繼電保護與配電自動化配合的配電網故障處理研究

陳惠

摘 要：在現代社會經濟和科學技術的快速發展下，配電自動化也獲得了更廣闊的發展空間。但是受電力系統運行復雜的影響，配電網運行的過程中會遇到一系列的故障問題，如一些電力企業會選擇斷路器作為基本的饋線開關，目的是在配電網出現故障而發生斷路之后，能及時通過跳閘操作來阻斷電流，在最大限度上減少斷路對電力系統運行的不利影響。但從發展實際情況來看，一旦出現斷電故障，線路開關保護會出現多級跳閘的現象，且這種跳閘會引發較高頻率的斷電問題。

關鍵詞：繼電保護; 故障; 配電自動化;

繼電保護與配電自動化配合的配電網多級保護的原理和操作可行性。對于供電半徑長、分段少的配電線路，在線路發生故障時，故障上方位分段開關短路電流會出現較大差異。對于這種差異明顯的電流可采取三級保護方式，根據實際情況有選擇的切斷故障。對于供電半徑較短的開環城市配電段線路或農村配電段線路，在出現故障時故障位置上游各個分段開關的電流不會出現明顯差異，想重新設置電流數值也較困難，這時可依靠保護動作的延遲時間差來切除故障。

1繼電保護原理與配電自動化可行性

1.1繼電保護原理

繼電保護具有重要的安全意義，其能在電路本身發生故障問題時迅速進行對應動作，達到保護基礎區域的目標。通常情況下故障電流的差異性較為顯著，因此可采用三段保護的措施，針對電流本身的固定數值及上下配合方式進行操作，有效達到保護選擇目標及效率需求。在線路建設距離相對較短的城市配電范圍中，繼電保護可在故障發生時通過保護延時的方式進行基礎配合，有效解決故障切斷問題，進一步強化安全性能。如果線路長度大于1km便需應用中間斷路器，確保能達到預定效果。在與配電自動化協同的技術方案中，分支電路的開關與用戶開關、變電出口短路器需通過合作的方式降低故障出口越級可能性，實現選擇性關閉的效果，削弱故障帶來的損害。

1.2配電自動化可行性

常規配電自動化方案主要分為三個類型：就地控制、集中控制、分布控制。分布式策略主要通過饋線裝置間的信息交換方式實現快速定位問題區域、自動隔離、恢復原狀態等功能;集中控制與就地控制兩種方案的應用時間都處于分鐘級狀態，相對于分布式策略存在效率劣勢。通過采用分布配電自動化可使故障隔離操作在瞬間完成，有效增強系統本身的運行穩定性，降低問題帶來的損害[2]，因此常規配電自動化主要采用分布控制的方式運行。在這種模式中，分段開關需結合斷路器應用，針對故障區域進行直接切除，實現損害控制的效果。同時還可有效提高供電修復的效率，縮減后續經濟損失規模。在分布式操作類型中自動化分為兩種實現方式，即協同與代理。協同策略通過對數個智能終端進行規劃，使其能達到配合的效果，在故障發生時快速完成定位操作并進行隔離、恢復等環節;而代理方式則需利用單個智能化終端進行操作，整體應用效率較高，但安全性較差。一旦智能化終端出現問題，便會導致自動化流程無法執行，嚴重損害應用效果。

