繼電保護與配電自動化配合的配電網故障處理分析

中國南方電網廣西電網有限責任公司 李小偉 陶毅剛 張俊成 譚曉虹 崔志威 李镕耀

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。

1 繼電保護與配電自動化發展概述

配電自動化。是在計算機技術、數據傳輸技術、控制技術基礎上所打造出的信息管理系統，其借助先進的設備和完善的網絡監督控制體系能夠對電網運行實際情況進行監督管理，及時消除配電網運行潛在的安全隱患，從而更好的提升配電方案的安全性、可靠性，確保配電網的供電安全[1]。

繼電保護。配電系統在運行過程中會受到外界多個因素的影響，一個因素處理不恰當就易引發故障，最終對電力系統的安全性、穩定性造成不利影響。在電網運行管理中有觸點繼電器能夠有效保護電力系統，實現對電力系統的繼電保護[2]。電力系統繼電保護的基本原理體現如下：在電線路上電流數值超過最大負荷電流時電壓降低；在發生故障時各個點上的電壓也會降低，距離越近短路點的電壓數值越低；測量阻抗在正常情況下會和負荷阻抗保持在一致的狀態上，在發生短路時測量阻抗會轉變為線路阻抗。

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[3]。多級級差的配合是指通過對變電站10kV 出線開關和饋線開關分別設置保護動作來實現對配電網的保護。為能更好減少斷路電流對配電網正常運行的沖擊，需將變電站變壓器低壓側開關過流保護時間設定為0.5s。

2 繼電保護與配電自動化配合故障處理原則

可靠性原則。繼電保護與配電自動化配合的配電網故障處理時要始終堅持可靠性的操作原則。在設置配電網過程中為確保各個設備的使用質量，要強化各個網線間的連通性，并在線路運行時確保線路的清晰準確，不能讓線路之前出現短路的問題。所設置的配電設施不僅要安全可靠，還需保持持續性的配電能力，強化配電線網的總體服務能力。總體的配電網線需具備更全面的服務能力，且內部的各個子系統間能密切配合，并在發展過程中強化對配電網的運行管理，確保配電網內部各個系統有規律的運作[4]。

堅持擴大供電的總體能力的原則。繼電保護和配電自動化配合的配電網故障處理要始終堅持供電總體能力的發展原則。在電力系統維修管理過程中要確保所有電路的清晰可見，在分析各個線路運行實際情況的基礎上提出有針對的維修策略。在故障處理過程中要提高維修效率，應用最理想的維修方式來達到最為理想的供電狀態。基于跳閘是威脅到電力系統運行的重要因素，因此在配電網運行時要加強對跳閘問題的分析，不斷加大對保險絲的保護，并合理把控電路的工作時間，不能讓電網長時間處于過熱狀態。

高效經濟的運行原則。在繼電保護和配電自動化配合作用下的配電網故障處理中需堅持高效率、經濟性的發展原則。在電力系統運行時需相關人員掌握電網運行管理技巧，在電網出現故障問題時能在第一時間予以解決。電網運行維護費用的投入要適當，通過調整經濟的投入比和產出比來更好發揮出電網在拉動社會經濟發展方面的作用，減少電網運行的后期維修費用，促進電網的長遠、穩定、可持續發展。

3 繼電保護與配電自動化配合的配電網故障處理對策

3.1 兩級級差保護和配電自動化配合的配電網故障處理

兩級級差保護配合中主干饋線開關會采用負荷開關，用戶開關采用斷路器，開關的保護動作時間設定在0s。變電站出線開關會選擇斷路器，保護動作的時間設定在200ms 到250ms，如果主干線是全架空饋線，集中故障的處理步驟如下：變電站出現短路跳閘后要及時切斷故障電流；在0.5s 延時后變電站會出現斷路器的重合現象，如重合成功則可將故障判定為瞬時故障。如重合失敗則可判定為永久性故障；根據配件端向上級上報數據來判斷電力系統故障出現的區域[5]；如瞬時性故障在以往被記錄過，根據記錄結果如果是永久故障則需對故障點進行隔離，隔離之后恢復其他區域的供電。

如主干線是全電纜饋線，對故障的處理步驟如下：饋線發生的故障一般是永久性故障。對這類永久性故障需變電站管理端口及時切斷斷路，從而達到阻斷故障電流目的；電力系統的主要站點根據上報的故障信息來判斷出故障區域；遙控故障區域周圍的開關，及時管理故障區域，遙控對應變電站出現的斷路器和電力合閘。如是在分支或用戶位置上出現故障則可采取以下處理：分支斷路器、用戶斷路器在發生跳閘故障時要及時切斷線路；如支線是架空線路，快速調節合閘開關，在延時0.5s 后重新合閘處理。在這個過程中如出現重合失敗問題則可判定為永久性故障。

3.2 多級級差保護和電壓時間型饋線自動化配合的配電網故障處理

電壓時間型饋線自動化是一種重合器和電壓時間型分段器互相配合的故障隔離技術。電壓時間型饋線自動化操作使用唯一的不足點是，盡管分支線路故障有時也會使變電站出線斷路器跳閘故障，在跳閘故障后還會后續導致全線或暫時性的停電問題，而將兩級級差保護和電壓時間型饋線自動化控制結合在一起能解決全線或短暫停電問題，具體措施如下：變電站10kV 出線開關一般選擇重合器，并在重合器上設置200ms 到250ms的延時性保護動作；主干饋線開關應用電壓時間型分段器進行設置；用戶開關和分支開關采用斷路器，同時還需額外配置0s 保護動作延時時間和一次快速重合閘[6]。

在采取以上配置操作后，在主干線出現故障時會按照常規電壓時間型饋線自動化處理步驟來處理故障。在分支和用戶故障發生后，對應的分支或用戶斷路器會在第一時間出現短暫的跳閘，在0.5s 之后會重合。如果是永久性故障會再次跳開關閉鎖并保持在分閘的狀態[7]。

3.3 三級級差保護和配電自動化配合的配電網故障處理

將變電站10kV 出線開關、用戶開關、饋線開關設置為斷路器，對設置好的斷路器采取三級級差的保護方式，其他關聯開關是負荷開關。將變電站出線開關保護動作的延遲時間設定在200ms 到300ms 之間，用戶保護開關延遲時間設置為0s，饋線分支開關保護動作的延遲時間在100ms 到150ms 之間。

將變電站10kV 出線開關和饋線開關以及某一段饋線的開始和結束開關設置為斷路器，并對這個斷路器采取三級級差的保護，其他開關設定為負荷開關。將出線開關保護動作的延遲時間設定在200ms 到300ms 之間。饋線開關保護工作的延遲時間是0ms。饋線分段開關的延遲時間在100ms 到150ms[8]。

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。