配電自動化聯合繼電保護在配電網故障處理中的價值分析

摘 要：本文主要是闡述了配電網多級保護配合的可行性，分析了多級級差保護與集中式故障處理的協調配合以及多級級差保護與電壓時間型饋線自動化的配合。

關鍵詞：配電自動化；繼電保護；故障處理

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A

配電自動化作為當前智能電網中的重點部分，對供電提高可靠性，提升供電質量以及使得電網能夠經濟高效的運行具有重大意義。特別是多級保護與配電自動化配合和二級極差保護、三級極差保護的配置原則進行集中式故障處理，通過集中研究，發現了多級極差保護與電壓時間型饋線自動化配合的原理，利用這種原理可以避免分支電路發生故障導致全部線路斷電的情況發生。

一、配電網多級保護配合的可行性

1 基本原理

在農村的配電線路中，特別是針對供電半徑比較長，開環分段數又比較少的情況下，如果線路出現了故障，該位置上游每個分段開關上的存在著明顯差異的短路電流，采用電流定制和時間極差相互配合的保護方式最好，能夠快速的將故障點實施切除。

但是針對供電半徑比較短的城市配電線路中，就必須要根據線以后的時間級差對保護實施整合，如果線路上出現了故障，該位置上游的每個分段開關上短路電流存在的差異較小，所以不同的開關上想要設置不一樣的電流定值可能性不大，這種情況下只能單純的依靠延時保護動作時間來配合，有針對性的將故障點選擇性的切除。

2 多級級差配合的可行性

多級級差的配合保護其主要目的指：經過10kV變電站上的出線開關以及10 kV上的饋線開關不同的設置出延時保護動作時間從而達到保護配合的需要。

系統想要緩解和避免短路電流所產生的沖擊影響，變電站10 kV變壓器的低壓母線開關，應該將保護時間設置為最小的0.5s，這樣可以在不影響上級制定的保護整定值情況下，在0.5s的保護時間里使得多級級差保護能夠做到延時配合。

饋線斷路器的開關通常機械動作時間會在30-40ms之間，而熄弧時間為10ms，保護響應的時間為30ms，所以饋線開關最好設置為0s的保護延時動作時間，一定要在100ms時間內進行故障電流的快速切斷。10 kV變電站的出線開關最好設置為200-250ms的延時保護動作時間，這樣可以保留著一定的級差，使其選擇性得以保障，達到兩級級差的配合保護。

3 三級級差保護配合的可行性

開關技術隨著科學技術的高速發展進步神速，特別是永磁操動機構，以及無觸點方面的驅動技術，明顯的將保護動作時間得到減少。永磁操動機構就是根據工作參數上的配合與良好的設計，使得分閘時間縮短到了10 ms左右；而無觸點的電子式分閘電路，使得分合閘驅動時間縮短到了1ms，并且快速保護機制能夠在10 ms時間內就判斷出故障。與上述的先進技術相結合，可以在30 ms時間內快速的將斷路器上的故障電流斷開消除。如果饋線開關的保護延時動作時間設置為0s，可以保證在30 ms左右內快速的將故障電流斷開消除。饋線開關應該將保護延時動作時間設置在100-150 ms內，10 kV變電站的出線開關應該將保護延時動作時間設定在250-300 ms內，而開關側的保護級差應該確保200-250ms的選擇范圍，得以達到三級級差的配合保護目的。

二、多級級差保護與集中式故障處理的協調配合

1 兩級級差保護的配置原則

在兩級級差的配合保護下，線路上所選用的開關組合類型以及保護配置的基本原則：

A：主干上的饋線開關應該選用負荷開關。

B：用戶以及分支上的開關選用斷路器。

C：變電站上的出線開關選用斷路器。

D：用戶以及分支上的斷路器開關設定的保護延時動作時間應為0s，而變電站上的出線開關斷路器設定的保護延時動作時間應為200-250ms。

上述的兩級級差保護配置被采用之后，會有以下優點：

A：用戶或分支上出現了故障，相應的用戶或者分支會首先跳開斷路器的閘，變電站中的出現開關就不會發生跳閘，這樣不會突然出現全線上的停電事故，從而解決掉了停電用戶應為開關饋線的故障而過多的問題。

