配電自動(dòng)化聯(lián)合繼電保護(hù)在配電網(wǎng)故障處理中的價(jià)值分析

摘 要：本文主要是闡述了配電網(wǎng)多級(jí)保護(hù)配合的可行性，分析了多級(jí)級(jí)差保護(hù)與集中式故障處理的協(xié)調(diào)配合以及多級(jí)級(jí)差保護(hù)與電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化的配合。

關(guān)鍵詞：配電自動(dòng)化；繼電保護(hù)；故障處理

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

配電自動(dòng)化作為當(dāng)前智能電網(wǎng)中的重點(diǎn)部分，對(duì)供電提高可靠性，提升供電質(zhì)量以及使得電網(wǎng)能夠經(jīng)濟(jì)高效的運(yùn)行具有重大意義。特別是多級(jí)保護(hù)與配電自動(dòng)化配合和二級(jí)極差保護(hù)、三級(jí)極差保護(hù)的配置原則進(jìn)行集中式故障處理，通過集中研究，發(fā)現(xiàn)了多級(jí)極差保護(hù)與電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化配合的原理，利用這種原理可以避免分支電路發(fā)生故障導(dǎo)致全部線路斷電的情況發(fā)生。

一、配電網(wǎng)多級(jí)保護(hù)配合的可行性

1 基本原理

在農(nóng)村的配電線路中，特別是針對(duì)供電半徑比較長(zhǎng)，開環(huán)分段數(shù)又比較少的情況下，如果線路出現(xiàn)了故障，該位置上游每個(gè)分段開關(guān)上的存在著明顯差異的短路電流，采用電流定制和時(shí)間極差相互配合的保護(hù)方式最好，能夠快速的將故障點(diǎn)實(shí)施切除。

但是針對(duì)供電半徑比較短的城市配電線路中，就必須要根據(jù)線以后的時(shí)間級(jí)差對(duì)保護(hù)實(shí)施整合，如果線路上出現(xiàn)了故障，該位置上游的每個(gè)分段開關(guān)上短路電流存在的差異較小，所以不同的開關(guān)上想要設(shè)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(shí)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間來配合，有針對(duì)性的將故障點(diǎn)選擇性的切除。

2 多級(jí)級(jí)差配合的可行性

多級(jí)級(jí)差的配合保護(hù)其主要目的指：經(jīng)過10kV變電站上的出線開關(guān)以及10 kV上的饋線開關(guān)不同的設(shè)置出延時(shí)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間從而達(dá)到保護(hù)配合的需要。

系統(tǒng)想要緩解和避免短路電流所產(chǎn)生的沖擊影響，變電站10 kV變壓器的低壓母線開關(guān)，應(yīng)該將保護(hù)時(shí)間設(shè)置為最小的0.5s，這樣可以在不影響上級(jí)制定的保護(hù)整定值情況下，在0.5s的保護(hù)時(shí)間里使得多級(jí)級(jí)差保護(hù)能夠做到延時(shí)配合。

饋線斷路器的開關(guān)通常機(jī)械動(dòng)作時(shí)間會(huì)在30-40ms之間，而熄弧時(shí)間為10ms，保護(hù)響應(yīng)的時(shí)間為30ms，所以饋線開關(guān)最好設(shè)置為0s的保護(hù)延時(shí)動(dòng)作時(shí)間，一定要在100ms時(shí)間內(nèi)進(jìn)行故障電流的快速切斷。10 kV變電站的出線開關(guān)最好設(shè)置為200-250ms的延時(shí)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，這樣可以保留著一定的級(jí)差，使其選擇性得以保障，達(dá)到兩級(jí)級(jí)差的配合保護(hù)。

