运行关键问题分析(湖南电科院朱吉然)最终ppt课件.pptx

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1、配电自动化系统若干现场运行关键问题分析,国网湖南省电力公司电力科学研究院朱吉然,1,2,配电自动化后备电源选型,3,4,配电终端CT取电问题分析,环境对配电终端运行影响,配电自动化开关误动作分析,5,配电自动化调试模式探讨,1 环境对配电终端运行影响,湖南省春夏季节气候潮湿、凝露现象严重，夏季炎热高温，影响现场配电终端正常运行。 对现场二次附柜内的温度、湿度进行记录，长时间运行数据进行分析。选取现场运行条件较为恶劣的两个典型的二次附柜内容的温湿度数据进行分析。,1 环境对配电终端运行影响,1 环境对配电终端运行影响,1 环境对配电终端运行影响,（1）配电终端二次附柜湿度变化大，春季梅雨季节湿度

2、达100%情况多，需要采用专用的除湿设备对整个柜体进行整体除湿，防止凝露发生；（2）二次附柜内的温度较高，二次附柜内温度最高达50度左右。需要对二次附柜内的微气候环境进行改善。（3）铅酸蓄电池适宜的运行温度25度，结合第二章对后备电源的运行分析，需改善配电终端蓄电池运行环境；（4）配电终端一般采用工业级的芯片，且在通过实验室的高温70度检测后，能够满足现场高温条件先运行的需求。,1,2,配电自动化后备电源选型,3,4,配电终端CT取电问题分析,环境对配电终端运行影响,配电自动化开关误动作分析,5,配电自动化调试模式探讨,2 配电自动化终端后备电源选型,配电自动化终端后备电源在配电自动化系统中至

3、关重要，配电终端必须在线路失电的情况下维持工作一段时间，以完成故障检测、信息上报以及对开关进行遥控操作等一系列工作，实现故障快速定位、隔离并恢复非故障区域供电。因此，配电自动化终端后备电源配置方式成为配电自动化建设中必须要研究和解决的重要问题。,2 配电自动化终端后备电源选型,配电自动化终端后备电源主要包括铅酸蓄电池、胶体电池。,长沙公司配电自动化区域内投运2年终端后备电源取样调查：,2 配电自动化终端后备电源选型,内阻测试E品牌胶体蓄电池,标称内阻：25m样本最大内阻：26.491m样本最小内阻：16.55m样本平均内阻：20.59m超出标称内阻：1台（5.56%）电池膨胀：14台（77.7

4、8%）硫酸盐化：2台（11.11%）,2 配电自动化终端后备电源选型,内阻测试P品牌胶体蓄电池,标称内阻：11m样本最大内阻：13.919m样本最小内阻：11.343m样本平均内阻：12.31m超出标称内阻：32台（100%）电池膨胀：32台（100%）硫酸盐化：1台（3.125%）内阻无法测量：2台（6.25%，可基本认为蓄电池已经损坏）,2 配电自动化终端后备电源选型,内阻测试Y品牌胶体蓄电池,标称内阻：12m样本最大内阻：51.385m样本最小内阻：9.571m样本平均内阻：14.58m超出标称内阻：5台（100%，3台电池内阻超标2倍）电池膨胀：0台（0%）硫酸盐化：1台（5%）,2

5、配电自动化终端后备电源选型,现场后备电源运行分析现场运行环境比较差，部分普通铅酸蓄电池与胶体电池出现不同程度的膨胀或负极酸化。,浮充电压和充电电流设置不合理。现场运行恶劣环境。蓄电池运行维护不当。,2 配电自动化终端后备电源选型,终端后备电源需求分析对于一次设备功耗计算，选取具有代表性的弹簧操作机构断路器和负荷开关间隔分合闸过程电压电流进行录波。,2 配电自动化终端后备电源选型,终端后备电源需求分析负荷开关合分闸过程电源录波分析,典型负荷开关合闸过程电压电流录波,负荷开关分合闸是通过弹簧机构传动的方式，推动开关主触头分闸和合闸，合闸启动电流大约在23工频周波，弹簧机构传动时间一般持续23S。,

6、2 配电自动化终端后备电源选型,终端后备电源需求分析断路器合分闸过程电源录波分析,断路器合闸、分闸过程时间很短，大约在23个工频周波。断路器合闸后，储能过程一般持续35S。,断路器合闸以及储能过程电压电流录波,2 配电自动化终端后备电源选型,终端后备电源需求分析终端后备电源容量需求,1）DTU装置功耗由配电自动化终端技术规范规定“三遥”站所终端最大功耗为：20VA。2）通信设备功耗（EPON ONU）结合相关标准和EPON主流设备厂家的标称值，ONU额定功耗不应大于10VA，瞬时最大功耗不应大于15VA。3）电源管理模块和断路器分合闸功耗：34.288kJ,2 配电自动化终端后备电源选型,终端

