命令信号, 命令开关执行分闸动作, 隔断分界开关范围内的用户故障设备。

2.2 相间短路、速断保护

当配电系统用户界内发生相间短路故障时, 此时分界开关内部控制系统中贯穿式CT发挥作用, 监测到相间短路故障发生瞬间的短路电流, 并将信息反馈给控制端, 分界开关控制端接收到相间短路电流信号后, 判断其短路电流是否超过短路电流预设值, 之后记忆该电流过流状态。此时, 变电站供电系统出线端断路器做保护动作自动断闸。若控制器检测到支线电压没有超过低电压关闭预设值, 且相电流值没有超过关闭电流预设值时, 分闸计时程序启动, 分闸计时达到延时计时整定值后, 短时间内控制器判断线路无电压电流流过时, 对分界开关发出命令使其进行分闸动作, 将故障切断隔离。此时变电站出线断路器重新合闸, 分界开关已经分闸将故障区分隔开, 其他用地按区域正常供电。在分界开关分闸时应该充分保证期间延迟时间与出线端断路器合闸时间相配合, 必须在断路器合闸之前将分闸动作完成, 保障故障区被隔离出来。

2.3 快速定位故障点

故障的快速定位取决于分界开关设备中的智能系统, 当分界开关配用GPRS无线通讯模块后, 在故障发生时快速定位故障位置, 具体故障定位和分析如下表所示:

2.4 监控用户负荷

在配电网系统安装分界开关时, 必然配置有自动化配电监控管理系统, 监控系统的主要作用是实现对线路上分界开关实时监测, 使供电工作人员和线路维护人员能够快速了解整体配电系统的运行状态, 能够及时分析并处理异常情况。

3 分界保护装置的应用及效果分析

3.1 零序保护

零序保护就是指分界开关能够将用户界内的单相接地故障快速侦测, 通过在控制器内预设整定值, 分界开关对零序电流实时监控, 当零序电流延时达到预设整定值后执行开闸动作, 自动将接地故障区的供电切断。在配电网系统中若接地系统采用的是配电网中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统或者中性点经小电阻接地系统, 根据这几种接地系统的特点, 一般采用零序保护控制系统。

3.2 电流保护

电流保护只的是在电路系统出现相间短路故障时, 分界开关对其进行检测和判断, 通过判断短路相电流的电流值和控制系统中的预设电流值, 对故障状态进行记忆, 并检测和确定变电站出线端断路器跳闸状态, 之后延时一定时间后执行分闸动作, 在变电站重新合闸之前将故障区隔离, 保障短路故障在合闸后不影响其他支路的供电状况。

3.3 分闸出口限制保护

在配电系统中, 偶尔会出现控制器自检错误情况, 此时分闸出口限制保护的作用是使分界开关在任何情况下都不执行分闸动作。为保护负荷开关的使用效率, 控制器在检测到实际短路相电流超过电流预设封闭值时, 也发出任何情况下不执行分闸动作的命令。

4 结论

分界开关 (看门狗) 可广泛的应用于配网系统自动化建设中, 在线路故障 (单相接地故障、相间短路故障) 的切断和隔离中具有重要作用。分界开关及其运用保证了供电系统安全稳定运行, 整体提升了电网配电系统相关技术水平。

参考文献

[1]尹惠慧.10kV配网线路看门狗分界断路器开关及故障指示器的应用分析[J].中国新技术新产品, 2011 (17) .

分界开关(看门狗)的应用与分析篇6

1.1 分界开关的基本作用

1.2 分界开关的基本结构安装原理

为避免因用户设备故障造成配电网大范围停电, 该设备安装位置应该选取在架空线末端用户进线位置或用户线路分支T接处, 如下图所示:

2 分界开关的功能分析和故障处理方法

2.1 单相接地保护

2.2 相间短路、速断保护

2.3 快速定位故障点

2.4 监控用户负荷

3 分界保护装置的应用及效果分析

3.1 零序保护

3.2电流保护

3.3分闸出口限制保护

4结论

摘要：在21世纪这个充满科技色彩的时代, 随着我国经济水平不断提高, 我国城乡建设也以迅猛的姿态快速发展着, 由于城乡建设的发展速度太快, 对城乡配电线路及配电设备的要求也逐步提高。近几年, 配电网技术越来越成熟, 配电设备的健康水平得到了大幅度提高, 配电网总体故障率也比之前减少了很多。本文简要阐释了分界开关在配电网系统中的作用和重要性。

关键词：配电网系统,分界开关,看门狗

参考文献

[1]尹惠慧.10KV配网线路看门狗分界断路器开关及故障指示器的应用分析[J].中国新技术新产品, 2011 (17) .

