淺談繼電保護在提高配電自動化系統性能中的應用

李宏博

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收件人：李宏博

摘要：智能網的主要組成部分之一就是配電的自動化，它的重要意義在于可以提升供電的可靠性、供電能力，以及讓電網的高效、經濟得以實現。配電自動化的核心內容是配電網故障的處理，雖然相關文獻較多，但在工程實施中依舊有許多與實際不符之處。基于斷路器的操動機構、驅動技術、軟件使用算法的差異，提出配合方案。

關鍵詞：繼電保護;配電自動化;配電網故障

目前電力企業在對故障處理上，一般采取的措施或技術有兩種。一是使用斷路器，將下游部分出現故障的電流進行直接切斷，這樣故障就不會蔓延到上游，影響整個電線路的運行。但是在實際運行中，由于各個路段的開關具有配合保護的功能，一旦某個路段出現故障，即使有斷路器，也可能會越過斷路器出現越級跳閘或多級跳閘的情況，另外對于一些永久性故障的判定和對瞬時性故障的判別也會造成較大的困難。另一種措施是使用負荷開關，雖然上述越級跳閘或多級跳閘等問題得到了解決，但會影響到其他線路的運行，其他線路可能會受到該故障線路的影響出現斷電的問題。此外，由于配電網主線路絕緣化程度和電纜化程度的提高，主干線路出現故障的幾率大大降低，但是用戶支線上的故障問題還是不容忽視，現在一般采取的措施是設置跳閘開關來進行隔離。

一、配電自動化

電力系統由發電、輸電和配電三部分組成。其中元件保護成為發電環節的集中保護因素，它的目的就是將發電廠發生電氣故障的設備損失量最小化。輸電線路的保護成為輸電網的重點保護因素，它的目的就是為了穩定電網。饋線保護成為配電環節的主要保護因素，因為配電網展現出強大的穩定性，所以饋線故障的切除是不需要快速進行的。不同的配電網需要不同的負荷供電可靠性，同樣也具備不同的供電質量。很多的配電網只重視線路故障對售電量的影響和配電設備壽命的影響，卻忽略了配電網故障影響到電力負荷。

我國當前的配電網自動化系統分為兩種，分別是集中智能式和分散智能方式。其中集中智能式主要針對事故發生后的故障隔離和網絡重構，配網調度系統中包含了隔離、重構的判斷和處理。通信網絡成為隔離和重構瞬間系統的強大依賴性，配電系統的電參數可以供終端設備進行使用，但是沒有對應的控制措施。因為客觀條件和技術手段的制約，集中智能式配網自動化不能發揮應有的效果。其次就是分散智能方式采用了重合器作為饋線分段開關，通過整定重合器來實現饋線故障自動隔離、自動恢復非故障區供電的功能。

二、繼電保護與配電自動化配合的配電網故障處理

在某一部分供電企業中，使用斷路器取代開關，已經達到在故障產生時，距離故障區比較近的斷路器可以及時跳閘的目的。但在實際操作中，每一級的開關保護器也有著許許多多的問題，在故障出現時，出現了跳過多級跳閘的情況，這給故障消除造成了困難。所以，在現實生活中為了解決跳閘故障，一部分電力企業選用負荷開關作為饋線開關。這個方法雖然在某一種程度上解決了一定的問題，但易出現小故障，進而出現停電故障。主干線路中的電纜化、絕緣化在不斷深化，雖然目前全國專家對配電自動化開展了很多研究會議，但研究內容多數為饋線自動化功能和應用，對三遙功能測試現場的問題依舊沒有解決。

（一）故障處理

通常配電網故障處理分為三個階段，首先是故障發生的瞬間，故障的開端和清除。繼電保護自動化和高壓斷路器通過完美的配合在毫秒內斷開，繼電保護速斷動作造成整個故障的持續時間為100毫秒。其次就是故障區段的隔離和非故障區域的恢復供電，這種現象的持續時間應該在秒級分鐘之間。伴隨著智能電力網的發展，其呈現出多電源的供電結構模式，所以在故障產生后要隔離故障區段，可以通過轉換器來對供電信號的來源進行處理。故障點的定位和故障的排除則是最后的階段。

