淺析繼電保護與配電自動化配合的故障處理措施

鄔溢生

(廣州番禺供電局,廣州番禺 511400)

淺析繼電保護與配電自動化配合的故障處理措施

鄔溢生

(廣州番禺供電局,廣州番禺 511400)

本文將從配電網的多級配合、多級級差保護與集中式故障處理的協調配合和多級級差保護與電壓時間型饋線自動化的配合三個方面來探討繼電保護與配電自動化配合的故障處理措施。

繼電保護 配電自動化 配電 故障處理

國民經濟的快速發展，對電力需求提出了越來越高的需求，即是電網智能化的客觀要求；而隨著科學技術的不斷創新發展，為電網的智能化提供了技術支撐，兩者共同作用推進了電網的智能化發展。而配電自動化是電網智能化的重要標志之一，也是智能電網的重要組成部分，其能有效保證安全、可靠、經濟、高效的供電。而要實現好配電自動化，關鍵是要科學地處理配電網的各種故障。對此，很多學者已經進行了大量的研究工作，也給出了不少有效處理措施；在實際的應用過程中，不少企業也積極探索切實可行的方法，比如利用斷路器、負荷開關等作為饋線開關的方法，然而這些方法都在某種程度上存在著不足之處，需要不斷改進。通過大量的事實觀察和分析，要從根本上解決配電網故障，需要進行配電網開關之間的保護和配電自動化系統間的協調配合。本文將首先對配電網中的故障進行分析，然后在此基礎上探討繼電保護與配電自動化配合的配電網故障處理措施，以期能夠為配電網故障的快速處理提供參考。

1 配電網故障分析

配電網故障是電力系統十分常見現象之一，處理好配電網故障也是配電自動化的最為重要的內容之一。在實際的配電網故障的處理過程中，有些企業利用斷路器來取代饋線開關，目的是當故障一旦發生，能夠使距離故障點上游故障區域最近的斷路器立即跳閘，從而將故障電流切斷，避免造成整條線路的故障跳閘。但是故障發生時的情況并不是所預想的那樣，由于經常會出現各級開關的保護配合的問題，從而導致越級或者多級跳閘現象的發生，同時也會使得故障的性質難以判斷，是永久性故障還是瞬時性故障，從而難以針對性地選擇和運用故障處理的有效措施。有些企業為了解決這一問題，直接使用負荷開關來代替饋線開關。這樣一來，多級跳閘和越級跳閘的現象確實得到了暫時地解決，同時也能夠有效地進行故障性質的判斷，但是這種方式依然存在不足之處，即不論在配電網哪一處發生故障，都會造成整條線路的停電，給用戶的持續性用電造成嚴重影響。

目前，配電網的饋線主干線逐步實現電纜化，絕緣性大幅度提高，發生于主干線的故障明顯減少，而用戶支線成為發生故障的重點區域。鑒于這種情況，不少供電企業將具備單相接地跳閘功能和具有過電流儲能的跳閘功能的故障自動隔離開關配置在用戶支線入口處，以便能夠自動隔離用戶支線的故障，進而避免影響到整條配電線路；這樣做除具有上述優點之外，還具有能夠明確事故責任的分界點。

2 繼電保護與配電自動化配合的配電網故障處理措施

2.1 配電網的多級保護配合

目前，很多配電線路存在著供電半徑相對較長、分段數量較少的情況，這使得當線路故障發生時，各個分段點的電流值有很明顯的差別。而這樣一來，我們就可以通過延時級差和電流定值來實現配電網的多級保護配合，以便能夠及時發現故障點，采取有效的措施進行處理。如果配電線路的供電半徑相對較短，分段數量相對較多，那當故障發生時，各個分段點的電流值不會有明顯的差別，這時電流值就很難分級設定。對此，要想高質量地實現級差配合，需要另外采取保護動作延時來配合，才能準確發現故障點，并有效隔離故障，高效處理故障。

(1)兩級級差保護配合的利用。多級級差保護配合是通過設置10kV饋線開關和10kV出線開關不同的保護動作延遲時間，從而對配電網進行保護配合的。根據實際觀運行數據，為了有效降低短路電流的影響，有不少變電站利用低壓側開關來實現過流保護。另外，為了降低上級保護定值的影響，在短時間內進行兩級級差保護延時配合的設置。

(2)三級級差保護配合的利用。開關技術的不斷發展和完善以及永磁操動技術和無觸點驅動技術的廣泛應用，使得保護的動作時間大幅度縮短。在能夠對配電網故障進行有效處理的方法中，三級級差的保護配合是一種非常切實有效的方法；這種方法主要依靠永磁操動技術和無觸點驅動技術的應用，來進行保護的配合。

