配网10kV线路故障状态下的一键反孤岛技术研究及应用

付小平，洪骋怀，王周虹，黄镇

（国网浙江台州供电公司，浙江台州，318000）

0 引言

在电网停电检修时，为了防止分布式光伏客户向电网侧反送电，坚决杜绝分布式光伏客户孤岛运行，要求在并网点必须安装反孤岛控制器，目前的反孤岛控制器主要为欠压保护器，欠压保护器能够在电网停电检修或故障失压时自动断开分布式光伏客户与电网的连接，达到反孤岛的目的。为了确认反孤岛控制器可靠动作，需要有人在电网停电检修或故障失压时快速到现场核实，以确保分布式电源确已从电网断开，这样费事费力，而且容易形成反送电的安全隐患【1】。

1 一键反孤岛控制器原理

本控制器由4部分技术组成：

（1）电网侧主线开关、分布式电源并网开关的分合位置实时监测技术

结合现有的配电自动化系统，研制并加装开关位置远程检测模块，实现配电室电压总开关、高压柜开关、T接点开关（环网柜、柱上开关）、变电站10kV出线开关位置的检测【2】。

通过电压互感器采集开关状态信息，通过降压AD转换等手段转换成数字量，数据处理单元通过对数字量的分析，经过数据传输装置发送故障停电信息。

（2）基于“现场开关位置+SCADA系统”的分布式电源孤岛精确判断技术

带通信功能的开关由SCADA系统提供，非通信功能的开关加装自己研制的开关位置监测模块，同时在母排加装电压监测装置，三者结合，判断电网是不是已经与配电室脱离，是不是已经形成分布式电网孤岛【3】。

（3）基于无线通信的“一键反孤岛控制器”

当判断孤岛形成，通过“一键反孤岛控制器”，远程给信号接收器下分闸命令，阻止孤岛。

下图是精准切负荷业务通道的示意图，从左往右看，精准切负荷业务通道可分为6个部分，分别为用户侧设备、用户侧线缆、光电转换器、通信传输通道、主站侧线缆、主站侧设备，如图1所示。

图1 精准切负荷业务通道

（4）信号接收器及其强制分并网点断路器的技术

信号接收器，接收来自“一键反孤岛控制器”的分闸命令，给并网点断路器下分闸命令，并反馈分闸结果，一条命令分开一个台区的全部分布式电源的断路器【4】，如图2所示。

图2 一键反孤岛控制器工作原理图

对信号接收器的数据读取成功率进行分析，并采用正交试验法确认响应时间、数据访问量（最大允许，非变量）、访问间隔时间、接口并发链接的最佳值。

试验因素：A响应时间，B访问间隔时间，C数据访问量，D接口并发连接数。

选用正交表 ：选用 L9（34）正交表，共做9次试验，每个因素可选3个位级。

试验方法：模拟对数据进行操作比对。

换因素、选位级，制定因素位级表，见表1。

表1 因素位级表

2 300 400 20 3 3 500 500 24 5

试验结果见表2。

表2 试验方案及试验结果

根据试验结果绘制出效应曲线图，如图3所示。

图3 效应曲线图

（1）直接看：6号试验最好，结果为99.9%.因索值为A2B3C1D2。

（2）算一算：从位级之和看出最好的因素是：A2B3C1D2，从级差的大小看出因索重要程度的次序B→C→D→A。

（3）综合评定： “直接看”与“算一算”结果一致，最优试验结果是A2B3C1D2，即响应时间A=300（ms）；访问间隔时间B=500（ms）；数据访问量 C=16（条）；接口并发连接数 D=3（条）。

2 应用效果

2.1 有效性和安全性验证

制作该控制器，并在单电源或双电源双变配电室进行安装试验，测试出分布式电源容量占比变压器不同容量时的反孤岛保证功能，验证综合一键反孤岛控制器的有效性和安全性。

图4 一键反孤岛控制器实物

统计2021年5月12日至8月30日，4条10kV线路故障停电时，一键反孤岛控制器的动作情况，如表1所示。

表1 一键反孤岛控制器动作情况统计表

4 10kV博赡线 16.80% 78个 100%

2.2 社会效益

本文研制的控制器可以监测变电站10kV出线开关的分合闸状态，和联络开关的分合闸状态，若两者都是断开的，则调度员再调度系统中核对之后，按下一键反孤岛控制器，就可以给该线路的所有并网开关发出无线跳闸命令，强制跳闸。故障消除后，再一键合上所有并网开关，省去人工去现场操作。

3 结语

本文当10kV线路无电时，如果并网点没有跳开，形成孤岛运行，则分布式电源向10kV线路反送电时，通过监测并网开关位置，并发送分闸命令，保证100%不形成孤岛。具有3个创新点：（1）提出基于远程法的反孤岛控制策略，实现低压台区100%的反孤岛功能；（2）提出基于“现场开关位置+SCADA系统”的分布式电源孤岛精确判断技术；（3）基于状态监测技术，实现电网供电正常后自动恢复发电功能。