我國配電網保護與控制技術研究

古曉威

摘要：文章在借鑒國外配電網系統管理的先進經驗，結合國內配電網技術應用情況的基礎上，采用配電自動化新型控制技術，對我國配電系統的故障檢測及應對措施進行重點研究，探索適合我國國情的配電管理控制模式和系統，提高對我國配電網的保護力度。

關鍵詞：配電網保護；控制技術；饋線自動化；自動化設備；集中監控

中圖分類號：TM773 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）15-0102-03

在我國社會主義經濟快速發展的今天，我國配電系統在運作的過程當中損耗大，技術運用水平較低，出現故障后恢復慢等缺點嚴重影響了供電企業的服務質量，遠遠不能適應我國快速發展經濟的需要，加上傳統的供電系統保護技術相對落后，因此提高供電系統的可靠性對于逐步完善的供電系統，提高供電管理水平具有重要的現實意義。

1我國配電網保護的現狀及存在的問題

考慮到我國自身經濟和技術水平方面的原因，在我國配電系統管理中供電線路保護主要是采用速斷保護和過流保護這兩種方式，變壓器的保護主要采取熔斷器為主的保護方式。速斷保護范圍是線路全長，可以采取瞬時速斷的動作切除故障發生；而過流保護方式作為電線線路的后備保護方式，在時間上延長0.5～1s的動作時間。據相關統計，在我國的電網故障中80%～90%的供電故障為短時間故障，一般是采用重合閘設置來達到快速恢復暫時性的故障，從而提高供電系統的可靠性。這種傳統保護方式存在以下問題：（1）一般通過電流保護方式來實現配電網系統保護的前提條件就是將整條電線視為一個整體單元。當這一整條電線發生故障的時候就必須將整條線路的供電切掉，并沒有考慮到在沒有發生故障地區的恢復供電。如果這樣就很難提高供電系統的可靠性。（2）在斷電方式上，依靠時間差距來實現供電保護的選擇性，這樣會導致線路故障的停電的時間太長而影響供電設備的壽命和總體上的恢復時間。主要表現電阻接地控制系統的接地保護與上下級保護不配合。（3）在傳統方式上，供電系統中保護級別數目太多，在整體上難以很好的配合。如浙江某市的10kV電網保護系統如圖1所示。從圖1中可以看出，從發電站的變壓器開始經過二級配電站到用戶為止，在這個過程中實際是五級保護。這五級保護只允許2秒時間內達到配合，這樣每級分配的時間是0.4秒，而由于變壓器定時限保護與變電站出線反時限保護間有較大的誤差，所以采用配合的級別差距為0.8 秒，而變電站的出線與第一級配電站反時限保護保證配合，也需要0.8秒的時間，這樣剩下的時間只有0.4秒給后面的三級保護，顯然是不夠的。（4）供電線路太長時，很難保證線路末端發生故障時保護靈敏度。（5）一般線路過電流保護方式與熔斷器保護方式在日常運行中難以配合。

2配電保護新型控制技術研究

2.1配電保護發展情況

隨著科學技術的進步一種發展新型的配電網保護方式應運而生，那就是饋線自動化保護方式。其中配電系統的自動化含義就是利用現代高科技的電子技術、計算機技術、通信技術及網絡技術，將配電網在運行中的在線數據資料和離線數據資料、配電網數據資料和用戶數據資料、電網結構信息和地理圖形信息進行信息分類、曬算、分析、管理，從而構成一個完整的供電自動化管理系統，實現配電網管理及其供電設備良好運行狀態及事故形態下的監測流程、保護流程、控制流程、用電和配電流程管理的規范化。在配電自動化管理中重點就是饋線自動化保護，因此在供電行業內配電自動化保護也可以稱為饋線自動化保護。饋線自動化得以廣泛運用的原因之一就是在一定程度上可以提高供電系統的可靠性，即當配電網在運行當中發生故障或設備異常運行時，能夠迅速查出相關故障區域，通過分析快速分離故障區域，及時恢復對沒有發生故障區域相關用戶的供電，進而全面縮短停電時間，縮小停電區域的面積。

2.2饋線自動化系統的研究

2.2.1自動化開關設備的饋線自動化保護

這種保護方式是基于電網在自動化運行中的開關設備相互影響的饋線自動化保護階段。主要運用的設備是供電重合器和線路分段器，其中配合方式有供電重合器和線路分段器、供電重合器和熔斷器設備、重合器與重合器等等。這種自動化開關設備的饋線自動化保護運行模式不必建設相關通信系統和計算機運行系統，通過供電系統中的自動化開關互相作用和調節，來實現供電故障區域分離和健全管理區域設備恢復供電系統；自動化開關設備的饋線自動化保護，它具有組織構成簡單，運行建設費用低廉的優點，在提高供電系統的可靠性方面起到一定的促進作用。因此這種方式可以有效地解決電阻接地控制系統的接地保護與上下級保護不配合的問題。

