中压配电网双电源供电智能控制器的研究

摘要：配电网处于电力系统的末端，直接面向用户，70%的负荷停电都源于中压配电网故障。现从提高供电可靠性角度出发，对双电源智能控制器进行研究。通过各种故障运行方式下主、备开关动作时序的分析，验证了双电源控制器保护配置方案的正确性。

关键词：中压配电网;双电源;智能控制器;重要用户

0    引言

随着经济社会的不断发展，对供电可靠性要求较高的敏感设备得到了广泛应用[1-3]，而短时停电或电压骤降可能导致该类设备异常运行，已引起社会的普遍关注[4-7]。短时停电及电压骤降问题主要源于系统故障，其持续时间决定于故障处理速度[8]。本文对10 kV柱上双电源供电智能控制器的原理进行研究，通过合理的保护和投切策略，保证供电可靠性。

1    双电源供电方式

1.1    双电源供电方式一次主接线图

如图1所示，正常状态下，变电站出口断路器111和112开关在合闸位置，主开关在合闸位置，备用开关在分闸位置，由主电源向重要负荷供电。F1代表主供线路主开关电源侧发生相间故障，F2代表备用线路备用开关电源侧发生相间故障，F3代表重要负荷侧发生故障。

1.2    双电源供电方式开关保护配置方案

根据《配电网线路整定细则（试行）》要求，保护配置方案如表1所示。

2    主、备开关切换配置方案

主、备开关切换方案整体上应满足主到备、备到主的要求。具体配置方案如下：

（1）主开关切换至备用开关：主供线路侧PT1失电，瞬时跳开主开关，备用开关延时合闸。合闸延时时间需躲过上级开关重合闸时间，即延时（25+x）s，x为待定时间值。

（2）备用开关切换至主开关：备用线路侧PT2失电，若这时主供线路侧PT1有电，则瞬时跳开备用开关，主开关延时合闸。合闸延时时间取经验值4 s。

（3）若主、备开关都处于分闸位置，同时主、备线路都有电，则主开关延时4 s合闸，备开关不动作。

（4）主、备开关电气互锁：两台开关如果其中一台处于合闸位置，则闭锁另一台开关合闸。

（5）主开关或备用开关处于合闸位置时，若重要负荷侧F3发生故障，开关瞬时动作，先于上级开关跳闸。

3    各种运行方式下主、备开关的动作方式

下面在各种运行方式下，对双电源供电智能控制器的主、备开关切换方案进行验证（黑色方框代表开关在合位，白色方框代表开关在分位）。

（1）正常运行方式时，变电站出线开关111、112在合闸位置，线路分段开关113、114在合闸位置，主开关在合闸位置，备用开关在分闸位置。由主供线路向重要负荷的用户专变供电。

（2）故障点F1处发生瞬时性故障：开关动作时序图如图2所示。

（3）故障点F1处发生永久性故障：分段开关113延时0.05 s跳开后PT1失电，主开关瞬时跳开，备用开关开始计时。25 s后分段开关113重合失败，备用开关计时30 s后合闸，由备用线路向重要负荷供电。该过程无需人工参与，只要备用线路有电，则一直由其供电。

（4）故障点F4处发生瞬时性故障：变电站出线开关111延时0.2 s后跳闸，主开关瞬时跳开，备用开关开始计时30 s。再经过2.5 s后变电站出线开关111重合成功，主开关计时4 s后合闸，闭锁备用开关合闸，备用开关计时复归。开关动作时序图如图3所示。

（5）故障点F4处发生永久性故障：变电站出线开关111延时0.2 s后跳闸，主开关瞬时跳开，备用开关开始计时30 s。再经过2.5 s后變电站出线开关111重合不成功，备用开关计时到30 s后合闸，由备用线路给重要负荷供电。

4    结论

本文研究的双电源智能控制器是与10 kV柱上分界断路器配套的自投自复型双路电源自动切换控制装置，主要有以下功能：

（1）用户侧线路故障时跳闸保护功能。

（2）以主供线路供电为主，当主电源失电时自动切换到备用线路;当主电源得电时又自动切换到主供线路。

（3）防止配电线路合环功能。

对各种故障时开关动作时序的分析，验证了智能控制器保护配置的正确性，发生故障时其可自动投切，不需人工参与，大大提高了重要用户的供电可靠性，是消除配电网“最后一公里”薄弱环节的重要手段。

[参考文献]

[1] 徐丙垠，李天友，薛永端.智能配电网与配电自动化[J].电力系统自动化，2009，33（17）：38-41.

[2] LACOMMARE K H，ETO J H.Cost of Power Interruptions to Electricity Consumers in the United States （U.S.）[J].Energy，2006，31（12）：1845-1855.

[3] EPRI's Consortium for Electric Infrastructure for a Digital Society.The Cost of Power Disturbances to Industrial & Digital Economy Companies[Z]，2001.

[4] 国家能源局.供电系统用户可靠性评价规程（送审稿）[Z]，2010.

[5] 陶顺，肖湘宁，刘晓娟.电压暂降对配电系统可靠性影响及其评估指标的研究[J].中国电机工程学报，2005，25（21）：63-69.

[6] 王平，余昆，李振坤，等.采用多代理技术提高高压配电网的供电可靠性[J].中国电机工程学报，2009，29（S1）：50-54.

[7] 余贻鑫，栾文鹏.智能电网述评[J].中国电机工程学报，2009，29（34）：1-8.

[8] 仉志华.基于UPFC的自愈配电环网及其潮流优化控制技术的研究[D].济南：山东大学，2012.

收稿日期：2020-07-13

作者简介：赵亮（1988—），男，河北人，硕士研究生，工程师，研究方向：配电自动化、继电保护。