配網自動化常見的故障及處理方式研究

摘 要：文章從實際工作經驗出發，分析了配網自動化的最常見故障，對常見故障的處理方式做了深入的探討，提出了在實踐驗證基礎上的新方案和方法：網絡保護、智能分布、自動定位故障區的新方法，并介紹了這些方法的具體實施原理與過程。

關鍵詞：常見故障；自動化；處理方式

自動化智能電網是21世紀電力系統發展趨勢。與傳統電網相比，自動化智能電網更安全，故障的自愈能力強。更能適應未來社會經濟發展所需要的優質電力服務。在電網發生故障時，自動化智能電網能夠快速發現并及時診斷故障，在短時間內消除故障；避免大面積停電事故的發生，從而讓電網運行更為可靠。在因不可抗力（如雷電，颶風工程事故等）造成線路中斷、短路時，要盡最大可能縮短停電時間，減少停電面積提高供電可靠性，這是對智能配網的基本要求。

1 智能電網中對故障的自動化處理的階段

第一階段：故障瞬間發生時，在高壓斷路器與繼電保護自動化裝置的配合下瞬間完成斷電，時間控制在100毫秒左右。但在傳統電網中為快速切除故障，會讓變電站出口最先保護性斷電，停電的時間和范圍擴大。但在智能電網的網絡保護模式中，能有效解決快速保護與準確選擇的矛盾。

第二階段：快速隔離故障區段并恢復非故障區域的供電。時間一般是在幾秒內完成，較難處理的會超過分鐘。智能電網的電線路往往會采用環網供電或多電源供電的模式，因此故障時能只隔離故障區段，其他非故障區段可以照常供電，非故障區段可以自動轉換供電方式或供電電源。這也是配電自動化技術中需要引起關注的重點問題。

第三個階段：快速定位并排除故障。這一過程的完成時間常常要數十分鐘或幾個小時。在智能電網中一般故障指示器技術能夠快速準確定位與修復，故障指示器大量的配電線路中安裝并與通訊方式相配合，這就大大提高了智能電網的定位排除故障的工作效率。

2 智能電網自動化處理的方式

2.1 網絡保護技術在智能電網中的應用

近幾年的配電網改造，一般是改造為雙電源環網或者多電源環網結構。這些配電網絡中往往設置一臺或幾臺斷開的聯絡開關，平聯絡開關兩邊線路設分段開關。這些開關是負荷開關或斷路器。當線路上出現即使是一點小故障時，都將由變電站的斷路器跳閘斷電，以解決線路故障。下游的線路出現故障時，中游或上游的線路也會受到完全不必要的影響。

現代計算機網絡技術的發展，使網絡保護技術在電網中使用成為可能，其中主從式網絡式保護技術原理是：一個主控單元控制多個上下級聯開關的保護裝置，在故障發生時，由檢測到故障的開關進行判斷，讓離故障發生點最近的線路開關迅速跳閘斷電，其余開關保持通電，如不能完全處理故障則讓上一級開關斷電。其中對等式網絡式保護的技術原理是：當本地開關保護檢測到線路故障時，與其鄰近的開關保護進行通信，當有上級保護檢測到大電流流入的短路電流時，而下級開關保護沒有檢測到大電流流出短路電流，這就說明故障發生點就在本地開關保護區內，于是啟動本地開關保護跳閘斷電即可，如若不是這種情況則本地開關只作為后備保護。對等式網絡保護模式中單個單元在故障發生時就能自己進行通信，對通道暢通度要求高，容易在變電站內實現。

2.2 智能分布技術在智能電網中的應用

故障區的線路電流被切斷后，接下來的另一項任務就是把故障區與非故障區隔離，這樣就能恢復非故障區的正常供電。在非智能電網的線路上，往往會派遣人工到現場手動操作電閘來完成這一工作。

智能電網中的智能分布技術：它綜合了分斷器和重合器的長處，傳統電網重合器和分段器只作為線路故障判斷的依據，而新型智能網絡分布方案則是利用電壓和電流兩個信號作為故障段判斷的依據，這種方案又被稱為V-I-T型網絡智能分布重構方案。該方案具有優于傳統方案的以下優勢：

2.2.1 電網發生故障后往往會造成線路失壓和過流，因此把電壓和電流這兩個信號作為判斷故障段依據，這一方案大大增強了判斷的準確度。

2.2.2 智能電網的兩種網絡重構方案是：利用智能負荷開關組網的智能電網，網中的各個開關在相互配合下按預先的設定自動隔離故障；利用重合器或斷路器組網的智能電網，重合器或斷路器充分發揮開斷和重合能力，從而快速就地隔離故障。

2.2.3 一旦發生故障，剩余電壓的檢測功能使故障點線路側的開關提前斷電閉鎖，能夠避免其他電源向故障區線路供電時受到不必要的短路沖擊，以致擴大停電的范圍。

2.2.4 智能電網網絡重構速度極快，能通信的情況下它們自動獲取鄰近開關信息相互協作而快速完成網絡重構；在無通信的情況下它們亦可自己獨立工作完成重構。

智能電網的智能分布技術所構建的隔離故障及轉供方案，可以逐步升級，分步實施控制方案更為可靠。該技術是配網自動化技術的發展方向。

2.3 故障點自動定位技術在智能電網中的應用

目前所采用配網系統還具備對電網中的線路進行全部監測和控制的能力，故障發生往往需耗費大量人力財力去尋找故障點。但由于配電網線路情況極為復雜，自然不可抗力的破壞加上難以預測的人為因素，電網中線路故障的事故不時發生，傳統電網故障發生后，往往不能確定故障發生的位置，唯一的方法是靠大量巡線人員四處查找，工作效率極低。常常是故障點位置還沒找到，又產生了新的短路故障。因此快速隔離故障區非常重要，但在常規配電線路上單相接地定位故障點極為困難。

故障指示器是一種安裝在電力線路上，能夠指示線路中故障電流通路的裝置，這是近年來發展的一種新的能有效地指示故障位置技術。利用故障指示器所指示的故障電流方向可以讓巡線員快速找到故障點。在智能電網中，我們可以不到現場巡查就能確定故障發生的區段與位置。這樣就有效提高了處理故障的速度，節省了時間。從而提高了配網供電可靠性。在以故障指示器技術為基礎的故障自動定位系統中，還需要給各安裝點的故障指示器按地址進行編碼，發生故障后指示器將地址信息借助網絡通道發送到監控中心，智能電網計算機系統在收到地址編碼后，計算機自動進行故障定位分析，進而得出準確的故障位置信息。

智能電網的故障處理自動化的一些新技術是配網自動化的發展方向，它利用網絡保護技術能有效解決傳統電網中存在的一處故障多處停電的矛盾，做到了線路上任何一處出現故障都能在最近距離的開關跳閘斷電，做到了停電面積最小化；利用網絡智能分布技術可以隔離故障區段，快速恢復非故障區域的供電；基于故障指示器的故障定位系統，可以快速確定電網中故障發生點，提高巡查效率保證了供電的可靠性。

參考文獻

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作者簡介：劉明輝（1981，5-）男，漢，河北省獻縣，本科，助理工程師，國網河北獻縣供電公司，研究方向：配網自動化。