淺談繼電保護(hù)在提高配電自動(dòng)化系統(tǒng)性能中的應(yīng)用

李宏博

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收件人：李宏博

摘要：智能網(wǎng)的主要組成部分之一就是配電的自動(dòng)化，它的重要意義在于可以提升供電的可靠性、供電能力，以及讓電網(wǎng)的高效、經(jīng)濟(jì)得以實(shí)現(xiàn)。配電自動(dòng)化的核心內(nèi)容是配電網(wǎng)故障的處理，雖然相關(guān)文獻(xiàn)較多，但在工程實(shí)施中依舊有許多與實(shí)際不符之處。基于斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、軟件使用算法的差異，提出配合方案。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù);配電自動(dòng)化;配電網(wǎng)故障

目前電力企業(yè)在對(duì)故障處理上，一般采取的措施或技術(shù)有兩種。一是使用斷路器，將下游部分出現(xiàn)故障的電流進(jìn)行直接切斷，這樣故障就不會(huì)蔓延到上游，影響整個(gè)電線路的運(yùn)行。但是在實(shí)際運(yùn)行中，由于各個(gè)路段的開關(guān)具有配合保護(hù)的功能，一旦某個(gè)路段出現(xiàn)故障，即使有斷路器，也可能會(huì)越過(guò)斷路器出現(xiàn)越級(jí)跳閘或多級(jí)跳閘的情況，另外對(duì)于一些永久性故障的判定和對(duì)瞬時(shí)性故障的判別也會(huì)造成較大的困難。另一種措施是使用負(fù)荷開關(guān)，雖然上述越級(jí)跳閘或多級(jí)跳閘等問(wèn)題得到了解決，但會(huì)影響到其他線路的運(yùn)行，其他線路可能會(huì)受到該故障線路的影響出現(xiàn)斷電的問(wèn)題。此外，由于配電網(wǎng)主線路絕緣化程度和電纜化程度的提高，主干線路出現(xiàn)故障的幾率大大降低，但是用戶支線上的故障問(wèn)題還是不容忽視，現(xiàn)在一般采取的措施是設(shè)置跳閘開關(guān)來(lái)進(jìn)行隔離。

一、配電自動(dòng)化

電力系統(tǒng)由發(fā)電、輸電和配電三部分組成。其中元件保護(hù)成為發(fā)電環(huán)節(jié)的集中保護(hù)因素，它的目的就是將發(fā)電廠發(fā)生電氣故障的設(shè)備損失量最小化。輸電線路的保護(hù)成為輸電網(wǎng)的重點(diǎn)保護(hù)因素，它的目的就是為了穩(wěn)定電網(wǎng)。饋線保護(hù)成為配電環(huán)節(jié)的主要保護(hù)因素，因?yàn)榕潆娋W(wǎng)展現(xiàn)出強(qiáng)大的穩(wěn)定性，所以饋線故障的切除是不需要快速進(jìn)行的。不同的配電網(wǎng)需要不同的負(fù)荷供電可靠性，同樣也具備不同的供電質(zhì)量。很多的配電網(wǎng)只重視線路故障對(duì)售電量的影響和配電設(shè)備壽命的影響，卻忽略了配電網(wǎng)故障影響到電力負(fù)荷。

我國(guó)當(dāng)前的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)分為兩種，分別是集中智能式和分散智能方式。其中集中智能式主要針對(duì)事故發(fā)生后的故障隔離和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，配網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中包含了隔離、重構(gòu)的判斷和處理。通信網(wǎng)絡(luò)成為隔離和重構(gòu)瞬間系統(tǒng)的強(qiáng)大依賴性，配電系統(tǒng)的電參數(shù)可以供終端設(shè)備進(jìn)行使用，但是沒(méi)有對(duì)應(yīng)的控制措施。因?yàn)榭陀^條件和技術(shù)手段的制約，集中智能式配網(wǎng)自動(dòng)化不能發(fā)揮應(yīng)有的效果。其次就是分散智能方式采用了重合器作為饋線分段開關(guān)，通過(guò)整定重合器來(lái)實(shí)現(xiàn)饋線故障自動(dòng)隔離、自動(dòng)恢復(fù)非故障區(qū)供電的功能。

