一种配电网跨30度角差自动合环的方法

摘要

本发明公开了一种配电网跨30度角差自动合环的方法，属于配电网技术领域。该方法包括构建配电网跨30度角差的典型配电线路，获取典型配电线路的实时运行工况参数；根据实时运行工况参数，计算典型配电线路的开关保护定值；根据实时运行工况参数，计算合环电流，构建安全合环条件，执行合环操作。能够实现在配电网存在30度相位差的配电线路间的自动合环，降低停电调电对用户的影响。解决了现有技术中存在“若解环开关因一次设备机构或二次通讯异常等情况拒动时，造成参与转供负荷的两条线路站内开关同时跳闸”的问题。

说明书

技术领域

本申请涉及配电网技术领域，特别是涉及一种配电网跨30度角差自动合环的方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提到了与本申请相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

现存配电网中，因上级变电站主变Y/△接线方式的不同，部分联络线路间存在30度相角差。按目前调度规程，该类线路不允许合环调电，必须采用“先分后合”的停电方式进行负荷转供，这种方式将会不可避免的造成用户短时停电。为降低停电调电对用户的影响，操作时间一般都安排在夜间或凌晨，但在严冬或酷暑期间，该类操作对线路运维人员身体状况带来严峻考验。近年来，省内一些供电公司借助新一代配电自动化系统高级功能，常态开展线路“一键转供”停电调电操作，将停电时长控制在10秒钟左右，基本实现客户停电“零感知”，但仍然不能解决具有低压脱扣功能的台区停电问题。对于配电线路联络开关两侧存在相位差的合解环操作，特别是因上级主变接线方式引起的30度相角差合环问题，一直是配电网较难解决的难题。

目前，国内尚未正式开展30度角差合环操作，仅在部分论文中可查阅到简单的合环计算方法，合环产生的稳态电流与合环点两侧的电压差、角度差、环路阻抗及负荷电流均有关，但受T接设备种类杂乱、变压器接带负荷波动、低压光伏发电不均等因素影响，无法精确计算合环电流的大小。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本申请提供了一种配电网跨30度角差自动合环的方法，首先提出了一种存在30度角差的典型配电线路，然后理论计算出线路正常运行方式下的开关定值，最后结合线路允许电流，设定合环状态下自动解环的开关定值，最终实现跨30度角差进行合环操作的目的。

本申请提供了一种配电网跨30度角差自动合环的方法；

一种电网跨30度角差自动合环的方法，包括：

构建配电网跨30度角差的典型配电线路，获取典型配电线路的实时运行工况参数；

根据实时运行工况参数，计算典型配电线路的开关保护定值；

根据实时运行工况参数，计算合环后电流，构建安全合环条件，执行合环操作。

进一步的，所述典型配电线路包括第一变电站、第二变电站和第三变电站，第三变电站的35kv母线侧与第一变电站的第一变压器电连接，第三变电站的110kv母线侧与第二变电站的第二变压器电连接；

第一变电站和第二变电站之间设置有联络开关，第一变电站和第二变电站之间通过联络开关构成环路。

进一步的，所述第一变电站还包括依次电连接的第一断路器、第一母线和第一出线断路器，所述第二变电站还包括依次电连接的第二断路器、第一母线和第二出线断路器；

第一出线断路器和联络开关之间设置有第一中间断路器，第二出线断路器和联络开关之间设置有第二中间断路器。

进一步的，所述计算典型配电线路的开关保护定值具体为：

根据线路故障状态，根据短路电流的大小、线路运行电流和灵敏度正定，计算线路中各保护设备的保护电流的大小；

根据线路中各保护设备的分布状态，计算线路中各保护设备的定时过流保护动作时间。

进一步的，所述线路故障状态包括限时速断、复压闭锁过流、电流速断和定时过流。

进一步的，所述实时运行工况参数包括线路最大允许电流、线路运行电流和断路电流。

进一步的，所述构建安全合环条件具体为：

合环后的负荷电流小于80％*线路运行电流；

调整第一变电站的第一出线断路器与第二变电站的第二出线断路器的定时过流保护动作时间，形成级差0.2s；

将线路中各保护设备的开关保护定值调整为计算值。

进一步的，所述执行合环操作具体为：

合上典型配电线路中第一变电站与第二变电站之间的联络开关；

若合环电流大于80％*线路运行电流，则典型配电线路中第一变电站与联络开关之间的第一中间断路器自动跳闸，解环成功；若合环电流小于80％*线路运行电流，则人工拉下第一中间断路器，人工解环。

