配電線路分界負荷開關的快速故障隔離技術研究

麥日沛（廣東電網有限責任公司江門鶴山供電局，廣東 鶴山 529700）

配電線路分界負荷開關的快速故障隔離技術研究

麥日沛
（廣東電網有限責任公司江門鶴山供電局，廣東 鶴山 529700）

10kV配電網其安全性和穩定性是否得到保障一直是人們比較關注的問題之一，本文首先介紹了配電網絡用戶分界智能開關的功能和結構，重點對目前國內配電網絡用戶分界智能開關的應用進行了分析，同時對其在實際應用過程中所產生的效果進行探討。

配電網絡；用戶分界智能開關；應用

近年來國內的經濟發展迅速，生產力也得到飛速的發展，為了滿足人們生產和生活的需求，配電網絡的數量也逐漸增多，這給店里企業的管理帶來巨大的挑戰。為了更好為用戶提供安全穩定的電能，電力企業在配電網絡中安裝用戶分界智能開關，其主要的作用就是能夠降低停電故障的發生頻率，盡量減小停電的范圍，保證電力用戶用電的穩定和安全。本文就從用戶分界智能開關的結構為入手點，探討其主要的功能和實際應用的效果。

1 10kV配電網用戶分界智能開關

所謂的用戶分界智能開關指的是安裝線路的責任分界點位置，該智能開關的主要作用是能夠及時發現線路中單相線路接地發生故障亦能自動的將故障進行解除；在切除故障的同時還能對造成該故障的原因（短路故障）等進行隔離處理，有效的保證了電力用戶的供電穩定性和安全性。用戶分界智能開關能夠和終端的GPRS無線通信模塊等進行完美結合，這樣一來如果出現接地故障，那么便能夠第一時間了解故障發生的位置，并以最短的時間將故障信息傳輸至電力用戶配電監管系統之中及時的發出警告，這樣值班員便能夠在配電網運行人機交互界面中得到消息及時的處理。用戶分界智能開關在其開關結構的設計過程中需要注意以下幾個問題：

1.1 分界智能開關的結構分析

圖1中可知配電網用戶分界智能開關的結構主要由兩方面組成，其主體是FZW29-12F型分界負荷合開關以及FDR-100型分界負荷開關控制器等。該種用戶分界智能開關是一種集成化程度較高的綜合性設備，兩個分界負荷開關是結合在一起配合使用的，通過二者的配合其能夠實現保護控制功能、電力線路故障檢測、故障位置信號傳輸等功能，除此之外如果以航空插件和控制電纜為載體，那么該兩種分界負荷開關控制器能夠形成電氣連接，保證整個智能開關系統能夠實現自動監控和保護功能。

1.2 用戶分界智能開關基本功能分析

圖1 10kV配電網用戶分界智能開關結構示意圖

圖2 方針系統示意圖

表1 電阻變化情況

在10kV配電網電力系統之中，其用戶分界智能開關最關鍵且最主要的作用是能夠及時的發現電力線路中出現的單相接地故障情況，并且能夠在第一時間完成切除動作，另外能夠對該故障所導致的短路故障進行有效隔離，這樣避免了未發生故障的用戶受到影響，保證供電的穩定性和安全性。

但是在運行的過程中配電網中用戶分界智能開關如何能夠靈敏的感知到單相接地故障，并且及時的進行智能處理，我們將其細分為兩個方面進行研究：

（1）單相接地故障分析。比如故障類型為10kV配電網絡用戶界內中性點出現不接地性故障，那么用戶分界智能開關會將其判定為永久性接地故障，這樣便立刻做出跳閘處理；如果故障類型為中心點經消弧線圈接地故障，那么用戶分界智能開關同樣將其視為永久性接地進行跳閘處理。在故障處理過程中對中性點經小電阻接地故障而言，如果在用戶界外發生接地故障，那么用戶分界智能開關不會發生任何響應動作，相反當接地故障的位置在用戶界內，那么該種智能開關能夠在整個系統進行自我保護之前便完成一系列的跳閘處理，快速的將故障界內的用戶群和界外的用戶群進行隔離，以最大的限度來縮小由于接地故障造成的影響的范圍，減少經濟損失。

（2）相間短路故障。在本次研究的10kV配電網絡中，其相間短路故障的發生率非常低，如果按照故障的發生點進行分類的話，則可以分為兩類：即用戶界外相間短路和用戶界內短路故障。如果是用于界外相間短路故障那么智能開關基本不會做出有效的動作；但是如果是用戶界內相間短路故障，那么智能開關會將電源一側的斷路器進行跳閘處理，然后再對整個配電線路進行開關分界跳閘處理。

2 配電監控管理系統

在10kV配電網電力系統中，自動化配電監控管理系統的主要作用是實時監測用戶分界智能開關的運行情況。如果其智能開關的運行狀態處于正常情況，那么其管理系統自動發出相應的短信提示；相反如果該智能開關的運行狀態處于異常狀態，又或者由于該線路出現相間短路故障、單相接地故障等進行跳閘處理，那么該管理系統會立即發出警告提示，配電網絡站點的值班人員在收到警告信息之后立刻進行處理。

另外該配電監控管理系統能夠自動對智能開關的變化時間和順序進行記錄，在系統的運行過程中其內部能夠自動將電壓型故障區間進行計算，給電力線路維修人員精確和適時信息，幫助相關技術人員快速的進行故障和相關問題的修復。

3 應用與實踐

3.1 仿真系統的建立

為了檢驗用戶分界負荷智能開關對配電網絡輸電線路中直線故障的監控效果，我們作了以下實驗，即在某區開展了單相接地故障實驗，為了保證實驗的有效性我們特意選擇故障發生較高的區段，建立一個仿真分析系統，如圖2所示。

其中金屬單相接地電流為30A的不接地系統，接地電流根據弧道電阻變化的情況見表1。

3.2 實驗結果分析

分析得知，經中、小電阻在接地時分解開關靈敏度的最關鍵因素是消弧線圈的殘留的大小值，因此只要對消弧線圈電阻進行忽略之后，在金屬性接地時，由消弧線圈補償度而確定的故障點殘電流，我們將其記錄為Ici，用戶界內設備對低電容所產生的零序電流我們記錄為Icj，這樣便能夠將界內發生單相接地故障時流經分界智能開關零序電流的最大值計算出來，

通過實驗結果得知，用戶分界智能開關其性能指標完全符合設計要求，在進行對故障的處理過程中表現出動作精準、性能可靠等特性，所以對于配電網絡的安全穩定意義重大。

結語

10kV配電網用戶分界智能開關的研究和應用，其就是自動化設備在電力行業中的一次嘗試和創新，在配電網絡不斷的發展的未來，智能管理將是該行業最終的目標。本文通過對配電網絡用戶分界智能開關進行分析后發現，其在控制線路和處理故障方面表現優異，實際意義重大。因此希望研究人員不斷開拓創新，促使其功能更加完善。

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