二、繼電保護(hù)與配電自動(dòng)化配合的配電網(wǎng)故障處理

在某一部分供電企業(yè)中，使用斷路器取代開關(guān)，已經(jīng)達(dá)到在故障產(chǎn)生時(shí)，距離故障區(qū)比較近的斷路器可以及時(shí)跳閘的目的。但在實(shí)際操作中，每一級(jí)的開關(guān)保護(hù)器也有著許許多多的問(wèn)題，在故障出現(xiàn)時(shí)，出現(xiàn)了跳過(guò)多級(jí)跳閘的情況，這給故障消除造成了困難。所以，在現(xiàn)實(shí)生活中為了解決跳閘故障，一部分電力企業(yè)選用負(fù)荷開關(guān)作為饋線開關(guān)。這個(gè)方法雖然在某一種程度上解決了一定的問(wèn)題，但易出現(xiàn)小故障，進(jìn)而出現(xiàn)停電故障。主干線路中的電纜化、絕緣化在不斷深化，雖然目前全國(guó)專家對(duì)配電自動(dòng)化開展了很多研究會(huì)議，但研究?jī)?nèi)容多數(shù)為饋線自動(dòng)化功能和應(yīng)用，對(duì)三遙功能測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的問(wèn)題依舊沒(méi)有解決。

（一）故障處理

通常配電網(wǎng)故障處理分為三個(gè)階段，首先是故障發(fā)生的瞬間，故障的開端和清除。繼電保護(hù)自動(dòng)化和高壓斷路器通過(guò)完美的配合在毫秒內(nèi)斷開，繼電保護(hù)速斷動(dòng)作造成整個(gè)故障的持續(xù)時(shí)間為100毫秒。其次就是故障區(qū)段的隔離和非故障區(qū)域的恢復(fù)供電，這種現(xiàn)象的持續(xù)時(shí)間應(yīng)該在秒級(jí)分鐘之間。伴隨著智能電力網(wǎng)的發(fā)展，其呈現(xiàn)出多電源的供電結(jié)構(gòu)模式，所以在故障產(chǎn)生后要隔離故障區(qū)段，可以通過(guò)轉(zhuǎn)換器來(lái)對(duì)供電信號(hào)的來(lái)源進(jìn)行處理。故障點(diǎn)的定位和故障的排除則是最后的階段。

（二）故障類型

配電網(wǎng)有著多樣的故障類型，造成故障的原因也較多。根據(jù)故障的性質(zhì)可以將故障類型分為相間短路故障：相間短路故障造成線路跳閘，而城市配網(wǎng)沒(méi)有重合閘的保護(hù)，所以相間短路故障就會(huì)引發(fā)配網(wǎng)停電，比如說(shuō)倒桿、斷線等原因都會(huì)造成相間短路故障。其次就是單向接地故障：AAKv電壓等級(jí)線路在與地面發(fā)生連接的時(shí)候，會(huì)得到A小時(shí)的運(yùn)作，所以說(shuō)這種故障發(fā)生的情況比較少。因?yàn)榻拥毓收宵c(diǎn)能夠?qū)Τ鞘腥丝诿芗瘏^(qū)造成很大的群傷時(shí)間，所以非故障電壓升高使絕緣水平受到巨大的威脅，這就需要將配網(wǎng)系統(tǒng)的中性點(diǎn)采用經(jīng)消弧線圈接地，最終補(bǔ)充接地的電容電流。

（三）原因分析

首先來(lái)自外力的破壞：近年來(lái)，因?yàn)槌鞘谢ㄔO(shè)步伐的開進(jìn)和復(fù)雜化的城市社會(huì)環(huán)境，便會(huì)造成外力因素?fù)p壞電力設(shè)施的現(xiàn)象，最終造成單相接地故障和相間短路故障。外力破壞主要是具有較多的基建開挖施工，進(jìn)而在很大程度上威脅到電纜線路、桿塔和拉線基礎(chǔ)構(gòu)成。其次出現(xiàn)盜竊電力設(shè)施的現(xiàn)象，另外機(jī)動(dòng)車輛對(duì)電桿、地面設(shè)備和掛線的碰撞也是一方面的原因。同時(shí)，用戶供電設(shè)施內(nèi)部故障造成公用線路跳閘停電的現(xiàn)象也在不斷的增加，這種情況成為配網(wǎng)故障停電的主要因素。用戶供電設(shè)施不能進(jìn)行正常的維護(hù)，而且沒(méi)有嚴(yán)格的對(duì)維護(hù)工作進(jìn)行監(jiān)督，最終造成設(shè)備運(yùn)行狀況的下降，進(jìn)而使用戶供電設(shè)施頻繁的發(fā)生故障，這是用戶供電設(shè)施故障發(fā)生的主要原因。