智能分界开关篇7

关键词：配电自动化,负荷开关,运行,分析

1 前言

随着电网供电可靠性要求越来越高, 采用技术手段准确定位隔离故障区域对提高供电可靠性意义重大。通常在主干线加装自动化分段开关判断隔离故障分段, 在重要支线加装自动化负荷开关隔离支线故障相配合的方式, 缩小故障影响范围, 实现非故障分段的快速复电。

珠海供电局在2006年开始试运行可隔离用户支线故障的10kV配网户外用户分界负荷开关 (简称分界负荷开关) , 本文对近几年分界负荷开关的运行情况进行了分析。

2 分界负荷开关的简介

2.1 结构、功能和安装位置

分界负荷开关一般由开关本体及测控单元两大部分构成, 如图1。带有一套内置或外置电压互感器、一套内置电流互感器;内部有CPU处理器和通讯模块;故障跳闸时带有电压判断和故障记忆;具备跳闸闭锁功能。

运行中可自动切除单相接地故障、自动隔离相间短路故障、快速定位故障点、监控用户负荷、用于操作拉合负荷电流等。分界负荷开关适用于10kV中性点不接地、经消弧线圈接地或经低电阻接地系统的10kV架空配电线路或混合线路, 安装在支线上, 如图2。

2.2 分界负荷开关的分类

根据是否带重合闸功能, 可将分界负荷开关分为两类, 第一类“无重合闸”功能, 具有隔离界内单相接地、相间短路的特点, 需要手动储能。

第二类“带重合闸”功能, 可以隔离界内单相接地、相间短路, 具备自动重合闸, 能躲开界内瞬间故障, 在电动操作时可以自动储能 (手动操作时仍需手动储能) 。

2.3 分界负荷开关的动作逻辑

两类分界负荷开关的故障处理逻辑见表1。

3“无重合闸”分界负荷开关运行分析

珠海供电局在2006年安装了第一类用户分界负荷开关, 型号为FZW28-12F (FFK) , 无重合闸功能, 试运行零序延时整定为2S。运行情况分析如下:

3.1 主要运行特点

在不依赖通信的情况下, 可隔离界内瞬时或永久的单相接地、相间短路故障, 可以躲开界外故障;无论是界内还是界外, 发生永久故障后, 均可以缩小巡线范围, 如分界负荷开关动作, 则巡视界内线路, 如不动作, 则巡视界外线路, 从而达到缩小巡视范围的目的;在发生界内永久性相间短路故障时, 非故障线路可迅速复电, 未安装分界负荷开关前, 需全线巡视后方可复电, 而安装后界内故障线路被隔离, 其他界外非故障线路经重合闸迅速恢复供电。

3.2 存在的不足的分析

在发生相间短路时, 因其不具备开断短路电流能力, 故不能在变电站出线保护动作前对支线的短路故障进行隔离。

该类开关不能认定界内故障性质, 只能全部当作永久性故障进行处理后方可送电, 这将延长界内用户复电时间。

在界内瞬时单相接地时, 自动跳闸会造成用户不必要的失电。其中, 对于瞬时单相接地故障试运行设置的零序保护动作时间是2s, 躲不过较长时间的接地故障。根据运行经验, 改成60s运行效果有待观察。

对于界内瞬时相间短路, 延长界内用户复电时间。未装分界负荷开关时, 瞬时故障经变电站重合后即可全线复电;在装有分界负荷开关时, 界外线路经重合可快速复电, 但因不能断定界内线路故障类型, 故需巡线后方可对界内送电, 从而延长复电时间。对于瞬时性相间短路, 考虑通过重合闸功能进行改进。

