繼電保護(hù)與配電自動化配合的配電網(wǎng)故障處理

曹政 王明強(qiáng)

【摘 要】隨著社會的發(fā)展，電網(wǎng)智能化技術(shù)得到廣泛推廣和運用，配電網(wǎng)智能化技術(shù)的運用對提高配電網(wǎng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性等提供了有效性的保障，從而進(jìn)一步提高了供電企業(yè)的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，提高人們生活水平，因此加強(qiáng)對其的研究非常有必要，基于此本文分析了繼電保護(hù)與配電自動化配合的配電網(wǎng)故障處理。

【關(guān)鍵詞】繼電保護(hù)；配電自動化配合；配電網(wǎng)；故障處理

1、配電自動化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1、配電自動化主站的進(jìn)展

目前，配電自動化主站的最大進(jìn)步在兩個方面，建立了符合IEC61968標(biāo)準(zhǔn)的信息交互總線，與其他信息系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的信息交互；具有完備和實用的故障處理應(yīng)用模塊。

實際應(yīng)用中，配電自動化系統(tǒng)需要與上一級調(diào)度自動化、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)、營銷管理信息系統(tǒng)、95598等進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，在上一輪配電自動化建設(shè)中，采用“點對點”的私有協(xié)議實現(xiàn)配電自動化系統(tǒng)與其他應(yīng)用系統(tǒng)的互聯(lián)，不僅需要維護(hù)的接口眾多，而且因采用的私有協(xié)議不標(biāo)準(zhǔn)，互換性差且擴(kuò)展困難。在智能電網(wǎng)建設(shè)中，配電自動化系統(tǒng)依據(jù)“源端數(shù)據(jù)唯一、全局信息共享”的原則，采用符合IEC61968標(biāo)準(zhǔn)的信息交互總線，通過基于消息機(jī)制的總線方式完成配電自動化系統(tǒng)與其他應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息交換和服務(wù)共享。

1.2、配電自動化終端的進(jìn)展

與上一輪配電自動化建設(shè)相比，在智能電網(wǎng)建設(shè)中，配電自動化終端的進(jìn)展除了終端在戶外惡劣條件下工作的可靠性大幅提高以外，還表現(xiàn)在采用超級電容器作為其備用電源的儲能元件。超級電容器是近年來發(fā)展成熟的一種大容量儲能部件，其單體容量可達(dá)幾百至上千法拉。與蓄電池相比，超級電容器具有很多優(yōu)點。充電速度快，可以采用大電流充電，能在較短的時間完成充電過程；使用溫度范圍廣，低溫性能優(yōu)越；高可靠性，維護(hù)工作量極少。

1.3、配電自動化通信網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)展

近年來，以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）、工業(yè)以太網(wǎng)、通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）、WiMax、電纜屏蔽層載波等通信技術(shù)的飛速發(fā)展和成熟，使它們在智能電網(wǎng)建設(shè)中成為了配電自動化系統(tǒng)的主要通信方式。以光纖為傳輸媒介的EPON和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，不僅支持網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，而且具有自愈性能，可以確保高效可靠的數(shù)據(jù)通信。WiMax和電纜屏蔽層載波技術(shù)適合于實現(xiàn)光纖不便于敷設(shè)的部分（如直埋電纜等）的數(shù)據(jù)通信。GPRS特別適合實現(xiàn)距離較遠(yuǎn)且分散的兩遙終端（如故障指示器等）的數(shù)據(jù)通信。

2、配電網(wǎng)的故障分析

電力系統(tǒng)的整體運行過程當(dāng)中，故障出現(xiàn)最為頻繁的當(dāng)屬配電網(wǎng)，直接影響了電力系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，這是供電企業(yè)急需解決的問題。為了避免配電網(wǎng)的各種故障對整個電力系統(tǒng)造成不利影響，部分企業(yè)選擇采用斷路器，一旦配電網(wǎng)有故障現(xiàn)象出現(xiàn)，處于故障最近的斷路器就會自動跳閘，以保護(hù)電路的安全性。但是在具體的實踐運用中，斷路器卻經(jīng)常發(fā)生多級跳閘或越級跳閘的情況，使判斷故障更加困難。部分電力企業(yè)為了解決跳閘問題，饋線開關(guān)采用負(fù)荷開關(guān)，這樣可以有效地避免出現(xiàn)越級跳閘的問題，有利于面對故障進(jìn)行有效的正確判斷，但是這一方法也極容易致使停電問題的發(fā)生，這將會給廣大用電用戶造成極大的不便。

3、繼電保護(hù)與配電自動化配合的配電網(wǎng)故障處理措施

3.1、多級級差保護(hù)與電壓時間型饋線自動化配合分析

該項技術(shù)可以使故障區(qū)域隔離并且能快速恢復(fù)故障區(qū)域供電，它主要是利用電壓時間型重合器和分段器之間相互作用來實現(xiàn)這一功能。僅僅采用電壓時間型饋線自動化技術(shù)，分支線路的故障會導(dǎo)致全線斷路器跳閘或者全線暫時性斷電，如果把電壓時間型饋線自動化技術(shù)和多級級差保護(hù)相互配合，能夠有效避免這種情況。這種技術(shù)的運用通常是變電站的出線開關(guān)點使用重合器，且將延時時間設(shè)置在200一250ms之間，主干饋線的開關(guān)采用電壓時間型分段器，用戶開關(guān)或分支使用斷路器。當(dāng)故障出現(xiàn)時，所采用的解決方法與應(yīng)用常規(guī)的電壓時間型饋線技術(shù)所運用的方法相差不大，其不同之處在于能夠在可控范圍內(nèi)對全線停電的現(xiàn)象做到有效避免。

