繼電保護(hù)與配電自動(dòng)化配合的配電網(wǎng)故障處理

國網(wǎng)浙江嵊州市供電有限公司 黃行星 童嘯霄

配電自動(dòng)化技術(shù)屬于智能電網(wǎng)中的重要環(huán)節(jié)，在提高供電安全可靠性方面具有高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行價(jià)值，它也屬于配電自動(dòng)化配合背景下配電網(wǎng)故障處理的重要內(nèi)容，在自動(dòng)定位、隔離以及恢復(fù)供電方面都能發(fā)揮一定價(jià)值作用。本文中簡單介紹了繼電保護(hù)與配電網(wǎng)多級(jí)保護(hù)配合的可行性，思考了配電網(wǎng)故障定位的改進(jìn)熱區(qū)域搜索方法，同時(shí)探討了模式化接線配電網(wǎng)的模式化故障恢復(fù)方法。

所謂配電自動(dòng)化系統(tǒng)一旦在配電網(wǎng)發(fā)生故障以后就需要利用到備用設(shè)備迅速跳閘切斷故障電流，其配電自動(dòng)化主站中主要結(jié)合不同終端上報(bào)故障完成信息故障定位，基于遙控命令隔離故障并恢復(fù)區(qū)域供電，優(yōu)化配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)，確保供電企形成繼電保護(hù)與配電自動(dòng)化配合統(tǒng)一認(rèn)知，為配電網(wǎng)故障處理奠定基礎(chǔ)。

1 配電自動(dòng)化配合下的配電網(wǎng)多級(jí)保護(hù)可行性分析

1.1 配電自動(dòng)化配合下的配電網(wǎng)多級(jí)保護(hù)基本原理分析

針對(duì)供電半徑偏長、分段數(shù)量偏少問題，需要結(jié)合開環(huán)運(yùn)行對(duì)配電線路進(jìn)行分析，如果線路發(fā)生任何故障，其故障位置上游不同分段開關(guān)位置都會(huì)出現(xiàn)短路電流水平明顯差異問題，嚴(yán)重時(shí)對(duì)電流定值或延時(shí)級(jí)差配合方式會(huì)產(chǎn)生一定影響，必須基于限過流保護(hù)進(jìn)行分析，解決多級(jí)保護(hù)配合問題，或者考慮有選擇性的切除故障，確保配電網(wǎng)多級(jí)保護(hù)到位。

針對(duì)供電半徑偏短且開環(huán)運(yùn)行城市配電線路而言，它需要基于線路所發(fā)生故障進(jìn)行分析，確保故障位置上游不同分段開關(guān)位置短路電池水平有效優(yōu)化調(diào)整，減小差異性問題，主要針對(duì)不同開關(guān)設(shè)置不同電流定值，結(jié)合保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間級(jí)差配合展開分析，有選擇性的切除某些故障性問題。

1.2 配電自動(dòng)化配合下的配電網(wǎng)多級(jí)保護(hù)的可行性分析

基于多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合展開分析，要針對(duì)變電站中10kV的出線開關(guān)與饋線開關(guān)設(shè)置不同保護(hù)動(dòng)作，優(yōu)化延時(shí)時(shí)間，提高配電自動(dòng)化配合下的配電網(wǎng)多級(jí)保護(hù)配合能力。換言之，要在減少短路電流的基礎(chǔ)之上對(duì)系統(tǒng)沖擊進(jìn)行分析，提高變電站變壓器公低壓側(cè)開關(guān)進(jìn)行分析，對(duì)過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行分析，可將其設(shè)置為0.5s～1.0s，主要對(duì)0.5s的過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行分析，主要設(shè)置多級(jí)保護(hù)配合分析系統(tǒng)，避免對(duì)上級(jí)保護(hù)整定值產(chǎn)生影響，同時(shí)對(duì)0.5s內(nèi)的多級(jí)級(jí)差保護(hù)延時(shí)配合內(nèi)容進(jìn)行分析，提高配電自動(dòng)化配合下的配電網(wǎng)多級(jí)保護(hù)能力。

就兩級(jí)級(jí)差保護(hù)配合為例，由于它是擁有饋線斷路器的（其中配置了彈簧儲(chǔ)能操動(dòng)機(jī)構(gòu)），所以需要基于開關(guān)機(jī)械動(dòng)作對(duì)動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行規(guī)范，一般規(guī)范時(shí)間范圍為30～40ms左右。在該過程中要考慮到一定的時(shí)間裕度，專門對(duì)變電站中10kV的出線開關(guān)進(jìn)行設(shè)置（設(shè)置范圍為200～250ms)，優(yōu)化保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間，確保變壓器低壓側(cè)開關(guān)始終保持250～300ms的級(jí)差，要確保選擇性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兩級(jí)級(jí)差之間的保護(hù)配合規(guī)范。