7、后备电源需求分析终端后备电源容量需求,二次附柜整体功耗：配电自动化二次柜体采用48VDC后备电源，断电后运行4小时，整体功耗为：其中，PD为DTU平均功耗，PC为通信设备平均功耗，t为运行时间。附柜所需电流有效值为：以蓄电池常用的10倍率容量，换算成蓄电池容量为：C10=3.113Ah若是FTU，则蓄电池容量应不小于：C10=2.5Ah,2 配电自动化终端后备电源选型,终端后备电源比对性试验将现场运行2年电池与新电池比对性试验测试：,试验项目：（1）端电压均衡性能试验。（2）容量性能测试。（3）内阻测试。,2 配电自动化终端后备电源选型,终端后备电源比对性试验将现场运行2年电池与新电池比对性试

8、验测试：蓄电池编号：,2 配电自动化终端后备电源选型,终端后备电源比对性试验将现场运行2年电池与新电池比对性试验测试：,试验结果：E品牌新旧电池,2 配电自动化终端后备电源选型,终端后备电源比对性试验将现场运行2年电池与新电池比对性试验测试：,试验结果：P品牌新旧电池,2 配电自动化终端后备电源选型,终端后备电源比对性试验将现场运行2年电池与新电池比对性试验测试：,试验结果：Y品牌新旧电池,2 配电自动化终端后备电源选型,终端后备电源比对性试验将现场运行2年电池与新电池比对性试验测试：,容量测试结果分析：,（1）测试中，P品牌和Y品牌铅酸蓄电池新旧电池放电容量一致性好。（2）E品牌新旧胶体电池

9、在容量性能测试中呈现一定差异性。,2 配电自动化终端后备电源选型,终端后备电源比对性试验将现场运行2年电池与新电池比对性试验测试：,内阻测试结果分析：,（1）P品牌和Y品牌铅酸蓄电池与E品牌胶体电池内阻，完全充电内阻RO和放电后RE均有不同程度升高，新旧电池表现基本一致。（2）E品牌胶体电池内阻较之P品牌和Y品牌铅酸蓄电池而言，具有更好的内阻稳定性。,2 配电自动化终端后备电源选型,终端后备电源选取和运维建议,选取建议,结合各地的温度、湿度等天气特点，有选择性地选择后备电源的类型；对于我国南方高温、高湿特点地区，综合环境特点和后备电源性价比，对于三遥型配电终建议优先考虑采用阀控式铅酸蓄电池。,

10、2 配电自动化终端后备电源选型,终端后备电源选取和运维建议,运维建议,定期检查电源管理模块运行参数是否在合格范围内。在电源管理模块配置蓄电池活化电阻，关注蓄电池内阻。加强后备电源在线监视，对蓄电池端电压、充放电电流、内阻等关键指标进行实时监测。温湿度后备电源的关键性能影响大，需要开展先进高效制冷（或加热）、除湿技术研究，控制后备电源箱体温度、湿度恒定。,1,2,配电自动化后备电源选型,3,4,配电终端CT取电问题分析,环境对配电终端运行影响,配电自动化开关误动作分析,5,配电自动化调试模式探讨,3 配电自动化开关误动作分析,2012年6月15日，某局配调人员在仓库使用模拟配电自动化系统主站对A

11、开关站进行遥控调试操作，当调试人员对305间隔负荷开关下发远方遥控分闸命令时，305间隔负荷开关分闸成功，调试人员观察到307间隔负荷开关动作跳闸，出现开关误动作。,3 配电自动化开关误动作分析,从模拟配电主站中调出调试相关遥控操作事故记录信息:,根据模拟主站记录及现场记录，初步判断调试过程中307开关误动作,3 配电自动化开关误动作分析,一次设备及DTU遥控回路原理图分析,A开关站一次10kV开关控制回路原理图,可能存在DTU遥控输出继电器回路触点发生粘连导致开关合闸。因此，需现场对该继电器触点进行绝缘性能检查。,3 配电自动化开关误动作分析,一次设备及DTU遥控回路原理图分析,A开关站配电

