真型实证技术在配电网中的探索与实践

国家电网 STATEGRID 国网河南省电力公司 STATEGRIDHENANELECTRICPOWERCOMPANY 真型实证技术在配电网中的探索与实践 国网河南省电力公司电力科学研究院 张建宾 融合技术及应用研讨会 真型实证技术介绍 C 目录2真型实证技术在配网中的应用 ontents m新形势下真型实证技术的发展 2023年配电 融合技术及应用研讨会 真型实证技术介绍 国家电网 STATEGRID 国网河南省电力公司电力科学研究院 STATEGRI 配电网结构、运行条件复杂，易发生各类故障。其中，单相接地故障占比高达 80%。故障发生后，如果不能及时处理将带来严重后果 真型实证技术的提出以解决配电网接地故障处理难题提升故障处理装置实用化 水平为背景 融合技术及应用研讨会 真型实证技术介绍 国家电网 STATEGRID 国网河南省电力公司电力科学研究院 STATEGRIDHENANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUDE 配电网故障处理难题长期存在虽然新设备层出不穷，但普遍存在“不好用” “不敢用”“用不好”的情况。 站外故障处理设备算法仅限于难以真实反映配电网 模型与仿真复杂运行场景及参数 MATLAB 应用 效果 单设备考核偏难以真实反映设备 二次融合开关故障指示器配电终端原因 指标重单一指标 算法缺陷 站内故障处理设备分析现场定值整难以真实掌握设备及 定存在偏差现场运行边界 全补偿装置 (O) 主动干预型新型选线装置 OBM 设备厂商多质难以真实掌握实际 消弧装置OEM量难保证应用设备水平 ODM 融合技术及应用研讨会 新设备应用效果受限主要原因在于难以适应现场复杂的运行环境2023年配电一二次设备 一、真型实证技术介绍 国家电网 STATEGRID 国网河南省电力公司电力科学研究院 采用“拓扑-故障-负荷-扰动-气象多因素组态化试验场景构建方法，实现了 配电网复杂行为复现 参数 拓扑中性点运行方式、线路、拓扑比对分析数值仿真物模仿真真型试验 行为 故障故障类型、位置、时刻、介质 单一指标评价 设备精确建模X 负荷冲击、常规、单相、谐波负荷 行为 行为 扰动线路投切、母平、潮流反向等 故障精确建模XX 零序回路试验X XX 复杂环境模拟XX 配电网复杂行为特性 气象温度湿度覆冰振动盐雾等系统级试验 行为(多非线性耦合) 融合技术及应用研讨会 、真型实证技术介绍 国家电网 STATEGRID 国网河南省电力公司电力科学研究院 STATEGRIDHENANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUDE 传专统设备入网体系无法充分暴露设备问题通过真型试验改善设备入网体系，促进设备研发完善，提升入网设备质量 传统识 新技术设备型式挂网 区 研发试验运行 仿真仿真及物模真实系统 应用传统方式 型式试验后直接挂网 难以有效改进 单一指标考核场景复杂存在简单试验与复杂现场矛盾 简单测试场景拓扑单现场数据不足无法促进设备升级 问题被动出现问题 设系备入网体不 反馈可用数据少 场景不清晰 故障发生不可控 设备研发仅依靠仿真 新新技术设备 型式真型挂网应用 真型试验 型研发试验试验X运行 真实系统 挂网前增加真型试验 快速有效改进问题 反馈 场景复杂真实系统、复杂场景 拓扑丰富全面评价、录波数据丰富 主动发现问题 故障发生可控 2023年配电一二次设备 数据丰富场景明确 设备快速研发升级融合技术及应用研讨会 一、真型实证技术介绍 国家电网 STATEGRID 国网河南省电力公司电力科学研究院 STTTUD 有别于型式试验对单一指标的考核方式，真型试验重点考核配电设备在真实系统中的综合性能，聚焦多个指标、各类参数变量的交互影响是常规型式试验的 有力补充。 