繼電保護(hù)與配電自動化配合的配電網(wǎng)故障處理研究

陳惠

摘 要：在現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展下，配電自動化也獲得了更廣闊的發(fā)展空間。但是受電力系統(tǒng)運(yùn)行復(fù)雜的影響，配電網(wǎng)運(yùn)行的過程中會遇到一系列的故障問題，如一些電力企業(yè)會選擇斷路器作為基本的饋線開關(guān)，目的是在配電網(wǎng)出現(xiàn)故障而發(fā)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(tǒng)運(yùn)行的不利影響。但從發(fā)展實(shí)際情況來看，一旦出現(xiàn)斷電故障，線路開關(guān)保護(hù)會出現(xiàn)多級跳閘的現(xiàn)象，且這種跳閘會引發(fā)較高頻率的斷電問題。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù); 故障; 配電自動化;

繼電保護(hù)與配電自動化配合的配電網(wǎng)多級保護(hù)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(fā)生故障時，故障上方位分段開關(guān)短路電流會出現(xiàn)較大差異。對于這種差異明顯的電流可采取三級保護(hù)方式，根據(jù)實(shí)際情況有選擇的切斷故障。對于供電半徑較短的開環(huán)城市配電段線路或農(nóng)村配電段線路，在出現(xiàn)故障時故障位置上游各個分段開關(guān)的電流不會出現(xiàn)明顯差異，想重新設(shè)置電流數(shù)值也較困難，這時可依靠保護(hù)動作的延遲時間差來切除故障。

1繼電保護(hù)原理與配電自動化可行性

1.1繼電保護(hù)原理

繼電保護(hù)具有重要的安全意義，其能在電路本身發(fā)生故障問題時迅速進(jìn)行對應(yīng)動作，達(dá)到保護(hù)基礎(chǔ)區(qū)域的目標(biāo)。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(hù)的措施，針對電流本身的固定數(shù)值及上下配合方式進(jìn)行操作，有效達(dá)到保護(hù)選擇目標(biāo)及效率需求。在線路建設(shè)距離相對較短的城市配電范圍中，繼電保護(hù)可在故障發(fā)生時通過保護(hù)延時的方式進(jìn)行基礎(chǔ)配合，有效解決故障切斷問題，進(jìn)一步強(qiáng)化安全性能。如果線路長度大于1km便需應(yīng)用中間斷路器，確保能達(dá)到預(yù)定效果。在與配電自動化協(xié)同的技術(shù)方案中，分支電路的開關(guān)與用戶開關(guān)、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(shí)現(xiàn)選擇性關(guān)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(guī)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(shí)現(xiàn)快速定位問題區(qū)域、自動隔離、恢復(fù)原狀態(tài)等功能;集中控制與就地控制兩種方案的應(yīng)用時間都處于分鐘級狀態(tài)，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(qiáng)系統(tǒng)本身的運(yùn)行穩(wěn)定性，降低問題帶來的損害[2]，因此常規(guī)配電自動化主要采用分布控制的方式運(yùn)行。在這種模式中，分段開關(guān)需結(jié)合斷路器應(yīng)用，針對故障區(qū)域進(jìn)行直接切除，實(shí)現(xiàn)損害控制的效果。同時還可有效提高供電修復(fù)的效率，縮減后續(xù)經(jīng)濟(jì)損失規(guī)模。在分布式操作類型中自動化分為兩種實(shí)現(xiàn)方式，即協(xié)同與代理。協(xié)同策略通過對數(shù)個智能終端進(jìn)行規(guī)劃，使其能達(dá)到配合的效果，在故障發(fā)生時快速完成定位操作并進(jìn)行隔離、恢復(fù)等環(huán)節(jié);而代理方式則需利用單個智能化終端進(jìn)行操作，整體應(yīng)用效率較高，但安全性較差。一旦智能化終端出現(xiàn)問題，便會導(dǎo)致自動化流程無法執(zhí)行，嚴(yán)重?fù)p害應(yīng)用效果。

