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一种带电更换配电自动化站所终端的方法

2021-01-12 来源:乌哈旅游
配电 一种带电更换配电自动化站所终端的方法 洪海生,李茜莹,杨德尚 (广州供电局有限公司,广东广州510000) 摘要:现代配电自动化的实施,可实现配电网故障的快速定位,可最大限度地减少故障引起的停电范围, 进而提高供电可靠性。文章以越秀供电局配电自动化试点运行为背景,介绍了研制的基于绝缘穿刺结构的带 电更换模块,提出了一种带电更换配电自动化终端的施工方案,并与其他可能的施工方法进行了比较分析。 最后,对带电更换模块的改造工程应用进行了分析。结果证明研制的带电更换模块施工简单,兼容性高,可 大幅减少停电时长,提高客户满意度,因而具有较大的市场前景。 关键词:配电自动化终端;带电更换模块;绝缘穿刺 中图分类号:TM76 文献标志码:A DOI:10.19421 ̄.cnki.1006.6357.2017.03.013 O引言 过7年的终端占到了90%(达到退役 配电自动化(di StribUtiOn 标准),故障率较高,且无备品备件, automation,DA)是整合了现代计算机、 影响配电自动化实用化水平的提高。 通信技术、电子技术、自动控制等技 另一方面,由于电流互感器(TA)二 术手段,对配电网设备进行监测、保 次回路不能开路,传统的终端改造施 护与控制,对电网的运行和管理进行 工需停电进行,完成如此大体量的施 优化的技术[1-3]。随着对供电可靠『生与 工改造工作将严重影响主城区的供电 电网运行效率要求的不断提高,配电 可靠性和客户满意度。因此研究配电 次电缆 自动化正在世界范围内获得越来越广 自动化终端(distirbution terminal unit, 泛的应用L4]。利用配电自动化可在很 DTU)的带电更换技术意义深远。本 图1 二遥型DTU原理示意图 Fig.1 Structure of two—remote DTU 大程度上改善配电网的运行状态,更 文首先介绍了所研制的带电更换模块 序电流,每一个遥测量需形成回路 好地实现资源的综合利用tsJ。 的原理、结构,从而提出了一套相应 才能测量,因此每一个电流量均有2 广州供电局配电自动化系统的 的带电更换DTU的施工方案,并与其 条线缆。DTU的带电更换难点就在 建设目标是实现配电网线路故障的 他可能的施工方法进行了比较,最后 于防止TA回路开路。 快速定位、快速隔离故障区段和及 对改造工程应用进行了实例分析。 时恢复非故障区域用户的供电,缩 短用户停电时间、减少停电面积, 绝缘穿刺线夹,又叫绝缘穿刺 连接器或电缆分支器,简称为穿刺 l带电更换模块 线夹,具有导电能力强,线夹温升 小,耐高压,防潮、防水、防腐蚀, 提高配电网运行管理水平和工作效 1.1带电更换DTU的原理 率,提升用户满意度和客户服务水 平,切实提高用户供电可靠性L6J。 配电自动化功能的基础为“三 体积小,重量轻,安全方便等特点, 遥”即遥测、遥信和遥控,其中遥测 是绝缘导线(电缆)的最佳连接器。 越秀供电局自2008年10月承接广 是最基本的功能。而我国早期建设的 现有绝缘穿刺线夹分为普通绝缘穿 州供电局配电自动化试点任务以来, 终端基本为“二遥”终端(遥测、遥 刺线夹、验电接地绝缘穿刺线夹、 大力开展配电自动化建设工作 ,截 信,包括故障信息)或“一遥”(遥 防雷防弧绝缘穿刺线夹、防火绝缘 9J。 8 J。配电自动化 穿刺线夹等L至2016年3月底,越秀供电局有374条 信,包括故障信息)L公用馈线安装了DTU;馈线覆盖率 本地系统的标配一般为1台DTU以及 达100%,配电站房(开关房与综合 若干回路的3套电流互感器,见图1。 如图2所示,通过拧紧线夹上的 力矩螺母,穿刺刀片逐渐穿刺电缆绝 房)覆盖率达90%,已建设终端1 905 如图1所示,DTU通常采用两相 缘层及金属导体。当密封胶圈与线缆 台。一方面,终端基数较大,运行超 星形接法,采集的是A/(N、C相与零 绝缘皮层、穿刺刀片与金属导体的接 DISTRlBUTlON&UTILIZATl0N 供用电2017 03 l 67 围配电 篚罐 迫分金在向使离属按下刺挤压穿;刀刺压2穿为浇端刺转注对开轴为导关;一通的3体铜为作;片导用4为进通下弹行铜驱力挤片动垫压,刺片或与刀, 落,完成主线与分支的连接D0]o 根,保证装置的稳固以及受力的均 凸台。壳体采用加强工程塑料,在 高温下也能保持弹性和强度。 