12、终端遥控驱动回路原理图,A开关站配电终端遥控回路原理图,A开关站DTU设计缺陷：遥控回路未配置遥控选择、返校的信号继电器；分合闸回路之间没有任何互锁和自锁功能；当各类逻辑和驱动芯片受到电磁干扰的情况下可能出现抖动；存在由于继电器原因或者外部环境潮湿导致绝缘性能差情况。,3 配电自动化开关误动作分析,现场开关站检查,现场开关站检查内容：1）检查终端装置配置；2）检查接线情况；3）遥控回路绝缘性能测试；4）检查遥控电路板；5）检查直流电源系统；6）按照6月15日遥控操作顺序对A开关站进行现场遥控操作，操作过程未能重现开关误动作。,以上检查，均未发生异常 将DTU带回实验室进一步测试,3 配电自动化

13、开关误动作分析,试验室电磁兼容测试,3 配电自动化开关误动作分析,试验室电磁兼容测试,EMC测试结果：对此现场故障DTU进行III、IV级快速瞬变脉冲群测试时，各回路均出现无规律地开关误动作。为了排除个体差异，更换新的遥控I/O板进行III、IV级EMC测试，同样出现了开关误动作的情况。对所有应用于湖南公司不同类型的DTU、FTU开展了集中检测，发现多家存在电磁兼容不过关的情况。,EMC测试结果分析：部分配电终端遥控回路设计不合理，无法满足国标电磁兼容III级要求，进行遥控分合闸操作时，存在其他遥控回路出口误动作的风险。,3 配电自动化开关误动作分析,改进措施,对DTU进行改进,DTU改进后遥

14、控回路原理图,设置了单独的遥控选择的继电器；设置了遥控回路相关闭锁保护功能；设置遥控分/合闸性质保护。,3 配电自动化开关误动作分析,改进措施,对DTU进行改进,DTU改进后遥控回路原理图,当收到遥控分闸命令时，遥控处理板发出对应遥控路号的对象分继电器的驱动信号，同时，对所有的分闸继电器的驱动端进行采样返校，保证一次只能有一路的驱动信号有效，否则就自动撤消操作。,3 配电自动化开关误动作分析,改进措施,DTU改进效果,技术人员对改进后的DTU开展电磁兼容测试，通过IV级快速瞬变脉冲群抗扰度、浪涌、静电等测试，满足国标IV电磁兼容性能的要求。通过以上改进措施，防止了电磁兼容性能不过关的设备的入网

15、，避免了现场开关误动作情况发生，运行情况良好。,1,2,配电自动化后备电源选型,3,4,配电终端CT取电问题分析,环境对配电终端运行影响,配电自动化开关误动作分析,5,配电自动化调试模式探讨,4 配电终端CT取电问题分析,4 配电终端CT取电问题分析,一次CT电流值为20A，二次终端启动，通信正常，静态功耗。,4 配电终端CT取电问题分析,1、正常无线公网通信，静态功耗：P=U*I*cos=97.374*0.018*cos(2.9)=1.744W。2、谐波成分大,4 配电终端CT取电问题分析,二次终端启动，通信正常，通信瞬时动态功耗。,4 配电终端CT取电问题分析,1、正常无线公网通信，通信瞬

16、间动态功耗：P=U*I*cos=47.036*0.127*cos(53.8)=3.53W。2、谐波成分大,4 配电终端CT取电问题分析,4 其他运行问题,（1）改造环网柜的质量管控问题：统一招标技术规范书，气压表的改造的必要性；附件选择（航空插头选择、端子排的选择）；（2）遥信防抖问题的探讨；（3）配电终端设备的谐波等电能质量的考虑。,1,2,配电自动化后备电源选型,3,4,配电终端CT取电问题分析,环境对配电终端运行影响,配电自动化开关误动作分析,5,配电自动化调试模式探讨,传统调试模式,一、二次设备直接运送到现场进行安装、调试：现场设备数量多、分散广；现场环境差；现场调试电源提供困难；现场

17、调试效率低，影响用户停电时间。,5 配电自动化调试模式探讨,创新调试模式：集中调试 同步建设,一二次设备仓库集中,模拟主站系统测试终端自动化信息点,一二次设备及主站系统联调测试,终端整定值及相关参数设置,一二次设备及通讯设备现场安装,一次设备、自动化设备、通信设备的同步调试、同步投产、同步运行,5 配电自动化调试模式探讨,创新调试模式：集中调试 同步建设,为了提高效率，湖南省电科院还编制了调试的作业指导卡，分工协作，以流水线的方式开展设备调试工作。,5 配电自动化调试模式探讨,创新调试模式：集中调试 同步建设,新模式彻底改变了过去现场调试环境差、试验仪器难以放置、无可靠试验电源、易受天气等外界因素影响等问题，极大缩短了现场停电时间，提高了设备调试效率和准确率。据统计，以单台配电终端调试时间计算，采用集中调试模式可节省现场调试时间达34个小时。,5 配电自动化调试模式探讨,谢谢！,国网湖南省电力公司电力科学研究院朱吉然18973102439,