配電自動化與繼電保護(hù)相結(jié)合的配電網(wǎng)故障處理分析

王 偉

（國網(wǎng)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(wǎng)的運(yùn)行安全，我國在促進(jìn)電力行業(yè)發(fā)展的過程中，采取了許多的措施。配電自動化和繼電保護(hù)是兩種能夠?qū)崿F(xiàn)對配電網(wǎng)進(jìn)行控制和保護(hù)的措施。從配電網(wǎng)故障處理的角度出發(fā)，將配電自動化與繼電保護(hù)的形式結(jié)合起來，能夠在一定程度上滿足當(dāng)前配電網(wǎng)的高效運(yùn)行和電能供應(yīng)需求，也能夠促進(jìn)智能電網(wǎng)在電力行業(yè)中的發(fā)展。

1 配電網(wǎng)故障及其處理原則

1.1 配電網(wǎng)故障處理的過程

在配電網(wǎng)的運(yùn)行過程中，各種故障問題是不可避免的，而基于保障配電網(wǎng)安全運(yùn)行的要求，電力企業(yè)結(jié)合配電網(wǎng)運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)的故障問題，應(yīng)用斷路器來代替以往的隔離開關(guān)，在保證配電網(wǎng)的安全運(yùn)行方面起到了一定的作用。但隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，斷路器在配電網(wǎng)中應(yīng)用的主要問題也逐漸暴露出來，電網(wǎng)的運(yùn)行系統(tǒng)難以利用斷路器來對整個配電網(wǎng)產(chǎn)生的故障問題進(jìn)行有效的判斷[1]。造成這種現(xiàn)象的主要原因是當(dāng)故障發(fā)生時，整個電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中很容易產(chǎn)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(chǔ)上，一些電力企業(yè)用負(fù)荷開關(guān)來代替以往應(yīng)用的斷路器和饋線開關(guān)，但這種判定配電網(wǎng)故障的方式也存在著一定的缺陷和不足，很容易因配電網(wǎng)的故障而產(chǎn)生頻繁停電的現(xiàn)象[2]。除此之外，當(dāng)整個配電網(wǎng)的線路和技術(shù)水平逐漸提高時，主干線路產(chǎn)生故障的概率降低，支路產(chǎn)生的故障問題占據(jù)較大的部分。在這種情況下，一些電力企業(yè)會選擇安裝具有跳閘性能的開關(guān)來滿足判定支路故障的需要，這種方法在保障配電網(wǎng)安全運(yùn)行的過程中取得了較為明顯的效果。

1.2 配電網(wǎng)故障處理的主要原則

及時對配電網(wǎng)產(chǎn)生的故障問題進(jìn)行處理，能夠在減少配電網(wǎng)運(yùn)行損失的同時，保障整個配電網(wǎng)線路的運(yùn)行安全。結(jié)合以往配電網(wǎng)運(yùn)行中存在的故障問題，在分析故障問題的處理經(jīng)驗(yàn)之后，總結(jié)出以下幾個需要遵循的具體原則：

（1）在對配電網(wǎng)的故障進(jìn)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(wǎng)的基本功能之一，無論是配電網(wǎng)的設(shè)置還是線路的規(guī)劃，都需要盡可能避免出現(xiàn)短路的問題，減少在配電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)故障的次數(shù)，才能夠達(dá)到提高供電可靠性的目標(biāo)。

（2）在對配電網(wǎng)的故障進(jìn)行處理時，還需要遵循擴(kuò)大供電總體能力的原則。在對配電網(wǎng)的故障進(jìn)行處理的過程中，一方面需要注重加強(qiáng)電路的清晰度，在故障的維修處理當(dāng)中不斷提升各種故障現(xiàn)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(wǎng)以及電力企業(yè)的運(yùn)行發(fā)展造成的損失。除此之外，還需要提高對配電網(wǎng)運(yùn)行中經(jīng)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(hù)力度、適當(dāng)控制和調(diào)節(jié)電網(wǎng)過熱的情況等措施，減少因頻繁跳閘給配電網(wǎng)的正常運(yùn)行造成的影響。