触深度达到设计数值时,力矩螺母脱 如果按压穿刺开关的扭矩值设计过 小,则可能造成ERM与遥测线缆导 体的接触不到位,金属刺刀与导体 电气接触面积较小,无法保证良好 ;5为绝缘垫片,实现对线 的电气接触,通流时由于接触电阻 缆的固定;6为金属刺刀(按照导体 过大造成TA二次回路开路。反之, 直径的1/3来设计),保证了恒定穿 若扭矩值设计过大,金属刺刀刺入 刺压力,确保良好的电气接触;7为 导体过深,可能损伤遥测线缆导体, 绝缘盖;8为线槽,可摆放待施工回 降低机械强度。当遥测电缆运行在 路的遥测线缆:9为支撑杆,共有4 张力作用下,有可能造成断线事故。 因此,要使ERM达到最佳的电气 匀;10为连接螺栓,完成绝缘盖与 性能和机械眭能要求,其按压穿刺开 底座凸台的结合;l I为下壳体底座 关扭矩值的大小必须符合一定要求。 1)ERM接续前后的直流电阻要 求。根据DL/T 1190—2012《额定电 压1OkV及以下绝缘穿刺线夹》的要 求,对于一般的绝缘穿刺线夹,在 电缆接续处两端点之间的直流电阻 应不大于等长被接续电缆电阻值的 1.5倍,而由于ERM属于过渡性应 用,应从TA误差范围内二次回路允 许的阻抗值来考虑。 图3带电置换模块前视透视结构示意图 Fig.3 The forward—looking perspective structure Of ERM TA铭牌上的额定容量决定着TA 二次负载阻抗的允许值。二次负载 阻抗的大小直接影响着TA的误差“ J (TA误差与二次负载阻抗的大小成 正比),因此为保证TA在运行中误 差合格,要求其二次负载的容量应 为标称值的25%~100% ,即: 0-25 ≤ ≤ (1) 式中:S,为TA二次负载的窦际容量; 图4带电置换模块立体结构示意图 Fig.4 3D schematic diagram of ERM 为TA的额定容量,可由下式给出: : ZN (2) 在使用ERM时,先松开两侧连 式中: 为TA的额定二次电流;ZN为 接螺栓,打开绝缘盖,将绝缘垫板 额定二次阻抗。当额定容量 一5VA, 拉起,将欲短接的2条线缆平放入线 额定二次电 ,N:5A,则额定二次阻 槽,放下绝缘垫板;按压穿刺开关, 通过金属刺刀将线槽中放置的线缆 抗应为 =0.2Q。 由式(2)可知, 由TA的额 刺破,从而通过2根金属刺刀和导通 定容量决定,故二次负载允许阻抗 铜片使2根线缆形成通路。 乙也需满足以下关系: 0.25ZN≤Z2≤ZN (3) 1.3按压穿刺开关扭矩值的计算 同一回路2条线缆的短接,完全 TA ̄-次负载阻抗Z2应为4个部分 靠金属刺刀的刺穿进入线缆。显然 串接之和:线圈总阻抗ZⅢ、线路阻抗 68 l 供用电2。17・。3 DlSTRIBUT10N&UTILIZAT10N 配电 团 ZI、接触电阻Zk(通常取0.05-0.1Q) 验等,并委托国家电力工业电力线路 工,可能采用的施工手段如下: 以及ERM接续电阻ZERM,即有: Z2=Zm+z +Zk+ZFRM(4) 对于一般的遥测电缆(假设长 器材质量检验测试中心开展型式试验。 1)传统停电型。采用预安排停 2配电自动化带电更换方案 电,实施配电自动化改造,对供电 可靠性影响较大,适用于供电可靠 性要求不高的区域或是一二次设备 度为5m,则每个TA对应遥测量的 2.1基于ERM的更换方案 二次回路长度为10m),线路阻抗为 Z.=pL/s=0.07Q(20℃时)。 基于ERM提出的配电自动化终 同步施工改造的场合。 端带电更换方案(以某回路的A相为 2)重用型。支持带电更换终 联立式(1)一式(4),对于配 例),流程如下: 端。利用旧终端的端子排,需切割 电网自动化常见的TA(遥测电缆长 度设为5m)可得: 0≤Z RM≤0.08Q (5) 1)退掉所有遥控压板(若DTU 终端箱体,施工难度较大,适用于 具备遥控功能); 供电可靠性要求高的区域。由于不 2)施工人员穿戴可靠的防护用 同终端厂家的端子排不尽相同,有 一电阻的测量方法可以参考GB/T 具,利用ERM将A与N夹通; 定的局限性;当端子排不兼容时, 23 1 7.3—2o08《电力金具试验方法第 3)将A与N的接线分别从端子 需设计二次小箱,增加了运维难度, 并留下一定的安全隐患。 3部分:热循环试验》,所测得的值为 排中松开; 直流电阻值。ERM及遥测电缆的电 4)重复步骤1)--3)完成该回 3)普通穿刺型。支持带电更 换终端。