配電自動化與繼電保護相結合的配電網故障處理分析

王 偉

（國網安徽省電力有限公司淮北供電公司，安徽 淮北 235000）

0 引 言

為了能夠保證配電網的運行安全，我國在促進電力行業發展的過程中，采取了許多的措施。配電自動化和繼電保護是兩種能夠實現對配電網進行控制和保護的措施。從配電網故障處理的角度出發，將配電自動化與繼電保護的形式結合起來，能夠在一定程度上滿足當前配電網的高效運行和電能供應需求，也能夠促進智能電網在電力行業中的發展。

1 配電網故障及其處理原則

1.1 配電網故障處理的過程

在配電網的運行過程中，各種故障問題是不可避免的，而基于保障配電網安全運行的要求，電力企業結合配電網運行中經常出現的故障問題，應用斷路器來代替以往的隔離開關，在保證配電網的安全運行方面起到了一定的作用。但隨著我國科學技術的不斷發展，斷路器在配電網中應用的主要問題也逐漸暴露出來，電網的運行系統難以利用斷路器來對整個配電網產生的故障問題進行有效的判斷[1]。造成這種現象的主要原因是當故障發生時，整個電力系統在運行過程中很容易產生多級或越級跳閘的問題，而斷路器很難滿足這些故障的判定需求。

在此基礎上，一些電力企業用負荷開關來代替以往應用的斷路器和饋線開關，但這種判定配電網故障的方式也存在著一定的缺陷和不足，很容易因配電網的故障而產生頻繁停電的現象[2]。除此之外，當整個配電網的線路和技術水平逐漸提高時，主干線路產生故障的概率降低，支路產生的故障問題占據較大的部分。在這種情況下，一些電力企業會選擇安裝具有跳閘性能的開關來滿足判定支路故障的需要，這種方法在保障配電網安全運行的過程中取得了較為明顯的效果。

1.2 配電網故障處理的主要原則

及時對配電網產生的故障問題進行處理，能夠在減少配電網運行損失的同時，保障整個配電網線路的運行安全。結合以往配電網運行中存在的故障問題，在分析故障問題的處理經驗之后，總結出以下幾個需要遵循的具體原則：

（1）在對配電網的故障進行處理時，需要遵循提高供電可靠性的原則[3]。供電是配電網的基本功能之一，無論是配電網的設置還是線路的規劃，都需要盡可能避免出現短路的問題，減少在配電網運行中出現故障的次數，才能夠達到提高供電可靠性的目標。

（2）在對配電網的故障進行處理時，還需要遵循擴大供電總體能力的原則。在對配電網的故障進行處理的過程中，一方面需要注重加強電路的清晰度，在故障的維修處理當中不斷提升各種故障現象的維修能力；另一方面也需要注意故障處理和維修的效率，盡量縮短故障處理的時間，減少故障期間對配電網以及電力企業的運行發展造成的損失。除此之外，還需要提高對配電網運行中經常存在的跳閘這一故障問題的重視程度[4]。以加大保險絲的保護力度、適當控制和調節電網過熱的情況等措施，減少因頻繁跳閘給配電網的正常運行造成的影響。

（3）在對配電網的故障進行處理的過程中，還需要注意遵循電網高效經濟運行方式的原則。配電自動化與機電保護之間的有效配合，是一種能夠有效處理配電網運行故障的措施。在應用該方法的過程中，需要堅持高效的原則，以對整個配電網和電力系統更高的掌握能力來發揮維修故障的作用。在這種高效的故障處理下，能夠通過有效降低維修和保護的成本來提高配電網運行的經濟性，從而更好地為電力企業的運行發展創造價值。

2 配電網故障處理分析

故障處理是整個配電網運行過程中需要重點注意的內容，及時對配電網運行中產生的故障問題進行處理，不僅能夠更好地滿足配電網高效運行的需要，還能夠在滿足市場對于電能供應需求的同時，進一步促進電力企業的發展。在對配電自動化與繼電保護配合的配電網故障處理方法進行分析時，可以從以下幾個方面入手。