（3）在對配電網(wǎng)的故障進(jìn)行處理的過程中，還需要注意遵循電網(wǎng)高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的原則。配電自動化與機(jī)電保護(hù)之間的有效配合，是一種能夠有效處理配電網(wǎng)運(yùn)行故障的措施。在應(yīng)用該方法的過程中，需要堅(jiān)持高效的原則，以對整個配電網(wǎng)和電力系統(tǒng)更高的掌握能力來發(fā)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(hù)的成本來提高配電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，從而更好地為電力企業(yè)的運(yùn)行發(fā)展創(chuàng)造價值。

2 配電網(wǎng)故障處理分析

故障處理是整個配電網(wǎng)運(yùn)行過程中需要重點(diǎn)注意的內(nèi)容，及時對配電網(wǎng)運(yùn)行中產(chǎn)生的故障問題進(jìn)行處理，不僅能夠更好地滿足配電網(wǎng)高效運(yùn)行的需要，還能夠在滿足市場對于電能供應(yīng)需求的同時，進(jìn)一步促進(jìn)電力企業(yè)的發(fā)展。在對配電自動化與繼電保護(hù)配合的配電網(wǎng)故障處理方法進(jìn)行分析時，可以從以下幾個方面入手。

2.1 配電網(wǎng)多級保護(hù)配合的可行性

從本質(zhì)上來說，配電自動化與繼電保護(hù)配合的配電網(wǎng)故障處理方式，是一種多級保護(hù)配合的方式。之所以能夠應(yīng)用這種方式來對配電網(wǎng)的故障進(jìn)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(shí)踐上都能夠體現(xiàn)出較大的可行性。在對這種配電網(wǎng)多級保護(hù)配合方式的可行性進(jìn)行分析時，最主要的就是了解配電網(wǎng)多級保護(hù)配合的原理。

多級保護(hù)配合具體包括多級極差保護(hù)配合，以及三級極差保護(hù)配合兩種形式。從多級極差保護(hù)配合的角度來說，當(dāng)配電網(wǎng)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(wǎng)中某一段具體線路產(chǎn)生故障，故障位置之前的開關(guān)很容易受到故障的影響而出現(xiàn)短路的情況。對這種故障進(jìn)行處理時，主要應(yīng)用的是將電力定值和延時極差協(xié)調(diào)配合的形式，發(fā)揮多級保護(hù)在處理配電網(wǎng)故障中的作用；而當(dāng)配電網(wǎng)的整體配電線路分段較多時，由于開關(guān)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(hù)動作延時時間極差配合的方式來對配電網(wǎng)的故障進(jìn)行選擇性處理。從多級極差保護(hù)配合的具體情況來看，這兩種處理方式分別在我國的農(nóng)村和城市配電網(wǎng)運(yùn)行和故障處理中發(fā)揮著重要的作用。

而從三級極差保護(hù)配合的角度來說，由于配電網(wǎng)運(yùn)行中應(yīng)用的開關(guān)技術(shù)水平不斷提高，因而在故障問題發(fā)生時，過流保護(hù)的時間也會越來越少，在這種情況下，應(yīng)用三級極差保護(hù)配合的方式，能夠滿足配電網(wǎng)故障處理的需要。在對故障進(jìn)行處理時，三級極差保護(hù)配合的方式需要借助永磁操動機(jī)構(gòu)來縮短電路分閘驅(qū)動的時間，從而不斷縮短對配電網(wǎng)故障進(jìn)行判定的時間，減少因持續(xù)的故障問題的存在給配電網(wǎng)的正常運(yùn)行造成的影響和損失。而需要注意的是，由于在進(jìn)行故障處理和保護(hù)的過程中會產(chǎn)生時間延遲的問題，因而在應(yīng)用三級極差進(jìn)行保護(hù)配合時，需要對上級饋線開關(guān)設(shè)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(cè)預(yù)留225 ms的極差，讓配電網(wǎng)的故障處理能夠體現(xiàn)出一定的選擇性，以便能夠更靈活地對配電網(wǎng)的故障問題進(jìn)行處理，進(jìn)而為配電網(wǎng)的正常運(yùn)行提供保障。