进一步的，还包括：

合环操作结束后，将线路中各保护设备的开关保护定值调整为原保护定值。

进一步的，还包括：

每次合环时，采用便携式录波器测量合环电流。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

1、本申请提供的技术方案，能够实现在配电网存在30度相位差的配电线路间的自动合环，降低停电调电对用户的影响。

2本申请提供的技术方案，调整站内开关定时过流保护动作时间，形成级差0.2S，以免站外解环开关该跳未跳时10kV电一线011开关和宁一线012开关同时跳闸，提升了调电可靠性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本申请实施例提供的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的存在30度角差的配电线路的连接示意图；

图3为本申请实施例提供的10千伏线路保护定值计算示意图；

图4为本申请实施例提供的10千伏各级保护安装处短路电流计算示意图；

图5为本申请实施例提供的各级保护相间短路保护定值示意图；

图6为本申请实施例提供的各级开关合环操作时保护定值示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本申请提供了一种配电网跨30度角差自动合环的方法，接下来，结合图1-2对本实施例公开的一种配电网跨30度角差自动合环的方法进行详细说明。

一种配电网跨30度角差自动合环的方法，包括如下步骤：

S1、构建配电网跨30度角差的典型配电线路，获取典型配电线路的实时运行工况参数；

示例性的，典型配电线路包括第一变电站、第二变电站和第三变电站，第三变电站的35kv母线侧与第一变电站的第一变压器电连接，第三变电站的110kv母线侧与第二变电站的第二变压器电连接；第一变电站和第二变电站之间设置有联络开关，第一变电站和第二变电站之间通过联络开关构成环路。第一变电站还包括依次电连接的第一断路器、第一母线和第一出线断路器，第二变电站还包括依次电连接的第二断路器、第一母线和第二出线断路器；第一出线断路器和联络开关之间设置有第一中间断路器，第二出线断路器和联络开关之间设置有第二中间断路器。

接下来，以图2中的典型配电线路为例进行详细介绍，220kv变电站的35kv母线侧与36kv变电站的变压器电连接，220kv变电站的110kv母线侧与110kv变电站的变压器电连接。36kv变电站和220kv变电站之间设置有联络00开关，36kv变电站和220kv变电站之间通过联络00开关构成环路。36kv变电站还包括依次电连接的第一断路器001、10kv母线和电一线011开关，第一断路器001与36kv变电站的变压器电连接。110kv变电站还包括依次电连接的第二断路器002、10kv母线和宁一线012开关，第二断路器002与110kv变电站的变压器电连接。电一线011开关和联络00开关之间设置有第一中间断路器ZJ01，宁一线012开关和联络00开关之间设置有第二中间断路器ZJ02。

同一220kV电网系统下，35kV变电站配出的10kV线路与110kV变电站配出的10kV线路间往往存在30度相角差，10kV联络开关处存在30度相角差。

该典型配电线路的已知条件如下：

基准容量为1000MVA，主变容量为63MVA，低压侧额定电流为3464A，10kV母线系统阻抗：大方式4*，小方式6*(标幺值，推荐参数)；各段导线长度如图3所示，电缆线路为0.1Ω/kM，架空线路为0.4Ω/kM，出线断路器所带配电变压器容量为12500kVA，中间断路器所带配电变压器容量为4000kVA；分界断路器FJ所带配电变压器为2*1250kVA，每台变压器阻抗为40*(标幺值，推荐参数)；所有断路器CT变比均为600/5，线路允许电流为600A。

S2、根据实时运行工况参数，计算典型配电线路的开关保护定值；

线路故障状态下，短路电流大小计算结果如图4所示,短路电流大小的计算方式为现有技术中变电站短路电流大小的计算方式,在此不再赘述。根据短路电流大小，各级开关保护定值计算过程如下：

S201、主变10kV侧断路器(第一断路器001、第二断路器002)保护定值计算

(1)限时速断

a)限时速断状态下，本侧10kv母线发生金属性短路故障(短路电路为图4中的K1小)时有1.5倍的灵敏度整定，则

I

根据继电保护的四个基本要求(选择性、速动性、灵敏性、可靠性),为了保障合环时的安全性，将保护电流取值为5300A，0.6S跳分段断路器(站内母联开关)，闭锁本侧分段(站内母联开关)备自投，0.8S跳本侧断路器(综合考虑取值)。

(2)复压闭锁过流

a)按躲过变压器本侧额定电流整定。

I

b)按本侧母线发生金属性短路故障(K1小)时有不小于1.5倍的灵敏度。

I

主变10kV侧断路器的保护电流为5200A，1.1S跳分段(母联)断路器，闭锁本侧分段(母联)自投，1.4S跳本侧断路器。

S202、出线断路器DL保护定值计算

(1)电流速断

a)本线路是公用线路，应使分界断路器FJ3不在本段保护范围内，躲分界断路器FJ3安装处故障(K6大)。

I

b)计算值大于10kV母线最大短路电流13750A(K1大)，即线路出口发生故障保护不动作。因此按本段保护范围末端故障故障(K6小)有1.2倍灵敏度计算，增加电压闭锁元件。