2多級差配合的可行性

考慮到涌流電流比主開關(guān)小得多，適當(dāng)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(cè)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(hù)的可行性分析，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，使開關(guān)技術(shù)迅速發(fā)展，永磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)和無接觸驅(qū)動技術(shù)大大縮短了保護(hù)動作時間。永磁驅(qū)動器的工作時間約為10ms，無觸點(diǎn)電子驅(qū)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(tǒng)的故障診斷?？焖俦Ｗo(hù)斷路器可以在30ms內(nèi)切斷故障電流，如果饋線開關(guān)設(shè)定保護(hù)動作延遲為0ms，則故障電流可以在30ms內(nèi)迅速切斷故障電流，考慮到一定的時間間隔，上饋線開關(guān)可以在100～150ms內(nèi)整定保護(hù)動作延遲，為變電所千伏出線開關(guān)的整定保護(hù)動作延遲250～300ms，與變電所低壓側(cè)開關(guān)仍有200～250ms的級差，保證了選擇性，實(shí)現(xiàn)了三級差動保護(hù)。備用保護(hù)動作選擇變壓器、斷路器、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)、線路和電流互感器（即變電所低壓側(cè)開關(guān)的過流保護(hù)），所提出的多段差動保護(hù)方案不會改變備用保護(hù)的整定值，因此不會影響這些設(shè)備的熱穩(wěn)定性。研究結(jié)果表明：在不影響上部保護(hù)配合的情況下，彈簧儲能操作機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)至少兩級差動保護(hù)配合。采用永久磁控機(jī)構(gòu)與無接點(diǎn)驅(qū)動技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了三步差分保護(hù)協(xié)調(diào)。在承受大短路電流的情況下，變電站低壓側(cè)開關(guān)的過流保護(hù)動作的延遲時間，可適當(dāng)延長，以達(dá)到高電平保護(hù)合作。

3繼電保護(hù)與配電自動化的配合

3.1二級距離保護(hù)配置

一是選線開關(guān)、斷路器開關(guān)、用戶開關(guān)、分支開關(guān)、變電所選線開關(guān)、主干開關(guān)、負(fù)荷開關(guān);二是設(shè)置保護(hù)動作延遲時間。變電站接線開關(guān)的保護(hù)時間只有200～250ms。設(shè)置上述兩級距離保護(hù)，首先可以快速發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，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(qū)段跳閘，由于斷路器具有多級距離保護(hù)，可以在第一時間及時切斷故障點(diǎn)，避免與其他線路的關(guān)聯(lián)。

3.2中央故障處理措施

當(dāng)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(xiàn)故障，則表明故障是永久性的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能有效地進(jìn)行地區(qū)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(hù)的三級保護(hù)范圍。

3.3饋線自動化饋線

分網(wǎng)與重閘形式的合理配合，保證了分網(wǎng)與重閘時間的協(xié)調(diào)。由于分叉故障和用戶線路故障等原因造成的全網(wǎng)停電事件頻繁發(fā)生，所以，在配電自動化中，當(dāng)供電線的開閉開關(guān)無動作時，為使其能在一定電壓時間內(nèi)進(jìn)行區(qū)分處理，從而實(shí)現(xiàn)配電自動化，需合理選擇配電保護(hù)技術(shù)。確保無故障線路正常運(yùn)行，正常供電。

4配電網(wǎng)自動化與繼電保護(hù)協(xié)同應(yīng)用的展望

隨著科技的進(jìn)步和電力工業(yè)的發(fā)展，配電自動化在社會生產(chǎn)、生活中的作用日益突出，配電網(wǎng)絡(luò)自動化系統(tǒng)是一大類復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，這些設(shè)備和子系統(tǒng)眾多，許多技術(shù)已經(jīng)成熟和完善。集成、智能化、一體化是未來的發(fā)展趨勢，能夠完全共享和執(zhí)行各種應(yīng)用程序，使用戶的利益最大化。為了減少施工和維修費(fèi)用，提高供電可靠性，國內(nèi)專家提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的壓力響應(yīng)控制策略，以保證合格電壓，克服盲目調(diào)整的缺點(diǎn)，減少故障和檢修的可能性，配線載波通信技術(shù)和用戶用電技術(shù)在配電自動化新技術(shù)方面都有突破。繼電保護(hù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，越來越多的計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于繼電保護(hù)系統(tǒng)，推動了繼電保護(hù)向網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展。

5總結(jié)

綜上，在社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)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(hù)能力提出了更高的要求，繼電保護(hù)工能夠為配電自動化的實(shí)現(xiàn)和發(fā)展做出重要的貢獻(xiàn)，有效提升電力系統(tǒng)故障的處理效率，減少電力系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)成本。相應(yīng)在智能電網(wǎng)的深入發(fā)展下，繼電保護(hù)和配電自動化的緊密程度也會不斷增加，電力系統(tǒng)的故障處理速率也會大幅度的提升，電力事業(yè)也會朝著更長遠(yuǎn)的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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

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