2.1 配電網多級保護配合的可行性

從本質上來說，配電自動化與繼電保護配合的配電網故障處理方式，是一種多級保護配合的方式。之所以能夠應用這種方式來對配電網的故障進行處理，最主要的原因就是這種方式無論是從理論上還是實踐上都能夠體現出較大的可行性。在對這種配電網多級保護配合方式的可行性進行分析時，最主要的就是了解配電網多級保護配合的原理。

多級保護配合具體包括多級極差保護配合，以及三級極差保護配合兩種形式。從多級極差保護配合的角度來說，當配電網的整體配電線路分段較少，且整體的線路較長時，如果配電網中某一段具體線路產生故障，故障位置之前的開關很容易受到故障的影響而出現短路的情況。對這種故障進行處理時，主要應用的是將電力定值和延時極差協調配合的形式，發揮多級保護在處理配電網故障中的作用；而當配電網的整體配電線路分段較多時，由于開關對電流定值的影響相對于前一種情況來說較小，因而通常采用保護動作延時時間極差配合的方式來對配電網的故障進行選擇性處理。從多級極差保護配合的具體情況來看，這兩種處理方式分別在我國的農村和城市配電網運行和故障處理中發揮著重要的作用。

而從三級極差保護配合的角度來說，由于配電網運行中應用的開關技術水平不斷提高，因而在故障問題發生時，過流保護的時間也會越來越少，在這種情況下，應用三級極差保護配合的方式，能夠滿足配電網故障處理的需要。在對故障進行處理時，三級極差保護配合的方式需要借助永磁操動機構來縮短電路分閘驅動的時間，從而不斷縮短對配電網故障進行判定的時間，減少因持續的故障問題的存在給配電網的正常運行造成的影響和損失。而需要注意的是，由于在進行故障處理和保護的過程中會產生時間延遲的問題，因而在應用三級極差進行保護配合時，需要對上級饋線開關設置±125 ms左右的延時時間，同時還可以事先在變壓器的低壓側預留225 ms的極差，讓配電網的故障處理能夠體現出一定的選擇性，以便能夠更靈活地對配電網的故障問題進行處理，進而為配電網的正常運行提供保障。

2.2 利用兩級極差進行配合保護

兩級極差配合保護是配電自動化和繼電保護相配合的具體保護措施之一，在利用兩級極差對配電網進行配合保護的過程中，首先需要選用線路開關，在配電網運行中應用的分支開關、出線開關、用戶開關3個部分應用斷路器，而在主干線開關中則應用負荷開關，并將開關側的保護差級控制在200～250 ms的范圍之內。在這種情況下，用戶以及分支斷路器的開關保護延時能夠達到0 s。在具體應用這種方式進行配合保護的過程中，當配電網出現故障時，斷路器跳閘之后不會對配電網的其他部分造成影響。這種利用兩級極差來對配電網的故障進行處理的方法，主要能夠應用于配電網的分支線路當中。

2.3 對故障進行集中處理

在應用配電自動化與繼電保護相配合的方式對配電網的故障進行處理時，還需要結合故障發生的具體類型，對位于主干線路的故障問題進行集中處理。在對主干線路上產生的故障進行處理時，需要對該主干線是否屬于全架空饋線進行判斷。當主干線路屬于全架空饋線時，其所產生的故障情況會使得變壓器中的出線斷路器發生跳閘，故障電流能夠被及時切斷。在經過延時后，如果斷路器產生了二次重合的現象，就可以判斷其發生的故障是瞬時性的故障，而如果斷路器呈現出重合失敗的現象，就可以判斷其發生的故障是永久性的故障。在得到對于故障結果的判斷之后，就需要依據故障的具體類型及時采取有針對性的措施進行處理。當得到的判斷結果是瞬時性故障時，這種故障會被直接保存到故障處理記錄當中，而得到的判斷結果是永久性故障時，就需要借助遙控技術設備來對故障發生位置周邊的開關進行及時的控制，通過對開關的控制來及時隔離發生故障的區域，同時將該故障記錄保存下來，為保障后續配電網的運行安全提供更加科學的參考依據。