电流元件的保护电流：I

出线断路器DL的保护电流的大小为5600A，定时过流保护动作时间为0S。

(2)限时速断

a)应满足上级变压器限时速断保护的配合要求。

I

b)宜躲过所带配电变压器的励磁涌流，按2倍所带全部配电变压器额定电流整定。

I

c)宜躲过所带配电变压器低压侧故障(K10大)。

I

出线断路器DL的保护电流的取值为2400A，定时过流保护动作时间为0.4S。

(3)定时过流

a)与上级变压器复压闭锁过流保护的配合要求。

Idzj＝主变10kV侧断路器的保护电流/配合系数＝5200/2＝2600A(考虑两回线相继故障，线路出线断路器的保护定值需要和主变的保护定值匹配,取较高的配合系数,配合系数为2)

b)应躲过最大负荷电流，按1.5倍最大允许负荷电流整定。

I

出线断路器DL的保护电流的大小取值为960A，定时过流保护动作时间为0.6S。

S203、中间断路器ZJ保护定值计算

(1)限时速断

a)与上级断路器(出线断路器DL)限时速断保护的配合,以满足满足继电保护的选择性。

I

b)宜躲过所带配电变压器的励磁涌流，可按2倍所带全部配电变压器额定电流整定。

Idzj＝2*(中间断路器所带配电变压器容量/√3/电压)＝2*(4000/1.732/10)＝462A

C)不应小于线路允许电流600A。

I

中间断路器ZJ的保护电流的取值为780A，定时过流保护动作时间为0.4S

(2)定时过流：

a)与上级断路器(出线断路器DL)定时过流保护的配合。

I

b)应保证本保护范围末端发生金属性短路故障(K3小)时有不低于1.3倍的灵敏度。

I

c)应躲过最大负荷电流，不应小于线路允许电流600A。

Idzj＝保护定值匹配系数*(中间断路器所带配电变压器容量/√3/电压)＝1.5*(4000/1.732/10)＝347A

中间断路器ZJ的保护电流的取值为540A，定时过流保护动作时间为0.6S

4.联络开关保护定值计算

(1)限时速断

a)与上级断路器(出线断路器DL)限时速断保护的配合

I

b)宜躲过所带配电变压器的励磁涌流，可按2倍所带全部配电变压器额定电流整定。

I

C)与中间断路器限时速断保护的配合。

I

综合a,b,c的要求,联络开关的保护电流的取值为1800A，定时过流保护动作时间为0S。

(2)定时过流：

a)与上级断路器(出线断路器DL)定时过流保护的配合,满足继电保护的选择性。

Idzj＝出线断路器的保护电流/配合系数＝960/1.2＝800A

联络开关的保护电流的取值为840A，定时过流保护动作时间为0.3S。

S3、根据实时运行工况参数，计算合环电流，构建安全合环条件，执行合环操作。

示例性的，以“10kV电一线ZJ01中间断路器至联络00开关间线路负荷合环调至10kV宁一线运行”为例，联络00开关为合环开关，ZJ01中间断路器为解环开关，现将操作步骤说明如下：

S301、计算合环后的负荷电流需小于线路运行电流600A*80％＝480A，确保负荷转供后联络线路不重载。

S302、调整10kV电一线011开关和宁一线012开关定时过流保护动作时间，形成级差0.2S，以免站外解环开关该跳未跳时10kV电一线011开关和宁一线012开关同时跳闸。

S303、调整10kV电一线ZJ01中间断路器、联络00开关、10kV宁一线ZJ02中间断路器保护定值。

(1)10kV电一线ZJ01中间断路器定值大小应躲过最大负荷电流，按1.5倍最大允许负荷电流整定。

I

10kV电一线ZJ01中间断路器的保护电流的取值为900A，定时过流保护动作时间为0S。

(2)联络00开关、10kV宁一线ZJ02中间断路器保护退出。

S304、进行合环操作。合上联络00开关合环，若合环电流大于900A，则10kV电一线ZJ01中间断路器自动跳闸，解环成功；若合环电流小于900A，需人工拉开10kV电一线ZJ01中间断路器，人工解环。

S305、合环操作结束后，10kV宁一线012开关、10kV电一线ZJ01中间断路器、联络00开关、10kV宁一线ZJ02中间断路器恢复原保护定值。

S306、每次合环时，采用便携式录波器测量环路电流，供下次合环调整做数据参考。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。