利用现有的绝缘穿刺线夹, 阻测量应在规定的电位测点之间进 路C与零序遥测回路的处理; 行,可以选用双臂电桥,见图5。  ll 5)重复步骤1)一4),完成其 逐个回路更换遥测回路,靠力矩螺 余回路A、C、零序的二次接线的处 母的紧固脱落完成穿刺。从松开力 理,并做好标识; 矩螺母到放置线缆完成穿刺,需要 6)将步骤1)--5)中所有的回 利用套简扳手松紧螺母36个,同时 路接至新DTU对应的端子排,确定 需取下防水胶垫(否则无法放置线 形成回路后,移除所有的ERM,并 缆),施工时间长;一方面,紧固力 图5 置换模块电位测点示意图(以A 用绝缘胶带缠绕损伤的绝缘表皮; 矩螺母到自动脱落的过程,施工困 相为例) 7)逐根完成遥信、遥控等控制 难,另一方面,需切割终端箱体, Fig.5 Schematic diagram ofpotential measuring point of ERM 缆的替换接线; 导致施工难度大。适用于供电可靠 2)经ERM穿刺的遥测线缆,应 8)完成所有接线后,查看DTU 性要求高的区域。 4)ERM型。支持带电更换终  保证其运行拉断力(指安装ERM后 遥测数值以及遥信状态是否正常。遥测线缆的抗拉断力)不小于原电 至此,利用ERM完成了DTU的带 端。以6个回路终端为例,虽然需要 松紧连接螺栓72个,优点是按压穿 刺开关即可完成回路,方便快捷,  缆计算拉断力的95%,电缆不能因 电更换,置换模块实际接线图见图6。为穿刺而丧失应有的机械性能。 通过遥测线缆运行拉断力的测 试,判断按压穿刺开关的最大扭矩 值。通过线缆接续后直流电阻的合 格与否(考虑TA二次回路的阻抗 值),判断按压穿刺开关的最小扭矩 值¨ ,由此获得按压穿刺开关的扭 矩值范围,考虑遥测线缆的线径以 及导体直径,确定连接螺栓的位置, 从而确保ERM的机电性能可靠。 2.2方案比较分析 对于配电自动化终端的改造施 缺点是需切割箱体。适用于供电可 靠性要求高的区域,也适用于部分 回路的迁移。 本文从设计难度、施工难度、 供电可靠性影响、经济性以及适用范 围等方面,对以上4种可能的施工方 法进行比较分析,比较结果见表1。 从表1可以看出,基于ERM的施 工方法,与其他几种方法相比,操 作容易、施工难度较低,最大程度 图6置换模块实际接线图 Fig.6 The actual wiring diagram of ERM 1.4带电更换模块的测试 在实验室对ERM进行各种常规试 验和极限试验,主要有交流大电流模 拟试验、挂网运行试验、直流电阻试 DISTRlBUTION&UTI L.IZATlON 地避免了DTU常规施工方法对供电 可靠性的影响,且适用广泛,可用 于部分回路的迁移工作。 供用电2。17・。3 l 69 电 自 蠡 表1配电自动化终端施工改造方法比较 Tablel Comparison ofmethods for reconstruction ofDTU 脑机关高度集中的核心区域,负荷集 中日对供电可靠性要求高,辖区多 电源配电站房比例较大,施工改造 中存在仅更换DTU部分回路的情况: 1)多电源开关柜回路共同接入一 台DTU,而房内环网柜并非整体更换。 如图7所示,A综合房南中旅F2 与鹿鸣F5这2条馈线供电,房内只有 1台DTU,且满足报废条件;中旅F2 一侧均为半绝缘柜,局放超标,而 鹿鸣F5一侧为带“三遥”功能的全 绝缘柜,运行状况良好。 该房的改造需求为DTU与中旅 F2一侧环网柜同步改造。若采用传 统的施工方式,中旅F2与鹿鸣F5分 别停电,环网柜分别接入2台DTU, 并将原有DTU拆除,将造成鹿鸣F5 的3个中压用户非必耍停电。而采用 A 2号公变房 A综合房 A l号公变房 ERM方案,仅停中旅F2一侧母线, 而鹿鸣F5一侧环网柜可利用ERM接 入新DTU中,不会造成额外停电。 2)接人DTU的回路顺序与实际 环网柜的排列顺序不一致。 如图8所示,B综合房由盘福F4 图7改造工程1 Fig.7 Reconstruction Project 1 和盘福F26这2条馈线供电,房内只 有2台DTU;盘福F4一侧均为半绝缘 柜,局放超标,而盘福F26一侧的环 网柜运行状况良好。 该房的改造方案为盘福F4一侧 停电,环网柜与DTU同步改造。停 电时发现由于历史施工原因,盘福 F26的607与608回路接至盘福F4一侧 的DTU中。若采用传统的施工方式, 图8改造工程2 Fig.8 Reconstuctiron Project 2 盘福F4一侧的DTU将无法拆除,而 房内无位置安装新DTU,则自动化 3改造工程应用 将严重影响可靠性指标。