當主干線路屬于全電纜饋線時，配電網的故障可以直接判定為永久性故障，在故障發生后，斷路器跳閘的同時也需要及時切斷電流。依據對整個配電網運行情況的反饋找到故障發生的主要區域。通過對區域內故障點具體位置的確定，借助遙控技術和相關設備將故障發生區域進行隔離。在配電網的其他區域供電恢復之后，再將故障的相關信息及時保存到故障記錄當中。而當配電網的分支和用戶線路發生故障時，則需要具體應用故障區域用戶和分支斷路器跳閘的方式，及時切斷故障電流，以保證整個配電線路的運行安全。

2.4 利用電壓時間型饋線和多級極差保護自動化

在應用配電自動化和繼電保護相配合的方式來處理配電網故障時，還可以采用利用電壓時間型饋線和多級極差保護自動化的方式。這種配電故障的保護方式在實際應用中也需要對配電網的故障區域進行隔離，從而保證配電網運行區域內的供電可靠性和安全性。從本質上來說，電壓時間型饋線和多級極差保護自動化是兩種故障處理和保護的方式，但由于電壓時間型饋線自動化在實際的應用中暴露出一些問題，很容易在故障處理的過程中造成全線短暫停電和斷路器跳閘的現象，因而需要將其與多級極差保護的方式相互配合。而這種對配電網故障進行處理的方式，也是符合配電自動化與繼電保護相配合的基本原理的，因而能夠在處理配電網故障中發揮一定的作用。

具體來說，電壓時間型饋線以及多級極差保護自動化的方式，需要在配電網運行前將重合器安裝到變壓器低壓側出線開關的位置上。在完成安裝后還需要注意延時對故障處理問題造成的影響。在將延時的范圍控制在200～250 ms之內后，將電壓時間型分段器作為主干饋線的開關，而在分支和用戶開關的部分應用斷路器。在這樣設置后，即使主干線路在運行中發生故障問題，也能夠采用電壓時間型饋線的相關技術原理來對故障問題進行處理。

在當前我國科學技術水平不斷提高的背景下，配電網運行過程中應用的各種電力設施設備也在不斷的調整和升級，電纜化以及絕緣化逐漸成為配電網運行和故障處理的主要發展方向。在市場對于電能的大量需求成為配電網高效運行和發展的主要動力的前提下，故障處理工作在配電網運行和發展中占據的比重越來越大，也越來越受到電力企業的關注。而由于電纜化和絕緣化的不斷發展，現階段我國整體上的配電網主干線路中產生的故障問題已經呈現出明顯的下降趨勢，而分支線路中存在的故障問題成為對配電網整體運行產生影響的主要因素。從大多數情況下對配電網故障問題處理技術的應用原理來看，即便是配電自動化與繼電保護相配合的故障保護形式，在實際應用中也大多是依據安裝開關裝置和及時對故障區域進行隔離的原理來實現故障處理目標的。從這一方面來說，在這種對故障處理基本原理的基礎上，將當前電力行業發展中應用的自動化技術和更加先進的保護技術相融合，能夠更好地實現對于配電網故障處理的主要目標，從而更好地保障整個配電網的安全、高效運行[5]。

3 結 論

綜上所述，配電自動化與繼電保護相配合的配電網故障處理方式，能夠對促進當前我國配電網的高效運行起到重要的作用。結合當前市場對于配電網運行和電能輸送的要求，要想充分發揮配電網的作用，不僅需要加強對配電網實際運行情況的有效控制和保護，還需要能夠在故障發生的第一時間對故障進行處理，依靠配電自動化和繼電保護相配合的方式來更好地滿足配電網安全高效運行的需要。