配電數(shù)據(jù)采集模型。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用測(cè)試出了自動(dòng)化程度水平，讓測(cè)試效率提升了，把測(cè)試成本降低了。在進(jìn)行繼電保護(hù)與配電自動(dòng)化的配合計(jì)劃時(shí)，無(wú)論在城市，還是在農(nóng)村，都起著極其重要的作用，不會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)故障，也不會(huì)因?yàn)橐粭l支路或人為因素影響了整條電路。在配電網(wǎng)供電半徑比較長(zhǎng)、分段數(shù)量也比較少的農(nóng)村線路，發(fā)生故障時(shí)，采用電流定值或延時(shí)級(jí)差配合的方式，這有利于實(shí)現(xiàn)多級(jí)保護(hù)配合，減弱對(duì)系統(tǒng)造成的沖擊。在線路出現(xiàn)故障時(shí)，只能依靠延時(shí)和級(jí)差保護(hù)相互配合消除故障。建議合理配置斷路器和負(fù)荷開關(guān)，進(jìn)行集中統(tǒng)一處理。在一切處于智能化的當(dāng)今社會(huì)，配電網(wǎng)的智能化技術(shù)應(yīng)用在某種程度上大大提高了配電網(wǎng)的性能，比如安全性和可靠性，這對(duì)于電力事業(yè)有著比較好的促進(jìn)效果。

三、配電網(wǎng)故障處理對(duì)策

配電網(wǎng)故障除設(shè)備本身的質(zhì)量引發(fā)的事故外，多數(shù)事故和設(shè)備的安裝質(zhì)量及運(yùn)行維護(hù)有著很大的關(guān)系。首先要提高高線路設(shè)備的絕緣水平和過(guò)電壓防護(hù)水平。要大量的使用絕緣導(dǎo)線，要對(duì)瓷瓶和設(shè)備設(shè)定額定電壓，要對(duì)變壓器、避雷器等等設(shè)備裸露的部位安裝絕緣材料，將氧化鋅避雷器安裝在適當(dāng)?shù)募芸站€路桿塔上。其次將故障指示器安裝在配電線路上。至此配電線路發(fā)生故障便可以迅速的查處故障點(diǎn)，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行維修，這在很大程度上縮短了故障時(shí)間。此外還要對(duì)故障指示器進(jìn)行定期的檢查。加大防外力破壞力度，要使車輛碰撞桿塔、變壓器的現(xiàn)象得到減少，供電部門應(yīng)該主動(dòng)遷改桿線。對(duì)于不具備遷改條件的設(shè)備要安裝反光警示標(biāo)志，要在車輛容易碰撞的地方涂上醒目的反光漆，還要在拉線上裝上反光警示標(biāo)志，這樣就會(huì)使車輛駕駛員有所注意。如果配電線路附近需要?jiǎng)庸ぃ龊冒踩麄髑以O(shè)置警示標(biāo)志。

結(jié)語(yǔ)

配電網(wǎng)是整個(gè)電力系統(tǒng)中最容易出現(xiàn)安全故障問(wèn)題的部分，而配電網(wǎng)又是電力系統(tǒng)最重要的組成，一旦配電網(wǎng)出現(xiàn)嚴(yán)重的故障問(wèn)題則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，甚至陷入癱瘓，影響正常的供電，對(duì)人們的生活生產(chǎn)造成影響。所以需要對(duì)配電網(wǎng)中可能出現(xiàn)的故障問(wèn)題進(jìn)行研究分析，及時(shí)采取有效的措施進(jìn)行預(yù)防和治理。

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