在三級(jí)級(jí)差保護(hù)配合可行性研究方面，要基于永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)與無觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)技術(shù)對(duì)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其時(shí)間縮短明顯，這里要分析永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)在通過工作參數(shù)后的設(shè)計(jì)與配合優(yōu)化，確保在分閘時(shí)間內(nèi)分析電子式分合閘驅(qū)動(dòng)電路延時(shí)時(shí)間，保證其延時(shí)時(shí)間小于1ms。此時(shí)還要利用到快速保護(hù)算法，主要對(duì)10ms左右的故障判斷內(nèi)容進(jìn)行分析，確保基于先進(jìn)技術(shù)背景下的保護(hù)斷路器能能夠在40ms內(nèi)實(shí)現(xiàn)故障電流有效切除?？煽紤]將饋線開關(guān)設(shè)置為0s保護(hù)動(dòng)作延時(shí)，并充分考慮一定的時(shí)間裕度，為上一級(jí)饋線開關(guān)設(shè)置100～150ms左右的保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間，同時(shí)為變電站10kV出線開關(guān)設(shè)置供200～300ms的保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間。如此實(shí)現(xiàn)變電站變壓器低壓側(cè)開關(guān)與級(jí)差選擇性的有效優(yōu)化，進(jìn)而試下三級(jí)級(jí)差保護(hù)配合優(yōu)化。當(dāng)然，這里要充分考慮到包括變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、線路以及電流互感器的多級(jí)后備保護(hù)優(yōu)化，分析其保護(hù)優(yōu)化動(dòng)作時(shí)間，實(shí)施熱穩(wěn)定性校驗(yàn)，避免設(shè)備熱穩(wěn)定性受到一定影響。一般來說，為有效減少變電站10kV母線近端短路故障影響問題，需要為其配備低電壓速斷保護(hù)或母線電壓閾值整定速斷保護(hù)裝置，對(duì)電流定值進(jìn)行調(diào)整。

2 配電自動(dòng)化配合下的配電網(wǎng)多級(jí)保護(hù)的具體工作流程

在提高故障區(qū)域定位準(zhǔn)確性與效率過程中，需要首先確保變電站出現(xiàn)開關(guān)跳閘信息內(nèi)容，啟動(dòng)故障定位程序，結(jié)合變電站出現(xiàn)開關(guān)跳閘信息內(nèi)容對(duì)確定所發(fā)生故障饋線，結(jié)合區(qū)域搜索方法查找故障區(qū)域，它的具體工作流程如下：

故障定位程序入口→判斷故障饋線→收集故障饋線上開關(guān)的故障信息→最小配電區(qū)域分解→區(qū)域耗散電流計(jì)算→查找過熱區(qū)域→輸出故障定位結(jié)果→退出。

在配電網(wǎng)發(fā)生故障后，需要對(duì)變電站出現(xiàn)開關(guān)跳閘信息啟動(dòng)故障內(nèi)容進(jìn)行分析，建立故障定位流程，確保配電自動(dòng)化主站出現(xiàn)開關(guān)跳閘信息優(yōu)化，建立故障饋線。確定流過區(qū)域中不同端點(diǎn)的故障電流極性，基于區(qū)域中某一個(gè)端點(diǎn)的故障方向進(jìn)行分析，優(yōu)化配電自動(dòng)化主站對(duì)故障饋線區(qū)域內(nèi)部進(jìn)行分析處理。該過程中，需要計(jì)算不同區(qū)域的耗散電流情況，基于區(qū)域的耗電散電流對(duì)所有端點(diǎn)的核算故障電流代數(shù)和進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。實(shí)際上，結(jié)合仿真結(jié)果分析，對(duì)分布式電源的配電網(wǎng)進(jìn)行分析，主要是對(duì)過熱區(qū)域進(jìn)行改進(jìn)，確保逆變器并網(wǎng)分布式電源故障方向得到正確優(yōu)化，建立故障區(qū)域定位優(yōu)化結(jié)果體系，有效解決含分布式公單電源配電網(wǎng)故障區(qū)域定位。

3 配電自動(dòng)化配合下的配電網(wǎng)多級(jí)保護(hù)的實(shí)施方案

就單電源開環(huán)運(yùn)行情況，建立過熱區(qū)域搜索方法，考慮到單電源輻射狀配電網(wǎng)故是相同的，配備電流互感器TA，結(jié)合配置壓感器TV，建立配電自動(dòng)化配合下的配電網(wǎng)多級(jí)保護(hù)終端，優(yōu)化通信與操作電源內(nèi)容，對(duì)終端中所需要的故障電流值進(jìn)行調(diào)整。在單主電源點(diǎn)、分布式電源進(jìn)行分析，建立分式電源容量對(duì)安裝限流電抗器進(jìn)行分析，優(yōu)化分布式電源對(duì)電流貢獻(xiàn)，確保過熱區(qū)域搜索到位。客觀講，在單電源開環(huán)運(yùn)行過程中應(yīng)該融入互感器TV內(nèi)容，建立終端、通信、操作電源提高其多電源點(diǎn)閉環(huán)配電網(wǎng)可行性，對(duì)量測流過開關(guān)故障電流與電壓進(jìn)行調(diào)整。保證配置電壓互感器TV嚴(yán)格觀測故障方向，有效抵御故障所帶來的不利影響。