此时考虑 部分施工需临时取消。若采用ERM 由于电流互感器二次回路不能 采用ERM的施工方法,完成DTU所 方案,607与608 ̄J用ERM接入盘福 开路,传统的配电自动化改造施工 有回路的带电更换。 需停电进行。目前配电自动化终端 主要采用2种方式进行改造。 F26的DTU中,分步骤实现房内2台 由于环网柜与DTU的生命周期 DTU的更换。 存在一定的差距,该方式将成为配 电自动化改造的主流方式。 综上所述,由于我国配电自动 化建设起步较晚,基础薄弱,相关 3.1只更换DTU 越秀供电局过保终端涉及回路 3.2环网柜与DTU同步更换 的管理措施、技术标准、施工验收 数约1万,即使采用轮停的方式,也 70 l 供用电2。17_03 越秀区作为华南地区党政军首 规范缺乏,加之配电网运行环境恶 DISTRlBUTION&UTILlZATl0N 配电 l _ 劣,而供电可靠性的要求逐步提高, 传统的终端改造施工均需停电进行, 密接触,又不伤害导线,从而满足 DTU的带电更换尤其是部分回路的 将影响供电可靠性和客户满意度。 配电自动化改造时DTU全部回路或 带电更换(即微改造),将逐步成为 本文研制了基于绝缘穿刺结构的带 部分回路的带电更换需求,可以大 主流的施工方式。 电更换模块(ERM),提出了一种 幅减少供电企业的预安排停电时间, 带电更换DTU的施工方案,并与其 提高供电可靠性。同时其具备较高 他可能的施工方法进行了比较分析, 兼容性,适用于多种品牌的配电自 4结语 自2008年以来,全国范围内建 最后对带电更换模块的改造工程应 动化终端,具有广阔的市场前景, 设了一大批配电自动化终端,如今 用进行了分析。本文提出的ERM安 可应用于全国各大城区配电自动化 将面临大批量退役更换的问题。由 装简便,减轻了劳动强度,既能保 终端的改造。回四 于电流互感器二次回路不能开路, 证刺穿绝缘线的绝缘层,和导线紧 参考文献 [1]刘广宁.广州配网自动化方案探讨及其经济效益分析[DJ. Guangdong Electric Power,2016,29(4):84-88. 北京:华北电力大学,2009. [8]刘健,林涛,滕林,等.配电网差异化规划[J].供用 L 2 j BENDER M,PLUMMER C.Distribution automation 电,2014,31(5):34.37. boosts system reliability[J].Transmission&Distribution LIU Jian,LIN Tao,TENG Lin,et a1.Diffc:rentiation World,20l3,65(7):34. planning of power distirbution network[J].Distirbution 1 3 J SMALLW00D C,WENNERMARK J.Benefits of &Utilization,2014,31(5):34—37. distirbution automation[J].IEEE Industry Applications [9]董吉谔.电力金具手册(第2版)[M].北京:中国电力 Magazine,2010,16(1):65—73. 出版社,2009:l5.16. [4]徐丙垠,BRUUNER C.国际配电自动化发展综述[J]. [101张国栋.绝缘穿刺线夹在工程中的应用[J].电气技术, 供用电,2014,31(5):16.20. 201 1(7):73.75,89. XU Bingyin,BRUUNER C.Summary of international ZHANG Guodong.Application of insulation puncture distribution automation development[J].Distribution& clamp in engineering[J].Electrical Engineering,201 1 Utilization,20l4,3l(5):16—20. (7):73.75,89. [5]张波,赵江河,林涛,等.配电自动化系统标准体系研 [11]胡静斐.二次负载对电流互感器误差的影响及测试方法 究与建立[J].供用电,2014,31(5):25—28. [J].