3 三級(jí)級(jí)差保護(hù)配合的可行性

開關(guān)技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展進(jìn)步神速，特別是永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及無觸點(diǎn)方面的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，明顯的將保護(hù)動(dòng)作時(shí)間得到減少。永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)就是根據(jù)工作參數(shù)上的配合與良好的設(shè)計(jì)，使得分閘時(shí)間縮短到了10 ms左右；而無觸點(diǎn)的電子式分閘電路，使得分合閘驅(qū)動(dòng)時(shí)間縮短到了1ms，并且快速保護(hù)機(jī)制能夠在10 ms時(shí)間內(nèi)就判斷出故障。與上述的先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，可以在30 ms時(shí)間內(nèi)快速的將斷路器上的故障電流斷開消除。如果饋線開關(guān)的保護(hù)延時(shí)動(dòng)作時(shí)間設(shè)置為0s，可以保證在30 ms左右內(nèi)快速的將故障電流斷開消除。饋線開關(guān)應(yīng)該將保護(hù)延時(shí)動(dòng)作時(shí)間設(shè)置在100-150 ms內(nèi)，10 kV變電站的出線開關(guān)應(yīng)該將保護(hù)延時(shí)動(dòng)作時(shí)間設(shè)定在250-300 ms內(nèi)，而開關(guān)側(cè)的保護(hù)級(jí)差應(yīng)該確保200-250ms的選擇范圍，得以達(dá)到三級(jí)級(jí)差的配合保護(hù)目的。

二、多級(jí)級(jí)差保護(hù)與集中式故障處理的協(xié)調(diào)配合

1 兩級(jí)級(jí)差保護(hù)的配置原則

在兩級(jí)級(jí)差的配合保護(hù)下，線路上所選用的開關(guān)組合類型以及保護(hù)配置的基本原則：

A：主干上的饋線開關(guān)應(yīng)該選用負(fù)荷開關(guān)。

B：用戶以及分支上的開關(guān)選用斷路器。

C：變電站上的出線開關(guān)選用斷路器。

D：用戶以及分支上的斷路器開關(guān)設(shè)定的保護(hù)延時(shí)動(dòng)作時(shí)間應(yīng)為0s，而變電站上的出線開關(guān)斷路器設(shè)定的保護(hù)延時(shí)動(dòng)作時(shí)間應(yīng)為200-250ms。

上述的兩級(jí)級(jí)差保護(hù)配置被采用之后，會(huì)有以下優(yōu)點(diǎn)：

A：用戶或分支上出現(xiàn)了故障，相應(yīng)的用戶或者分支會(huì)首先跳開斷路器的閘，變電站中的出現(xiàn)開關(guān)就不會(huì)發(fā)生跳閘，這樣不會(huì)突然出現(xiàn)全線上的停電事故，從而解決掉了停電用戶應(yīng)為開關(guān)饋線的故障而過多的問題。

B：避免出現(xiàn)開關(guān)發(fā)生多級(jí)跳閘以及越級(jí)跳閘的狀況，處理故障時(shí)會(huì)比較的簡(jiǎn)單，減少操作的開關(guān)數(shù)量，恢復(fù)較快，時(shí)間較短，很好的解決了開關(guān)饋線引起的全斷路器問題。

C：采用這種負(fù)荷開關(guān)的主干線比傳統(tǒng)方式減少了很多的成本。

2 主干線上出現(xiàn)了故障采用兩級(jí)級(jí)差配合保護(hù)下的，故障集中處理方式可以根據(jù)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(dāng)饋線有故障時(shí)，變電站應(yīng)該在出線斷路器上及時(shí)的跳閘，以便將故障電流切斷。

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

C：根據(jù)主站上能夠收集到的故障信息，及時(shí)的找出故障發(fā)生的區(qū)域。

D：對(duì)故障信息做出及時(shí)的記錄，將故障區(qū)域做出隔離，恢復(fù)區(qū)域性的供電，并且相關(guān)信息及時(shí)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(xiàn)故障時(shí)，就應(yīng)該直接被確認(rèn)為故障是永久性的，通過變電站上的出現(xiàn)開關(guān)斷路器及時(shí)的做出跳閘以便將故障電流切斷。

B：根據(jù)主站上能夠收集到的故障信息，及時(shí)的找出故障發(fā)生的區(qū)域。

C：使用遙控將故障區(qū)域附近的開關(guān)實(shí)施分閘以便隔離故障，并且對(duì)無事故的區(qū)域恢復(fù)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(xiàn)故障時(shí)處理步驟：