（二）故障類型

配電網有著多樣的故障類型，造成故障的原因也較多。根據故障的性質可以將故障類型分為相間短路故障：相間短路故障造成線路跳閘，而城市配網沒有重合閘的保護，所以相間短路故障就會引發配網停電，比如說倒桿、斷線等原因都會造成相間短路故障。其次就是單向接地故障：AAKv電壓等級線路在與地面發生連接的時候，會得到A小時的運作，所以說這種故障發生的情況比較少。因為接地故障點能夠對城市人口密集區造成很大的群傷時間，所以非故障電壓升高使絕緣水平受到巨大的威脅，這就需要將配網系統的中性點采用經消弧線圈接地，最終補充接地的電容電流。

（三）原因分析

首先來自外力的破壞：近年來，因為城市化建設步伐的開進和復雜化的城市社會環境，便會造成外力因素損壞電力設施的現象，最終造成單相接地故障和相間短路故障。外力破壞主要是具有較多的基建開挖施工，進而在很大程度上威脅到電纜線路、桿塔和拉線基礎構成。其次出現盜竊電力設施的現象，另外機動車輛對電桿、地面設備和掛線的碰撞也是一方面的原因。同時，用戶供電設施內部故障造成公用線路跳閘停電的現象也在不斷的增加，這種情況成為配網故障停電的主要因素。用戶供電設施不能進行正常的維護，而且沒有嚴格的對維護工作進行監督，最終造成設備運行狀況的下降，進而使用戶供電設施頻繁的發生故障，這是用戶供電設施故障發生的主要原因。

配電數據采集模型。根據實際應用測試出了自動化程度水平，讓測試效率提升了，把測試成本降低了。在進行繼電保護與配電自動化的配合計劃時，無論在城市，還是在農村，都起著極其重要的作用，不會經常出現故障，也不會因為一條支路或人為因素影響了整條電路。在配電網供電半徑比較長、分段數量也比較少的農村線路，發生故障時，采用電流定值或延時級差配合的方式，這有利于實現多級保護配合，減弱對系統造成的沖擊。在線路出現故障時，只能依靠延時和級差保護相互配合消除故障。建議合理配置斷路器和負荷開關，進行集中統一處理。在一切處于智能化的當今社會，配電網的智能化技術應用在某種程度上大大提高了配電網的性能，比如安全性和可靠性，這對于電力事業有著比較好的促進效果。

三、配電網故障處理對策

配電網故障除設備本身的質量引發的事故外，多數事故和設備的安裝質量及運行維護有著很大的關系。首先要提高高線路設備的絕緣水平和過電壓防護水平。要大量的使用絕緣導線，要對瓷瓶和設備設定額定電壓，要對變壓器、避雷器等等設備裸露的部位安裝絕緣材料，將氧化鋅避雷器安裝在適當的架空線路桿塔上。其次將故障指示器安裝在配電線路上。至此配電線路發生故障便可以迅速的查處故障點，進而對其進行維修，這在很大程度上縮短了故障時間。此外還要對故障指示器進行定期的檢查。加大防外力破壞力度，要使車輛碰撞桿塔、變壓器的現象得到減少，供電部門應該主動遷改桿線。對于不具備遷改條件的設備要安裝反光警示標志，要在車輛容易碰撞的地方涂上醒目的反光漆，還要在拉線上裝上反光警示標志，這樣就會使車輛駕駛員有所注意。如果配電線路附近需要動工，做好安全宣傳且設置警示標志。

結語

配電網是整個電力系統中最容易出現安全故障問題的部分，而配電網又是電力系統最重要的組成，一旦配電網出現嚴重的故障問題則會導致整個電力系統出現問題，甚至陷入癱瘓，影響正常的供電，對人們的生活生產造成影響。所以需要對配電網中可能出現的故障問題進行研究分析，及時采取有效的措施進行預防和治理。

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