3.2、三級級差和兩級級差保護(hù)措施

采取兩級級差與三級極差保護(hù)措施，在對配電網(wǎng)以及繼電障礙處理保護(hù)過程中，采用兩級級差進(jìn)行保護(hù)期間應(yīng)加強(qiáng)其保護(hù)措施；根據(jù)運用該保護(hù)措施，合理運用有效方式對線路起到保護(hù)作用。此外還應(yīng)嚴(yán)格按照安全用電的要求。使用合理的措施對配電網(wǎng)整體線路以及分支線路進(jìn)行保護(hù)：此外，還應(yīng)提高三級級差保護(hù)方式，對總體線路以及分支線路進(jìn)行保護(hù)過程中應(yīng)加強(qiáng)三級級差保護(hù)措施，必要時還應(yīng)確保開關(guān)的安全運行三級級差保護(hù)方式較多（詳見圖1、圖2），兩者保護(hù)措施應(yīng)相互協(xié)調(diào)，不應(yīng)出現(xiàn)互相混淆、牽絆的情況，也不能將其操作方式混淆使用，出現(xiàn)錯誤指示；應(yīng)將兩者聯(lián)系點相互結(jié)合，不同點進(jìn)行區(qū)分，使兩者保護(hù)措施始終貫穿整個配電網(wǎng)故障處理中詳細(xì)分析兩級級差電路保護(hù)措施，根據(jù)對其進(jìn)行細(xì)分處理更了解三級級差的使用效果，并在兩種保護(hù)的作用下確保整個配電網(wǎng)安全運行，并降低電網(wǎng)維修力度。

圖1三級極差配置情況（1）

圖2三級級差配置情況（2）

4、繼電保護(hù)技術(shù)在配電網(wǎng)自動化中的應(yīng)用手段

配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)中繼電保護(hù)的方法主要包括重合器與分?jǐn)嗥髋浜稀⒅睾掀髋c熔斷器配合、FTU繼電保護(hù)三種方式。

重合器與分?jǐn)嗥髋浜戏绞剑涸谂潆娋W(wǎng)出現(xiàn)故障后，重合器就會重合，分?jǐn)嗥饔涗浿睾掀髦睾系拇螖?shù)，并且能夠在重合器達(dá)到預(yù)定的重合次數(shù)后自動分閘，同時閉鎖在分閘狀態(tài)，實現(xiàn)對故障發(fā)生區(qū)域段的有效隔離。

重合器與熔斷器配合方式：重合器在配電網(wǎng)發(fā)生故障時就會重合，并且重合器的開斷具有雙時性特征，在這個過程中就會產(chǎn)生大量的電流。當(dāng)大電流通過熔斷器時，如果超過熔斷器允許的承受范圍，熔斷器中的熔絲就會被熔斷，這樣就能將故障區(qū)域隔離。一般來說，熔斷器需要設(shè)置在線路的末端或者是變壓器的高壓側(cè)。

基于FTU繼電保護(hù)：FTU是裝設(shè)在各分?jǐn)嚅_關(guān)上的饋線終端單元，一般是通過FTU采集故障前的電流、電壓等重要信息，并通過通信通道將這些信息上傳到主站，主站對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，確定故障區(qū)并制定恢復(fù)供電策略，最后通過遙控各開關(guān)隔離故障區(qū)并恢復(fù)對非故障區(qū)的供電。

5、配電網(wǎng)自動化繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展前景

繼電保護(hù)技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)息息相關(guān)。實施網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)是符合繼電保護(hù)技術(shù)開放性發(fā)展要求，既能給繼電保護(hù)技術(shù)提供直觀的操作檢查范圍，又能為繼電保護(hù)的更新提供有力的支持。發(fā)展繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)化有兩大優(yōu)勢：第一，可以通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模擬，分析出電力系統(tǒng)運行中可能出現(xiàn)的故障，提前預(yù)防；第二，一旦事故發(fā)生，網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)裝置不但可以反映出故障，也可以反映出故障的起因，具體時間地點，這樣更有利于故障的處理?，F(xiàn)在人們早已進(jìn)入了信息化時代，在電力系統(tǒng)的各個組成單位之間可以通過網(wǎng)路實現(xiàn)信息資源共享。運用網(wǎng)絡(luò)化繼電保護(hù)技術(shù)，還可以簡化繁雜的繼電保護(hù)線路，更便于施工。

我國目前為了測量電網(wǎng)電流電壓、保護(hù)線路和控制運行，不得不將室外的所有變電站設(shè)備的控制電纜都引到電力系統(tǒng)的主控室。由于電纜過多，不僅增加了投資資金，而且也讓二次回路變得非常復(fù)雜。因此，一體化的發(fā)展已成必然趨勢。一體化裝置可以將各方面的數(shù)據(jù)匯總整理，簡化以往繼電保護(hù)復(fù)雜的工作。

總之，在現(xiàn)階段，電力系統(tǒng)的首要工作就是要正確處理好配電網(wǎng)中發(fā)生的故障，這樣才能有效地提高配電網(wǎng)的運行效率，保證電力系統(tǒng)更加安全、有序、高效地運行，促進(jìn)電力企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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