在不带通讯的时候, 分界负荷开关跳闸不能及时察觉, 有些被动。可考虑加通信模块解决此矛盾, 但需要有后台支持, 也将增加设备和通信成本。

每次合闸之后均需手动储能, 否则在故障时不能自动跳闸。这意味着即便带通信功能, 遥控合闸后还要派人到现场手动储能, 需改进为自动储能。在管理上, 第一, 需该加强该类开关特点的培训;第二, 通过在制定停送电操作票规范, 在票面增加检查储能位置及检查蜂鸣提示项;第三, 在后台增加开关未储能报警。

在动作记录方面, 该批分界开关只能保存50条SOE记录, 因此, 如果下载或上传不及时, 将被后面的动作记录覆盖, 影响对故障的分析。

在定值管理方面, 涉及开关界内支线的改造, 须经自动化管理人员审核, 避免因线路参数变动而导致拒动和误动。

4“带重合闸”分界负荷开关运行分析

珠海供电局在2008年和2009年分批安装了第二类用户分界开关, 型号为GDFZ1-12F (FFK) , 具有重合闸功能, 内置了通讯模块, 零序延时整定为60s。运行情况分析如下:

4.1 主要运行特点

从运行的情况看来, 第二批“带重合闸”的分界负荷开关继承了第一代“无重合闸”分界负荷开关的3个特点, 同时具有以下新特点:通过设置重合时间参数, 可以躲过一些瞬时性的故障;在选择电动操作模式时, 可以不用进行手动储能。

4.2 存在的不足的分析

在第二批尝试安装了通讯模块, 从运行的情况来看需要注意4个问题:

1) 模块容易掉线, 增加维护工作量。首先、现场分界开关控制器或者通讯模块的质量问题或者设置问题;其次、主站召测时间可能过短。 (为解决这个问题, 我们将系统确认信号返回的次数从1次改成了连续召测3次不成功才认为失败, 效果不太明显) ;再次、现场的信号, 对于通讯不好的终端, 我们请运营商到现场进行了网络环境测试, 并没有信号弱的问题, 这个原因排除。

2) 因厂家不生产通讯模块, 先后批次的通讯模块厂家不一、规约不一, 使得前置机的通讯软件变得复杂。

3) 无线通讯方式下的遥控功能存在一定风险。

4) 必须建立专网, 不允许上公网, 否则会引发数据安全问题, 病毒问题也难以控制。

对此, 我们也安装了无线通讯后, 从技术上可以解决这个问题的愿望实际上没有达到我们的理想。

对于界内发生瞬时单相接地或瞬时相间短路故障时, 分界负荷开关均会动作跳闸, 不能通过自动装置迅速恢复用户供电, 必须要运行人员到现场巡视未发现线路异常后, 方可操作合闸恢复正常供电, 给用户造成不必要的停电损失。

带有通讯功能的分界负荷开关在停电操作时, 应当注意在分开关后分刀闸前增加控制手柄从“自动”位置切换到“手动分”位置项, 避免此时主站发送合闸信号, 导致带电分刀闸误操作。

在送电操作时, 应在合刀闸前, 应增加检查控制手柄在“手动分”位置项, 避免出现带负荷和刀闸误操作。

在与电压型开关配合时, 应当注意分界开关内部电容的可持续时间, 否则, 重合闸功能将因无电不能记时而失效。

在进场检修后, 要有试送电试验项目, 避免恢复安装送电后开关误发分闸信号。

结束语

综上所述, 安装第一、二类分界负荷开关的线路, 在发生永久性故障时, 复电效果比未安装好;在发生界外瞬时故障时, 效果不明显;而在发生界内瞬时故障时, 第一类效果则比未安装差, 第二类未观察到重合成功案例无法评价。

因此, 该类设备可以在一定程度实现自动切除单相接地故障和隔离相间短路故障, 减少了无故障线路的连带性事故停电、缩小故障停电范围、缩短用户停电时间, 对提高供电可靠性有一定帮助, 在运行管理上注意分界负荷开关所在支线的变化, 否则将引起误动和拒动