真型试验系统是一个配电系统，每一个元件均对试验数据存在影响 真型试验通过场景快速设置，使真型试验平台尽可能覆盖真实系统的运行边界及运行特征 平台特点具备物理模拟单元：采用集中参数单元代替真实线路、采用模拟负荷代替真实负荷 系统级测试，多参数指标评价体系（设备功能及性能、运行安全性及运行稳定性评价） 电压等级：66kV及以下中低压交直流配电网 真型实证真型试验涉及因素：拓扑、故障等电气参数：温湿度、淋雨等环境因素 技术进展试验分类：设备功能及性能测试、适应性分析、抗干扰能力测试、实用化提升评价等 主要试验对象：故障选线、一二次融合设备、主动消弧装置、柔性接地装置等6大类 2023年配电一三次设备 融合技术及应用研讨会 真型实证技术介绍 C 目录2真型实证技术在配网中的应用 ontents 新形势下真型实证技术的发展 融合技术及应用研讨会 国家电网 二、真型实证技术在配网中的应用STATEGRID 国网河南省电力公司电力科学研究院 STATEGRIDHENANELESTITUDE 真型实证技术以真型试验平台为基础，搭建多场景、多工况、多类型的试验检测和性能评估体系，支撑站内、站外故障处置设备的性能边界分析、装置改进以及适用化提升工作，促进设备良性发展 各种接地方式及故障类型 创新配电新设备试完善技术路线验证加速配网设备研 验方法与应用评价手段发进度 系统级环境测试明确运行边界与适用范围量化分析运行参数影响 优化设备检测与适用性分析发现设备性能影响因素多场景快速试 微合技术及应用研讨： 国家电网 二、真型实证技术在配网中的应用-主动干预型消弧装置STATEGRID 国网河南省电力公司电力科学研究院 针对主动干预型消弧装置典型应用场景和工作特征，通过真型试验系统组态化场景设置及试验研究，建立了主动干预型消弧装置真型试验体系明确了装置的适用范围 主动干预型消弧装置试验研究场景阻抗识别范围试验PT谐振问题试验 不接地系统 序组态化真型试验 场景类型 差异化真型试验场景设置+电容电流5A 一电容电流10A +电容电流15A一电容电流20A 中性点接地方式不接地系统 2系统电容电流水平10A、65A、150A （%） +电容电流65A 电容电流150A 金属性接地、瞬时性弧光接地、永久性弧t 3接地故障类型光接地、电缆弧光接地、经电阻接地（16 组2000Q电阻组合）、断线接多种地面等长线重载试验算法死区试验 4复杂故障类型同名相频繁接地故障、异名相相继故障线降疑抗 系统不平衡度0%、5%一央信电话 8882V 6不同故障点位置线路出线侧故障、线路未端故障零字电池A相（故障相） 特殊故障环境 中阻死区、高阻死区环境测试 VB相 适用范围结论：装置适用于电容电流10A以上、电缆线路占比较高且不具备低电阻接地系统改造条件的变电站，尤其适用于含多回电缆同隧道、 国家电网 二、真型实证技术在配网中的应用-可控电压源柔性接地装置STATEGRID 国网河南省电力公司电力科学研究院 针对中性点可控电压源柔性接地装置建立了真型试验检测体系明确了装置适 用范围，揭示了电压控制法在接地阻抗1002以下存在补偿精度问题 序真型试验场景类型真型试验场景设置零序电压 号 中性点接地方式消弧线圈接地系统 消蛋线图 残流残流 2系统电容电流水平 65A、100A、150A 电力电话 幅值电力电话幅值 金属性接地、永久性 接地残流接地残流 42A 0.12A 弧光、电缆弧光、经电压法接地残流补偿效果（R，=52）电压法接地残流补偿效果（R=2k2） 3接地故障类型电阻接地（16组接地残流 20002电阻组合） 4故障点位置 经非线性阻抗接地等 线路首端、线路中间、 线路末端、母线 消弧线圈 电流零序电压 5系统不平衡度 零序电压 0% 不同接地电阻下故障退出波形（电容电流100A） 适用范围结论：装置适用于供电可靠性要求较高，消弧线圈容量不足或系统零序电流有功与谐波分 融合技术及应用研讨会 量含量较大，接地故障残流难以控制在10A以内的系统2023年配电一次设备 国家电网 国网河南省电力公司电力科学研究院 二、真型实证技术在配网中的应用-一二次融合开关STATEGRID STATEGRIDHENANELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUDE 针对一二次融合开关设计了45种测试工况，通过8000余次试验归纳出4类误动拒 动场景，从判据设置、抗干扰能力、信号采集、传变特性等方面提出10余种改进措施 序号试验类别 防误动试验 测试项目（部分） 系统上电无误动测试、投切联络开关、区外接地故障 消弧线固接地系统 让波电阻250Q零序电压 电阻1000Q零序电 单相经阻抗金属性接地、低阻接地、高 N接地阻接地经可变电阻接地 3 单相经弧光瞬时性弧光、「间歇性弧光 接地稳定弧光 高阻故障下零序电压判据灵敏度低 断线不接地、断线电源侧接20 4断线故障 地、断线负荷侧接地 10 -10 不平衡、谐波、大负荷冲击，20 4电网干扰 线路投切等-30 40 4环境干扰高低温、淋雨、盐雾等 00350400 采祥点 500550 不平衡电压导致故障起始点不明确 2023年配电一三次设备 融合技术及应用研讨会 国家电网 二、真型实证技术在配网中的应用-电容电流测试装置STATEGRID 国网河南省电力公司电力科学研究院 针对电容电流测试装置设计了88种准确性测试工况和5种适应性测试工况归纳了传统一次法、二次法的测量缺陷，提出了基于双PT中频法的电容电流测试模型，不受消弧线圈的影响，3300A以内最大误差不超过±2.67% 序号测试项目测试目的15.00% 系统带电测量准确性分析10.00% 测量中启动电机5.00% 3电机稳定后测量0.00% 电客箱主机箱 -次侧测量装置 测量中关停电机 5测量中投入阻性负荷 负荷波动适应性 分析 -5.00% 10.00% 系统电容/uF 120 6阻性负荷投入后测量一次侧测量误差离散度较高 7测量中切除所有负荷5.0% 8所有负荷切除后测量0.0% 9测量中投入谐波负荷谐波环境适应性5.0% 10谐波负荷投入后测量分析 11测量中切除线路段 10020 12切除线路后测量 线路投切适应性 -15.0% 分析20.0%2023年配电一二次设备 二次侧测量装置13测量中投入线路段二次侧测量误差随电容增合尖技术及需应用增研讨失会 国家电网 二、真型实证技术在配网中的应用-相不对称法故障定位装置STATEGRID 国网河南省电力公司电力科学研究院 针对相不对称型接地故障定位装置设计了24种测试工况，明确了相电流突变法在 高阻接地方面的灵敏性优势，并就过滤不平衡谐波等抗干扰能力方面提出了改进建议 序号系统参数测试项目 1-12kQ固定电阻接地 2经泥土地接地 5次31% 7次25% 3 准确性测试 5 经水泥地接地 经树木接地 间歇性弧光接地 谐波异常导致负荷电流畸变 谐波不平衡造成 6稳定弧光接地零流判据误启动 三相不平衡 适应性测试三相←不一致 8谐波干扰导致误报 适用范围：相电流突变法对于弧光接地、非线性电阻接地能较好诊断，对水泥地、 草地、土地、 融合技术及应用研讨会 金属接地均具有较好适应性，但不适用于线性变化的发展性接地故障。撑新型配电系统建 国家电网 STATEGRID 国网河南省电力公司COMPAN Contents 真型实证技术介绍 2真型实证技术在配网中的应用 3新形势下真型实证技术的发展 2023年配电一三次设备 融合技术及应用研讨会15 国家电网 三、新形势下真型实证技术的发展STATEGRID 国网河南省电力公司电力科学研究院 STITUDE 应对新型配电网建设新挑战，真型试验持续定位系统级试验特点，聚焦无法 准确建模分析的复杂场景建设及设备标准化、实用化提升存在4方面完善需求 低压真型试验场景 新型配电网 通讯扰动场景建设智能化设备 中低压交互运行场景标准化及实 中压试验场景建设完善 用化提升 2023-5-22融合技术及应用研讨会， 三新形势下真型实证技术的发展 国家电网 STATEGRID 国网河南省电力公司电力科学研究院 1.真型试验场景建设由“中压”向“低压”发展：低压故障快速保护场 景、台区稳定性验证场景、电能质