2.2 利用兩級極差進(jìn)行配合保護(hù)

兩級極差配合保護(hù)是配電自動化和繼電保護(hù)相配合的具體保護(hù)措施之一，在利用兩級極差對配電網(wǎng)進(jìn)行配合保護(hù)的過程中，首先需要選用線路開關(guān)，在配電網(wǎng)運(yùn)行中應(yīng)用的分支開關(guān)、出線開關(guān)、用戶開關(guān)3個部分應(yīng)用斷路器，而在主干線開關(guān)中則應(yīng)用負(fù)荷開關(guān)，并將開關(guān)側(cè)的保護(hù)差級控制在200～250 ms的范圍之內(nèi)。在這種情況下，用戶以及分支斷路器的開關(guān)保護(hù)延時能夠達(dá)到0 s。在具體應(yīng)用這種方式進(jìn)行配合保護(hù)的過程中，當(dāng)配電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，斷路器跳閘之后不會對配電網(wǎng)的其他部分造成影響。這種利用兩級極差來對配電網(wǎng)的故障進(jìn)行處理的方法，主要能夠應(yīng)用于配電網(wǎng)的分支線路當(dāng)中。

2.3 對故障進(jìn)行集中處理

在應(yīng)用配電自動化與繼電保護(hù)相配合的方式對配電網(wǎng)的故障進(jìn)行處理時，還需要結(jié)合故障發(fā)生的具體類型，對位于主干線路的故障問題進(jìn)行集中處理。在對主干線路上產(chǎn)生的故障進(jìn)行處理時，需要對該主干線是否屬于全架空饋線進(jìn)行判斷。當(dāng)主干線路屬于全架空饋線時，其所產(chǎn)生的故障情況會使得變壓器中的出線斷路器發(fā)生跳閘，故障電流能夠被及時切斷。在經(jīng)過延時后，如果斷路器產(chǎn)生了二次重合的現(xiàn)象，就可以判斷其發(fā)生的故障是瞬時性的故障，而如果斷路器呈現(xiàn)出重合失敗的現(xiàn)象，就可以判斷其發(fā)生的故障是永久性的故障。在得到對于故障結(jié)果的判斷之后，就需要依據(jù)故障的具體類型及時采取有針對性的措施進(jìn)行處理。當(dāng)?shù)玫降呐袛嘟Y(jié)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(dāng)中，而得到的判斷結(jié)果是永久性故障時，就需要借助遙控技術(shù)設(shè)備來對故障發(fā)生位置周邊的開關(guān)進(jìn)行及時的控制，通過對開關(guān)的控制來及時隔離發(fā)生故障的區(qū)域，同時將該故障記錄保存下來，為保障后續(xù)配電網(wǎng)的運(yùn)行安全提供更加科學(xué)的參考依據(jù)。

當(dāng)主干線路屬于全電纜饋線時，配電網(wǎng)的故障可以直接判定為永久性故障，在故障發(fā)生后，斷路器跳閘的同時也需要及時切斷電流。依據(jù)對整個配電網(wǎng)運(yùn)行情況的反饋找到故障發(fā)生的主要區(qū)域。通過對區(qū)域內(nèi)故障點(diǎn)具體位置的確定，借助遙控技術(shù)和相關(guān)設(shè)備將故障發(fā)生區(qū)域進(jìn)行隔離。在配電網(wǎng)的其他區(qū)域供電恢復(fù)之后，再將故障的相關(guān)信息及時保存到故障記錄當(dāng)中。而當(dāng)配電網(wǎng)的分支和用戶線路發(fā)生故障時，則需要具體應(yīng)用故障區(qū)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(yùn)行安全。