2.2 多級級差保護與集中式故障處理的協調配合

針對故障發生的不同位置以及線路類型的差別，所采取的處理方式也要有所區別，下面分三種情況對此進行論述。

(1)架空饋線故障的處理。如果主干線全部是架空線路，這時采取集中式故障處理方式，要遵循以下幾個步驟：首先當架空線路發生故障后，位于變電站出線處的斷路器開關會自動跳閘，以切斷故障電流；然后經過0.5s的保護延遲，如果自動重合能夠成功，則說明這是瞬時性的故障；如果自動重合失敗，則說明是永久性故障；接著主站將配電終端所有的開關故障信息進行收集、整理和分析，進而判斷故障發生區域；最后區分故障性質采取有效措施進行處理：如果是瞬時性故障，只需要將瞬時性故障處理的相關信息記錄到相應文件中；如果是永久性故障，就需要對故障區域內兩側的開關進行分閘控制，隔離故障區域。同時合上其他的斷路器開關和聯絡開關，使整個供電系統恢復運行，并將相應信息記錄到永久性故障處理信息資料中。

(2)電纜饋線故障的處理。如果主干線全部是電纜線路，這時采取集中式故障處理方式，要遵循以下幾個步驟：首先當故障發生后，就可以迅速判定故障是永久性的，而位于變電站出口處的斷路器開關會自動跳閘，來切斷故障電流。然后，主站將配電終端所有的開關故障信息進行收集、整理和分析，進而判斷故障發生區域。最后對故障區域兩側的開關進行分閘控制，隔離故障區域，并對其他正常的斷路器開關和聯絡開關的發出合閘控制，以便恢復整個區域的電力供應，并將相應信息記錄到永久性故障處理信息資料中。

(3)用戶支線故障的處理。如果故障并不是發生在主干線上，而是發生在用戶分支線路上，這時采取集中式故障處理方式，要遵循的步驟有：首先用戶支線的斷路器開關會自動跳閘，從而切斷故障電流。如果發生故障后進行自動跳閘的斷路器開關所在的用戶支線為架空線路，那需要快速控制對重合閘的開放，如果經過0.5s延時，故障斷路器開關能夠自動重合成功，這就說明這次故障是瞬時性的；如果不能成功重合，則為永久性故障；而當發生故障的用戶支線為電纜線路，就可以直接判定故障類型為永久性故障，無需進行斷路器開關的重合。

2.3 多級級差保護與電壓時間型饋線自動化的配合

電壓時間型饋線自動化是在重合器和電壓時間分段器的相互配合、相互作用下，實現故障隔離，恢復整個區域的正常供電，從而有效提高了配電網的可靠性、高效性。當然這種方式存在一定的不足，即當分支發生故障后，也會使變電站出線的斷路器開關發生跳閘，進而引發全線路短暫停電。而進行兩級級差保護與電壓時間型饋線自動化配合，能夠有效解決這一問題。而要實現二者的配置需要遵循以下原則。

(1)用重合器作為變電站10kV出線開關，并且設置200～250ms保護動作延時。(2)用電壓時間型分段器作為主干線開關。(3)用斷路器作為用戶開關和支線開關，將保護動作延時時間設定為0s，并設置0.5s延時快速一次重合閘。

進行上述配置后，如果故障發生在主干線上，那么按照常規電壓時間型饋線自動化處理的步驟來進行處理；如果故障發生在用戶側或者支線上，那么相應的斷路器開關就會自動跳閘，并在0.5s的保護延時后，斷路器開關進行自動重合，如果重合成功則為瞬時性故障，這時恢復電力供應；如果重合不成功，就是永久性故障，就需要進行故障區域隔離。由此可見，在兩級級差保護和電壓時間型饋線自動化配合方式下，當用戶或分支發生故障后，不會導致全線停電，這在很大程度上有效降低了故障對整個配電網的影響，將故障危害控制在最小范圍，從而提高了電力供應的可靠性。

上述對多級級差保護下的集中式故障處理方式和多級級差保護與電壓時間型饋線自動化的配合方式進行了分析闡述，事實上是以兩級級差保護裝置為例進行的，除此之外，還有三級級差保護配合裝置。相比之下，三級級差保護裝置在配置方面更為復雜一些，但是其處理步驟同兩級級差保護基本相同，限于篇幅所限，沒有對其進行詳細地探討。

3 結語

配電網的發展同國民經濟的發展和人們的日常生活有著密切的聯系，因此保證電力供應的安全可靠、經濟高效應當引起各方的重視。尤其是在配電網中繼電保護和配電自動化方面，要采取相應的措施來及時準確的定位故障區域，確定故障類型，通過合理的方式來進行處理。為此供電企業要推進技術創新，提高配電網的高效運行水平，保證我國電力系統的良好運行，促進電力企業的健康穩定高效地發展。

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