繼電保護與配電自動化配合的配電網故障處理

摘要：本文主要對繼電保護與配電自動化配合的配電網故障處理模式進行了研究，提出一些處理故障的策略，并在電壓時間型饋線自動化與一種多級差保護配合的原理基礎上有效防止了支線故障對全線電路的影響。

關鍵詞：繼電保護；配電自動化；配電網；故障；處理

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A

智能電網的一個重要組成部分就是配電自動化技術，該技術有效的提高了供電的可靠性，并不斷擴大供電的能力，實現了電網的高效運行。配電自動化的核心內容就是對配電網故障的有效處理，該技術目前已經較為成熟，但在實際運用中還是存在一些問題。

1 實際問題

部分供電企業在饋線開關的選擇上采用斷路器，其原理是如果發生故障，在故障點的前端最近的斷路器跳閘斷開電流，從而防止整個線路受到故障的影響。然而，在實際運用中，往往由于多級開關保護之間的配合出現問題，出現多級跳閘或越級跳閘現象，對于瞬時性故障與永久性故障的判斷也比較困難。為了防止出現以上問題，部分電力企業就采用負荷開關作為饋線開關，有效的解決了多級跳閘問題，提高了判斷瞬時性故障和永久性故障的能力，但是不足之處是，不管是饋線哪個位置發生故障，都會造成全線斷電。隨著電纜化與絕緣化的出現，主干線出現故障的幾率大幅降低，所以故障也主要集中到支線上，一些電力企業對用戶支線入口進行處理，安裝開關，實現用戶端故障的隔離效果，防止影響整個配電線路，并對事故的責任有了明確的劃分。

2 配電網多級保護配合可行性研究

2.1基本原理

對于農村配電線路而言，引起分段數少且供電半徑較長，線路如果出現故障，故障點以前的各段開關出現短路的現象較為明顯，采用延時級差與電流定值配合結合的方法，實現多級保護配合，這樣就可以選擇性的對故障進行處理。而對于城市配電線路而言，分段數相對較多，且供電半徑較短，故障出現時，前段開關出現短路的現象相對較小，這樣也就對不同的開關設置不同電流定值難以實現，因此主要采取保護動作延時時間級差配合的方法，有選擇性的對故障進行切除。

2.2可行性研究

通過對變電站10kV出線開關與饋線開關不同保護動作延時時間的設置，實現保護配合的方式就是多級級差保護配合。為了防止短路電流沖擊系統，變電站變壓器在低壓側設置過流保護動作的時間最小為0.5s，在這0.5s內，要安排多級級差保護的延時配合，才能不影響上級保護的整定。目前，饋線斷路器開關動作一般是30-40ms，因此其保護動作延時可以設置為0s。如果饋線用戶開關或分支開關配置有熔斷器或斷路器，其勵磁涌流較小，可以通過加大脫口動作電流閥值的方法而不需要采用延時措施。

2.3三級級差保護配合研究

隨著科技的發展，開關技術也在不斷的進步。最大的特點是保護動作時間大大的縮短，其中主要采用的是無觸點驅動技術及永磁操動機構，通過對永磁操動機構工作參數的設置，分閘時間達到10ms上下，而無觸點電子分閘驅動分閘的時間可以達到1ms以內，對故障的判斷可以在10ms內完成。以上技術基本可以在30ms內對故障電流進行切除。即上文中所提到的饋線開關設置0s保護動作時，故障電流可以快速的在30ms內切斷。考慮到一定的時間問題，在上級饋線開關設置時，可以設置為100-150ms的延時時間，變電站出線開關延時時間可以設置為250-300ms，預留200-250ms的級差在變壓器低壓側，保證選擇性，這樣就實現了三級級差保護配合的目的。綜上所述，采用無觸點驅動技術及永磁操動機構可以實現三級級差保護配合，也不會對上級保護配合產生影響。

3 多級級差保護及集中故障處理配合

3.1兩級級差保護配置

應該對線路上開關的選取有一定的選取原則：變電站出線開關、分支開關或用戶開關采用斷路器；主干線開關采用負荷開關；變電站出線斷路器保護動作延時時間設置為200-250ms，分支斷路器開關或用戶斷路器開關保護動作延時時間設置為0s。采用兩級級差保護配置主要有以下幾方面的優勢：

第一，用戶或分支發生故障后，斷路器首先跳閘，其他地方不受影響，不會造成全線停電，解決了全負荷開關的弊端。

第二，開關越級跳閘或多級跳閘的現象不會發生，故障判斷準確，處理過程變得簡單，故障修復時間縮短，解決了全斷路器開關的弊端。

第三，造價方面，主干線全負荷開關的造價相比全斷路器的方式而言，造價降低了很多。

3.2集中式故障處理策略

（1）主干線故障。如果故障出現在主干線上，那么就要根據線路的類型來選擇處理故障的策略，選擇策略的主要依據如下：

第一，主干線全架空饋線。這種故障處理的方式主要依據以下步驟：首先，故障一旦發生，變電站出線斷路器就會跳閘，故障電流被切斷；其次，經過延時后，斷路器重新重合，如果重合有效，那么即可斷定為瞬時性故障，如果重合失敗，斷定為永久性故障；再次，根據線路各個開關上報故障信息，對故障區域進行判斷；最后，根據判斷所得到的故障區域采用相關的措施進行故障解決，瞬時性故障一般存入故障處理記錄，永久性故障可以根據遙控技術對故障區域周邊的開關進行控制，將故障區域隔離處理，其他區域恢復供電，故障信息存入永久性故障處理記錄中。

第二，主干線全電纜饋線。這種故障主要處理的方式遵循以下步驟：首先，一旦出現故障，立刻判定為永久性故障，斷路器跳閘切斷故障電流；其次，根據區域開關上報信息確定故障區域；最后，根據遙控技術對故障區域周邊開關進行控制，將故障區域隔離，恢復其他區域供電，存入故障記錄。

第三，用戶或分支線路故障。這種故障方式處理主要根據以下步驟：首先，故障區域的用戶斷路器或分支斷路器跳閘，將故障電流切斷；其次，如果跳閘區域的用戶斷路器或分支斷路器屬于架空線路，則經過延時后重新重合，成功則斷定為瞬時性故障，失敗則斷定為永久性故障。如果跳閘區域的用戶斷路器或分支斷路器為電纜線路，直接斷定為永久性故障，斷路器不再重合。

4 多級級差保護與電壓時間型饋線自動化配合

該技術是重合器與電壓時間型分段器二者之間配合將故障區域隔離，并恢復區域供電的技術。單純電壓時間型饋線自動化技術存在缺陷，即分支線路故障會導致全線短暫停電或全線斷路器跳閘。為了解決這一問題，采用兩級級差保護與電壓時間型饋線自動化技術相配合的方法進行解決。該技術的應用主要是在變電站出線開關處采用重合器，設置200-250ms的延時時間，采用電壓時間型分段器作為主干饋線開關，分支或用戶開關采用斷路器。該配置在主干線出現故障之后，處理故障的步驟與常規電壓時間型饋線技術所處理的方法是相同的，不同的是在故障出現后，對整個線路造成的影響不同，因此可以看出在配合的方式下，不會出現全線斷路器跳閘導致的全線停電現象。

結語

本文主要針對繼電保護與配電自動化配合下的配電網故障進行了分析，并對故障的類型及所采取的措施進行簡要的介紹，在智能電網應用的今天，配電網智能化配合技術的應用大大提高了配電網的安全性及可靠性，對電力事業的發展起到良好的促進作用，使得實力企業的功能得到了大幅度的提高。

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