2.4 利用電壓時間型饋線和多級極差保護(hù)自動化

在應(yīng)用配電自動化和繼電保護(hù)相配合的方式來處理配電網(wǎng)故障時，還可以采用利用電壓時間型饋線和多級極差保護(hù)自動化的方式。這種配電故障的保護(hù)方式在實(shí)際應(yīng)用中也需要對配電網(wǎng)的故障區(qū)域進(jìn)行隔離，從而保證配電網(wǎng)運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的供電可靠性和安全性。從本質(zhì)上來說，電壓時間型饋線和多級極差保護(hù)自動化是兩種故障處理和保護(hù)的方式，但由于電壓時間型饋線自動化在實(shí)際的應(yīng)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(xiàn)象，因而需要將其與多級極差保護(hù)的方式相互配合。而這種對配電網(wǎng)故障進(jìn)行處理的方式，也是符合配電自動化與繼電保護(hù)相配合的基本原理的，因而能夠在處理配電網(wǎng)故障中發(fā)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(hù)自動化的方式，需要在配電網(wǎng)運(yùn)行前將重合器安裝到變壓器低壓側(cè)出線開關(guān)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(nèi)后，將電壓時間型分段器作為主干饋線的開關(guān)，而在分支和用戶開關(guān)的部分應(yīng)用斷路器。在這樣設(shè)置后，即使主干線路在運(yùn)行中發(fā)生故障問題，也能夠采用電壓時間型饋線的相關(guān)技術(shù)原理來對故障問題進(jìn)行處理。

在當(dāng)前我國科學(xué)技術(shù)水平不斷提高的背景下，配電網(wǎng)運(yùn)行過程中應(yīng)用的各種電力設(shè)施設(shè)備也在不斷的調(diào)整和升級，電纜化以及絕緣化逐漸成為配電網(wǎng)運(yùn)行和故障處理的主要發(fā)展方向。在市場對于電能的大量需求成為配電網(wǎng)高效運(yùn)行和發(fā)展的主要動力的前提下，故障處理工作在配電網(wǎng)運(yùn)行和發(fā)展中占據(jù)的比重越來越大，也越來越受到電力企業(yè)的關(guān)注。而由于電纜化和絕緣化的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段我國整體上的配電網(wǎng)主干線路中產(chǎn)生的故障問題已經(jīng)呈現(xiàn)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(wǎng)整體運(yùn)行產(chǎn)生影響的主要因素。從大多數(shù)情況下對配電網(wǎng)故障問題處理技術(shù)的應(yīng)用原理來看，即便是配電自動化與繼電保護(hù)相配合的故障保護(hù)形式，在實(shí)際應(yīng)用中也大多是依據(jù)安裝開關(guān)裝置和及時對故障區(qū)域進(jìn)行隔離的原理來實(shí)現(xiàn)故障處理目標(biāo)的。從這一方面來說，在這種對故障處理基本原理的基礎(chǔ)上，將當(dāng)前電力行業(yè)發(fā)展中應(yīng)用的自動化技術(shù)和更加先進(jìn)的保護(hù)技術(shù)相融合，能夠更好地實(shí)現(xiàn)對于配電網(wǎng)故障處理的主要目標(biāo)，從而更好地保障整個配電網(wǎng)的安全、高效運(yùn)行[5]。

3 結(jié) 論

綜上所述，配電自動化與繼電保護(hù)相配合的配電網(wǎng)故障處理方式，能夠?qū)Υ龠M(jìn)當(dāng)前我國配電網(wǎng)的高效運(yùn)行起到重要的作用。結(jié)合當(dāng)前市場對于配電網(wǎng)運(yùn)行和電能輸送的要求，要想充分發(fā)揮配電網(wǎng)的作用，不僅需要加強(qiáng)對配電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況的有效控制和保護(hù)，還需要能夠在故障發(fā)生的第一時間對故障進(jìn)行處理，依靠配電自動化和繼電保護(hù)相配合的方式來更好地滿足配電網(wǎng)安全高效運(yùn)行的需要。