就仿真結(jié)果而言，它在建立熱區(qū)域搜索方法體系過程中需要解決分布式電源配電網(wǎng)故障區(qū)域定位問題，提高電源配電網(wǎng)故障區(qū)域定位效率。

4 配電自動(dòng)化配合下的配電網(wǎng)多級(jí)保護(hù)模式化故障恢復(fù)策略

針對(duì)典型模式化接線配電網(wǎng)模式化故障恢復(fù)問題，建立多分段多聯(lián)絡(luò)配電網(wǎng)模式化故障恢復(fù)策略進(jìn)行分析。要建立多分段多聯(lián)絡(luò)配電網(wǎng)模式化故障恢復(fù)策略體系。

4.1 針對(duì)主干線故障恢復(fù)策略

結(jié)合主干線故障問題進(jìn)行分析，建立故障隔離恢復(fù)策略，對(duì)故障變電站出線開關(guān)相鄰區(qū)域，恢復(fù)對(duì)故障位置健全區(qū)域供電，優(yōu)化故障位置下游恢復(fù)健全區(qū)域分段，優(yōu)化故障位置下游健全區(qū)域分段，對(duì)各段對(duì)應(yīng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，建立備用電源恢復(fù)一段線路供電，確保備用電源中一段線路的供電水平始終保持較高水準(zhǔn)。換言之，基于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與模式化故障恢復(fù)方案優(yōu)化線路利用率，其利用率可達(dá)到75%以上，為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)搞設(shè)備利用率提高創(chuàng)造有利條件。

4.2 針對(duì)多供一備配電網(wǎng)的模式化故障恢復(fù)策略

針對(duì)多供一備配電網(wǎng)，建立主干線發(fā)生故障問題，優(yōu)化故障隔離中的故障恢復(fù)策略，建立故障位置供電線路的電源點(diǎn)發(fā)生故障問題，對(duì)線路變電站線路建立線路隔離，優(yōu)化線路末端聯(lián)絡(luò)開關(guān)，對(duì)故障位置下游對(duì)健全區(qū)域內(nèi)容進(jìn)行分析，優(yōu)化故障位置健全區(qū)域供電。就網(wǎng)架結(jié)構(gòu)與模式化故障恢復(fù)方案建設(shè)看來，可采用N供1備電纜配電網(wǎng)中的平常供電效應(yīng)，進(jìn)而滿足N-1準(zhǔn)則要求，確保N供1備電纜配電網(wǎng)的平均利用率達(dá)到66%以上，建立N供1備電纜配電網(wǎng)平均利用率達(dá)到75%以上，有效發(fā)揮網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，提高設(shè)備利用效率。

4.3 針對(duì)典型模式化接線配電網(wǎng)的模式化故障恢復(fù)開關(guān)操作策略

最后，針對(duì)典型模式化接線配電網(wǎng)的模式化故障恢復(fù)開關(guān)操作策略進(jìn)行分析，基于事先制定典型模式化內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，分析了解不同區(qū)域的故障固定故障進(jìn)行分析，建立操作邏輯圖，主要針對(duì)典型模式化接線配電網(wǎng)模式化故障內(nèi)容進(jìn)行分析，確保故障恢復(fù)模式始終一成不變，如此可保證配電自動(dòng)化主站的軟件算法建立依賴網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)體系，對(duì)配電自動(dòng)化故障處理能力區(qū)域進(jìn)行分析，建立人工手動(dòng)故障恢復(fù)操作系統(tǒng)。在針對(duì)備用配電網(wǎng)描述結(jié)構(gòu)實(shí)施調(diào)整過程中，也要分析其備用配電網(wǎng)模式化故障處理算法內(nèi)容，優(yōu)化備用配電網(wǎng)，確保模式化故障恢復(fù)開關(guān)操作邏輯優(yōu)化到位。總而言之，就是要針對(duì)多分段、多聯(lián)絡(luò)、多供一備設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，建立4x6接線模式，簡化描述結(jié)構(gòu)內(nèi)容，充分發(fā)揮模式化接線優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)提高配電設(shè)備利用率也有一定好處，可確保接線配電網(wǎng)中的模式化故障被有效回復(fù)。與粗同時(shí)，在簡化配電自動(dòng)化主站故障恢復(fù)算法方面也有好處，其對(duì)人工操作優(yōu)化是具有極大好處的。

總結(jié)：在針對(duì)繼電保護(hù)與配電自動(dòng)化配合的配電網(wǎng)故障處理實(shí)施深入研究分析過程中，需要結(jié)合配電網(wǎng)多級(jí)級(jí)差保護(hù)配置方案進(jìn)行分析，建立保護(hù)協(xié)調(diào)配合配電網(wǎng)故障處理策略，追求實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)故障快速分析體系，選擇性切除繼電保護(hù)中的配電網(wǎng)故障內(nèi)容，有效縮短用戶停電時(shí)間，有效提高配電網(wǎng)供電可靠性。