2多級差配合的可行性

考慮到涌流電流比主開關小得多，適當提高跳閘動作中電流門限值，不需采取延時措施，就可以防止涌流。通過這種方式，分支斷路器或過流斷路器可以更快地排除故障，但分支線路或用戶側斷路器需要人工操作，因此不推薦用于配電自動化饋線。下面是對三級差動保護的可行性分析，科學技術的飛速發展，使開關技術迅速發展，永磁執行機構和無接觸驅動技術大大縮短了保護動作時間。永磁驅動器的工作時間約為10ms，無觸點電子驅動電路的分閘、合閘延遲時間可小于LMS，本算法可以在10h左右完成對系統的故障診斷。快速保護斷路器可以在30ms內切斷故障電流，如果饋線開關設定保護動作延遲為0ms，則故障電流可以在30ms內迅速切斷故障電流，考慮到一定的時間間隔，上饋線開關可以在100～150ms內整定保護動作延遲，為變電所千伏出線開關的整定保護動作延遲250～300ms，與變電所低壓側開關仍有200～250ms的級差，保證了選擇性，實現了三級差動保護。備用保護動作選擇變壓器、斷路器、負荷開關、隔離開關、線路和電流互感器（即變電所低壓側開關的過流保護），所提出的多段差動保護方案不會改變備用保護的整定值，因此不會影響這些設備的熱穩定性。研究結果表明：在不影響上部保護配合的情況下，彈簧儲能操作機構可實現至少兩級差動保護配合。采用永久磁控機構與無接點驅動技術，實現了三步差分保護協調。在承受大短路電流的情況下，變電站低壓側開關的過流保護動作的延遲時間，可適當延長，以達到高電平保護合作。

3繼電保護與配電自動化的配合

3.1二級距離保護配置

一是選線開關、斷路器開關、用戶開關、分支開關、變電所選線開關、主干開關、負荷開關;二是設置保護動作延遲時間。變電站接線開關的保護時間只有200～250ms。設置上述兩級距離保護，首先可以快速發現故障點，縮短故障處理時間，提高處理效率;其次可以避免分支線路或用戶線路區段跳閘，由于斷路器具有多級距離保護，可以在第一時間及時切斷故障點，避免與其他線路的關聯。

3.2中央故障處理措施

當處理故障時，可先用斷路器斷開，延遲0.5s后，若線路連接成功，則判定為瞬間故障，如果線路出現故障，則表明故障是永久性的。本發明的優點是能有效地進行地區分支線和用戶線路故障，減少變電站斷路器斷開后大面積停電，并能有效地劃分繼電保護的三級保護范圍。

3.3饋線自動化饋線

分網與重閘形式的合理配合，保證了分網與重閘時間的協調。由于分叉故障和用戶線路故障等原因造成的全網停電事件頻繁發生，所以，在配電自動化中，當供電線的開閉開關無動作時，為使其能在一定電壓時間內進行區分處理，從而實現配電自動化，需合理選擇配電保護技術。確保無故障線路正常運行，正常供電。

4配電網自動化與繼電保護協同應用的展望

隨著科技的進步和電力工業的發展，配電自動化在社會生產、生活中的作用日益突出，配電網絡自動化系統是一大類復雜的綜合系統，這些設備和子系統眾多，許多技術已經成熟和完善。集成、智能化、一體化是未來的發展趨勢，能夠完全共享和執行各種應用程序，使用戶的利益最大化。為了減少施工和維修費用，提高供電可靠性，國內專家提出了基于神經網絡的壓力響應控制策略，以保證合格電壓，克服盲目調整的缺點，減少故障和檢修的可能性，配線載波通信技術和用戶用電技術在配電自動化新技術方面都有突破。繼電保護系統安全穩定運行，越來越多的計算機技術應用于繼電保護系統，推動了繼電保護向網絡化和智能化方向發展。

5總結

綜上，在社會經濟的快速發展下，電力資源在人們生活中的作用日益凸顯出來，由此熱也對繼電保護能力提出了更高的要求，繼電保護工能夠為配電自動化的實現和發展做出重要的貢獻，有效提升電力系統故障的處理效率，減少電力系統運行維護成本。相應在智能電網的深入發展下，繼電保護和配電自動化的緊密程度也會不斷增加，電力系統的故障處理速率也會大幅度的提升，電力事業也會朝著更長遠的方向發展。

參考文獻

[1]邵長鋒，吳麗君.繼電保護與配電自動化配合的配電網故障處理[J].工程技術：引文版，2016，2.

[2]曹鑄強.繼電保護與配電自動化配合的配電網故障處理[J].自動化應用，2018，3.

[3]劉文浩.繼電保護與配電自動化配合的配電網故障處理措施分析[J].科技風，2017，24.

[4]譚周權.繼電保護與配電自動化配合的配電網故障處理探討[J].中國戰略新興產業，2017，9.