广东电力,2005,18(12):59.61,74. ZHANG Bo,ZHAO Jianghe,LIN Tao,et a1.Research and HU Jingfei.Effects of secondary load on error of current establishment of standard system for distribution automation transformers and its test method[-J1.Guangdong Electric system LJJ.Distribulion&Utilization,2014,31(5):25-28. Power,2005,18(12):59—61,74. [6]范颖,高新华.广州供电局配网自动化系统的新技术应 [12]白加林,王宇恩,赵武智,等.基于PSCAD/EMTDC的 用及研究mJ].南方电网技术,2009,3(5):64.68. P类电流互感器暂态饱和特性分析[J].贵州I电力技术, FAN Ying,GAO Xinhua.New technology application 2015,8(11):1-5,40. and research of guangzhou distribution network automation BAI Jialin,WANG Yuen,ZHAO Wuzlhj,et a1.Analysis system I-j].Southern Power System Technology,2009, of transient saturation characteristics of P type current 3(5):64.68. transformer based on PSCAD/EMTDC L J J.Guizhou [7]杨德尚,洪海生,李绮琳,等.基于综合评分法的配网自 ElectricPowerTechnology,2015,18(11):1-5,40. 动化终端差异化巡视策略[J].广东电力,2016,29(4): [13]李禾.绝缘穿刺线夹紧固螺栓扭矩值的试验与探讨[J]. 8 88. 华东电力,2012(5):902—905. YANG Deshang,HONG Haisheng,LI Qilin,et a1. LI He.Test and discussion on the torque values of the Comprehensive scoring based on grading operation and insulating stripping clamp bolt[J1.East China Elecrtic maintenance strategy for distribution terminal unit[J]. Power,20】2(5):902—905 收稿日期:2016—09—28;修回日期:2017-01.11 作者简介: 洪海生(1984一),男,硕士,工程师,主要研究方向为配 为配电自动化。 电网工程管理、配电自动化、新能源并网和储能技术。 杨德尚(1985一),男,硕士,工程师,主要研究方向为配 李茜莹(1990一),女,本科,助理工程师,主要研究方向 电网运行、配电网规划 (下转第46页continued on page 46) DISTR1BUT10N&UTILIZATION 供用电2。17_。3 I 71 口 会专题 柳始:分段数l, - 转供率0,分 支保 t牢0 起步:分段数!, Ilr转供牢3()。¨I 仆芷保护誊!n¨n 讣段措施 2.4项¨LCAM综合评价 LCAM评价模型从风险、绩效、成本3个方面进 行综合评价。其中风险评价占30%,包括站址路径落 发腱:分段数3, 【lJ转供牢7(1¨ 分盘保护牢40。n 分段措施 分支保护措施 成熟:分段数4, I 转供书I(10”n, 分支保护牢5( l=_I动化措施 分支保护井f施 D 分段措施 实情况、项目方案实施的停电影响、施工难度,反映 (项目建设难度及施工对客户的影响,反映项目对电网 ( 分支保护措施 ( 双电源措施 分盘保护措施 配网增强措施 双电源措施 门动化措施 lq增强措施 配『卅增强措施 分段措施 双电源措施 安全的作用;绩效评价占40%,包括用户可转供率、 (三)配网增强措施 标准化接线率、可转供电率、平均线路负载率、供电 半径等网格可靠性主要支撑指标,反映项目的可靠 性效益;成本评价占3O%,包括全生命周期成本效益 比、物资再利用、网格用户切割系数等投资效率表现 指标,反映投资的合理性。 