B：避免出現開關發生多級跳閘以及越級跳閘的狀況，處理故障時會比較的簡單，減少操作的開關數量，恢復較快，時間較短，很好的解決了開關饋線引起的全斷路器問題。

C：采用這種負荷開關的主干線比傳統方式減少了很多的成本。

2 主干線上出現了故障采用兩級級差配合保護下的，故障集中處理方式可以根據類型上的不一樣，建議處理策略不同：

如果主干線為全架空的饋線方式處理步驟：

A：當饋線有故障時，變電站應該在出線斷路器上及時的跳閘，以便將故障電流切斷。

B：0.5s的保護延時之后，變電站中的出線斷路器應該給予重合，如果能夠重合就說明故障時瞬時性的，但是如果不能重合就說明故障是永久性。

C：根據主站上能夠收集到的故障信息，及時的找出故障發生的區域。

D：對故障信息做出及時的記錄，將故障區域做出隔離，恢復區域性的供電，并且相關信息及時的封存。

如果主干線是全電纜饋線方式處理步驟：

A：饋線出現故障時，就應該直接被確認為故障是永久性的，通過變電站上的出現開關斷路器及時的做出跳閘以便將故障電流切斷。

B：根據主站上能夠收集到的故障信息，及時的找出故障發生的區域。

C：使用遙控將故障區域附近的開關實施分閘以便隔離故障，并且對無事故的區域恢復供電，將所有信息直接記錄到故障永久性處理檔案中。

如果用戶或者分支出現故障時處理步驟：

A：切斷用戶或者相應分支上的斷路器，使之故障電流斷開。

B：如果跳閘分支或者用戶斷路器所使用的為架空支線，就需要將重合閘快速的控制，通過0.5s的延時保護之后實施重合。如果能夠重合說明故障為瞬時性；如果無法重合說明故障為永久性；如果分支或者用戶所帶的為電纜支線，可直接判定故障為永久性的。

三、多級級差保護與電壓時間型饋線自動化的配合

電壓時間型饋線的自動化主要是根據重合器以及時間型電壓分段器實施配合達到故障的隔離，并且恢復健全區域的技術方法。這種方式最為不足點就在于分支線出現故障，會造成整個變電站都出現斷路跳閘事故，導致全線發生停電。

將電壓時間型饋線與多級極差保護實施自動化的配合，能夠有效的緩解和解決掉這些問題，主要的配置規則如下：

在10kV的變電站出線開關上應該設置重合器，并且還要加設200-250 ms延時保護動作。

在主干饋線中的開關應該采用時間型的電壓分段器。

應該將斷路器應用到用戶開關以及分支開關上，并且加設0s延時時間保護動作，還要有一次延時為0.5s的快速重合閘的時間。

上述的配置被采用之后，如果主干線出現了故障，其處理過程應該跟常規的處理步驟一樣；而分支或者是用戶端發生了故障，首先要將斷路器分支或者是用戶端實施跳閘，當0.5s延時保護之后再給予重合，如果是故障為暫時性的可以恢復其供電，如果故障為永久性的，就一定要將開關再次閉鎖，并且保持分閘狀態使得故障隔離。因此，兩級極差保護方式配合電壓時間型饋線自動化方式，能夠保障分支或者用戶端出現故障時，不會導致整個線路發生停電事故。

變電站的分支開關、出線開關以及用戶端開關可以直接實現三級極差性保護，這種方式與電壓時間型饋線自動化相互的配合起來，如果主線路上出現了故障，在處理時的步驟應該與常規步驟一樣；這樣其中的某一用電戶發生了故障，根本不會影響到線路上的其他用電戶；還有某一支上出現了故障時，也不會造成整個主干線或者其他的分支出現停電現象。

結語

在農村的配電線路中，特別是針對供電半徑比較長，開環分段數又比較少的情況下，采用電流定制和時間極差相互配合的保護方式最好，能夠快速的將故障點實施切除。但是針對供電半徑比較短的城市配電線路中，就必須要根據線以后的時間級差對保護實施整合。

保障整定值的基本前提下，可以運用彈簧儲能操動機構實施上述的兩級級差的整合保護，還可以不影響上級制定的保護配合；運用永磁操動機構配合無觸點的驅動技術，就能夠實施上述的三級級差整合保護，還可以不影響上級制定的保護配合。

負荷開關與斷路器應該采用合理的配置，以及配電自動化配合多級保護實施故障集中式的處理，這樣可以將停電的范圍減小，還能保障用戶停電的頻率降低，使得供電可靠性得以提升。

電壓時間型饋線自動化與所建議的多級級差保護方式相互配合，就能夠有效的減少分支或者用戶端發生故障時導致全線出現停電事故。

參考文獻

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