2.2.2集中監控的饋線自動化

這種保護方式主要是用于通信網絡設備、饋線終端單元設備和后臺計算機網絡系統的饋線自動化保護階段。當線路發生故障時饋線終端單元設備向控制站發出故障發生前和故障發生過程當中的信息，控制站根據饋線終端單元設備收集的信息和配電系統拓撲結構，經過指定計算機系統的數據分析從而確定相關線路故障的位置，從而找出最優故障解決方案，最后發出相關命令遙控到特定的開關動作，來實施線路故障分離和恢復沒有發生故障地段的供電。這一階段的饋線保護功能主要由以下三個有機部分組成：（1）通過供電電流保護方式切除故障；（2）集中式的供電系統主站或相關分站遙控饋線終端單元設備，實現線路故障隔離；（3）集中式供電系統主站或相關分站遙控饋線終端單元設備，實現沒有停電的故障地段的恢復供電。集中監控的饋線自動化保護模式主要是通過通信技術的饋線自動化保護方案以集中信息控制為重點，綜合了電流保護系統、饋線終端單元設備遙控及重合閘設備的多種保護方式，能夠快速處理故障，通過幾秒時間或者在幾十秒的時間內實現供電線路故障的隔離，在幾十秒到幾分鐘的短暫時間內實現恢復供電。集中監控的饋線自動化保護系統是目前饋線自動化保護的主流發展方向，它的另外一個作用就是可以在供電系統的基礎上擴展而形成集配電網數據采集分析和監控系統管理、配電地理信息處理系統、需求信息管理系統、調度員管理仿真調度、故障信息呼叫服務管理系統和工作票信息管理等一系列的配電綜合管理自動化保護系統。集中監控的饋線自動化保護方式的主要優點具體體現在：（1）具有智能化處理功能和高速的信息化功能，在供電故障發生的時候能夠快速自動判定故障并進行分離，并根據相關信息，判斷采取最安全和最可行的方案恢復對沒有發生故障的地區供電；（2）正常電網運行的時候，可以監控配電網系統運行，優化電網運行方式，實現配電系統的安全經濟運行，并且還能夠通過遠方修改系統和召喚系統的功能快速的修改相關數據信息，可根據現實情況的變化對適應配電網運行方式進行隨機改變。

3分布式發電對配電網保護的影響

隨著人們對供電系統的要求越來越高，除了要求提高供電系統的可靠性外，實現供電節能和良好的環境保護也是對供電管理的一項高的要求，這樣一來必須探索新的電網保護模式，分布式供電系統正好符合這一要求，它將對傳統的供電系統的管理進行改革。在技術層次上分布式發電的引入，使得傳統供電系統的運行和管理方式變得非常的復雜，分布式發電對供電系統的影響及其相關協調方案的研究是分布式供電技術的重點研究內容之一。具體到供電系統保護方面，分布式供電的引入特別是在將大量技術因素滲透到供電系統的趨勢下，必然會改變傳統供電系統的輻射形結構，使得供電系統的運行方式發生根本性的改變，但是分布式發電技術并不是非常完善的，意大利在供電技術的改革中曾經出現了供電系統的閉環運行案例，問題的出現給配電網的保護技術的運用帶來新的挑戰。所以，研究面向分布式發電的供電系統的保護新技術對于保證供電系統引入分布式發電以后的安全運行具有非常重要的現實意義。

4結語

隨著科學技術的發展和人們對生活水平的提高，人們對配電網系統的要求也越來越高。這就要求我們在配電網的保護與技術研究工作中，除了在傳統的應用技術技術上進行升級改良外，還要借鑒國際先進管理經驗，將饋線自動化保護技術運用好，并根據我國實際情況開發分布式發電系統，不斷提高我國配電網保護水平。

參考文獻

[1]熊小伏，陳星田，夏瑩．面向智能電網的繼電保護系統重構[J]．電力系統自動化，2009，（17）．

[2]林霞，陸于平，王聯合．分布式發電條件下的多電源故障區域定位新方法[J]．電工技術學報，2008，（11）．

[3]徐丙垠，李天友，薛永端. 智能配電網與配電自動化 [M]. 電力系統自動化2009，（17）

[4]趙江河，王立巖.智能配電網的信息架構 [J].電網技術2009，（15）

[5]李興源，魏巍，王渝紅．堅強智能電網發展技術的研究

[J]．電力系統保護與控制，2009，（17）．

（責任編輯：文森）