2.5 j:效 与成本综合最优的投资优选策略 ( 自动化措施 n动化措施 权电源措旌 图5 A+类区域项目优选排序 根据可靠性与经济性综合最优模型,结合深圳网 架及区域发展现状,制定不同区域下单位成本提升可 靠性技术措施的优选策略。 初始:分段数1,  转供牢0,舒 I支保护牢《1 起步:分段数2, II『转供牢30 n, 分点保护率3( , 分段措施 分l芷保护措施 发展:分段数3, 町转供率70。1,, 分支保jJ’I率5[1Il1. 成熟:分段数4, llr转供牢100”¨1 分_芷保护术70“n 分芰保护排施 门动化措施 分段措施 rl、 分段措施 (j、分支保护措施 )双电源措施 分支保护措施 分段措施 I1动化措施 配阔增强措施 双电源措施 fl动化措施 配网增强措施 双电jl5f措施 (1)A+类区域项目优选排序:初始阶段分段措 ④配网增强措施 施和分支保护措施的综合效益较高;随着电网发展, 分段措施综合效益越来越差:电网成熟阶段自动化措 ①④④④③ ( )自动化措施 配嘲增强措施 双电源措施 施的综合效益越来越高,如图5所示。 ①③④④⑦ 图6 A/B类区域项目优选排序 (2)A/B类区域项目优选排序:分段措施的综合 效益较高;随着电网发展,电网成熟阶段分支保护措 况,协调总体目标和地区差异化,将提高供电能力与 ①②④④⑤ ①供电可靠性作为配电网建设改造的出发点和落脚点,③④④③  施、自动化措施综合效益越来越高,如图6所示。 坚持基于可靠性的规划理念,统筹开展配电网建设和 3结语 改造,提高配电网基础管理水平,实现配电网精益管 “十三五”期间,深圳供电局将结合公司实际情 理。①③④④③ ①③④④⑦ 回四 (上接第71页continuedfrom page 71) A Method for Energized Replacement of Distribution Terminal Unit(DTU) HONG Haisheng,LI Qianying,YANG Deshang (Guangzhou Power Supply Bureau Company,Guangzhou 5 1 0000,China) Abstract:The implementation of modem distribution automation can achieve rapid fault 1ocation of the distribution network, which call minimize the power outage caused by faults and improve the reliability of power supply.This study is based on the operation of distribution automation pilot of Yuexiu Power Supply Bureau,and introduces an energized replacement module (ERM)based on insulation piercing structure we developed,and thus present a energized replacement of DTU.Comparisons with other possible construction method are conducted.Finally,scenario analyses of ERM are carried out.The developed ERM has the characteristics of simple construction,high compatibility,can substantially reduce the power outages duration, improving customer satisfaction,thus has a great market prospect. Key words:distribution terminal unit(DTU):energized replacement module;insulation piercing connectors 46 J  I供用电2017.03 DlSTRlBUT10N&UTILIZAT1ON 

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