A：切斷用戶或者相應(yīng)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(shí)保護(hù)之后實(shí)施重合。如果能夠重合說明故障為瞬時(shí)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(jí)級(jí)差保護(hù)與電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化的配合

電壓時(shí)間型饋線的自動(dòng)化主要是根據(jù)重合器以及時(shí)間型電壓分段器實(shí)施配合達(dá)到故障的隔離，并且恢復(fù)健全區(qū)域的技術(shù)方法。這種方式最為不足點(diǎn)就在于分支線出現(xiàn)故障，會(huì)造成整個(gè)變電站都出現(xiàn)斷路跳閘事故，導(dǎo)致全線發(fā)生停電。

將電壓時(shí)間型饋線與多級(jí)極差保護(hù)實(shí)施自動(dòng)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(guī)則如下：

在10kV的變電站出線開關(guān)上應(yīng)該設(shè)置重合器，并且還要加設(shè)200-250 ms延時(shí)保護(hù)動(dòng)作。

在主干饋線中的開關(guān)應(yīng)該采用時(shí)間型的電壓分段器。

應(yīng)該將斷路器應(yīng)用到用戶開關(guān)以及分支開關(guān)上，并且加設(shè)0s延時(shí)時(shí)間保護(hù)動(dòng)作，還要有一次延時(shí)為0.5s的快速重合閘的時(shí)間。

上述的配置被采用之后，如果主干線出現(xiàn)了故障，其處理過程應(yīng)該跟常規(guī)的處理步驟一樣；而分支或者是用戶端發(fā)生了故障，首先要將斷路器分支或者是用戶端實(shí)施跳閘，當(dāng)0.5s延時(shí)保護(hù)之后再給予重合，如果是故障為暫時(shí)性的可以恢復(fù)其供電，如果故障為永久性的，就一定要將開關(guān)再次閉鎖，并且保持分閘狀態(tài)使得故障隔離。因此，兩級(jí)極差保護(hù)方式配合電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化方式，能夠保障分支或者用戶端出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)線路發(fā)生停電事故。

變電站的分支開關(guān)、出線開關(guān)以及用戶端開關(guān)可以直接實(shí)現(xiàn)三級(jí)極差性保護(hù)，這種方式與電壓時(shí)間型饋線自動(dòng)化相互的配合起來，如果主線路上出現(xiàn)了故障，在處理時(shí)的步驟應(yīng)該與常規(guī)步驟一樣；這樣其中的某一用電戶發(fā)生了故障，根本不會(huì)影響到線路上的其他用電戶；還有某一支上出現(xiàn)了故障時(shí)，也不會(huì)造成整個(gè)主干線或者其他的分支出現(xiàn)停電現(xiàn)象。

結(jié)語

在農(nóng)村的配電線路中，特別是針對(duì)供電半徑比較長(zhǎng)，開環(huán)分段數(shù)又比較少的情況下，采用電流定制和時(shí)間極差相互配合的保護(hù)方式最好，能夠快速的將故障點(diǎn)實(shí)施切除。但是針對(duì)供電半徑比較短的城市配電線路中，就必須要根據(jù)線以后的時(shí)間級(jí)差對(duì)保護(hù)實(shí)施整合。

保障整定值的基本前提下，可以運(yùn)用彈簧儲(chǔ)能操動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)施上述的兩級(jí)級(jí)差的整合保護(hù)，還可以不影響上級(jí)制定的保護(hù)配合；運(yùn)用永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)配合無觸點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，就能夠?qū)嵤┥鲜龅娜?jí)級(jí)差整合保護(hù)，還可以不影響上級(jí)制定的保護(hù)配合。

負(fù)荷開關(guān)與斷路器應(yīng)該采用合理的配置，以及配電自動(dòng)化配合多級(jí)保護(hù)實(shí)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(shí)間型饋線自動(dòng)化與所建議的多級(jí)級(jí)差保護(hù)方式相互配合，就能夠有效的減少分支或者用戶端發(fā)生故障時(shí)導(dǎo)致全線出現(xiàn)停電事故。

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