配網(wǎng)自動化中故障處理問題的探討

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摘要：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，用電量也在大幅度增加。為了提高配電網(wǎng)供電可靠性和供電質(zhì)量，國家已經(jīng)投入大量資金在全國范圍內(nèi)進行配電網(wǎng)改造并實現(xiàn)配電網(wǎng)自動化，而配電管理系統(tǒng)（DMS）和配電網(wǎng)故障處理是配網(wǎng)自動化中最主要的兩個任務。本文總結(jié)了現(xiàn)在的配網(wǎng)自動化的故障處理模式，并分析了在具有良好通信條件的配網(wǎng)自動化中采用配網(wǎng)系統(tǒng)保護實現(xiàn)故障處理功能可望成為配電網(wǎng)緊急控制的主流方向。

關鍵詞：配網(wǎng)自動化；故障；系統(tǒng)保護；問題

近年來，配網(wǎng)自動化得到了較快發(fā)展，其可有效提高整個配電系統(tǒng)的工作效率和管理水平。在配網(wǎng)自動化管理系統(tǒng)中，研發(fā)小電流接地故障識別系統(tǒng)具有重要的實用價值。在配網(wǎng)主站系統(tǒng)中，配網(wǎng)自動化技術占領了技術的制高點，其發(fā)展前景良好。雖然配網(wǎng)自動化技術是把雙刀劍，但只要科學合理使用該技術，可提高配網(wǎng)系統(tǒng)自動化管理水平。

一、饋線的典型供電結(jié)構(gòu)

目前，隨著電力配網(wǎng)自動化的發(fā)展，有許多輻射網(wǎng)正逐步向手拉手供電的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)改造。對于手拉手的線路結(jié)構(gòu)，也即閉環(huán)結(jié)構(gòu)、開環(huán)運行是指：一條出線經(jīng)出線開關饋出后，經(jīng)若干分段開關分段，到聯(lián)絡開關；聯(lián)絡開關再經(jīng)若干分段開關，經(jīng)另一出線開關到另一段母線，所謂閉環(huán)結(jié)構(gòu)；正常情況下聯(lián)絡開關斷開運行，所謂開環(huán)運行。

二、基于重合器的饋線故障處理

如圖1所示，B為重合器，S為分段器，正常情況下B0斷開，處于開環(huán)運行。線路短路電流由重合器切除，分段器只能關合短路電流，沒有切斷短路電流的能力。

圖1 應用重合器的典型系統(tǒng)

1、重合器與過流脈沖計數(shù)型分段器配合

在這種模式中，每臺開關都預先設定好重合次數(shù)，當開關的實際重合次數(shù)達到設定值并且開關處于分閘狀態(tài)時，則閉鎖自動合閘功能，將故障隔離。對于重合器還設有重合間隔時間t1，它是重合器每次分合操作的時間間隔；分段器的分合操作決定于線路電壓，開關失電即分閘，來電后則合閘。

對于圖2所示的配電網(wǎng)，B1和B2的重合次數(shù)設定為3次，B0設為2次，S1和S3設定為2次，S2和S4為1次。若F1處發(fā)生永久性故障，各開關的動作時序如圖2所示。

圖2 方法1開關動作時序圖

當F1處發(fā)生短路故障時，B1先分閘切斷短路電流，使得S1，、S2相繼失壓分閘，同時B1，開始計時。計時到t1，B1第一次重合，S1得壓后也重合，并一記重合1次。因為是永久性故障，所以線路第二次出現(xiàn)故障電流。于是B1和S1進行第二次分合操作，并記重合2次。因為第三次出現(xiàn)故障電流，B1和B2再進行第三次分閘。對于S1，由于其處于分閘狀態(tài)，并且它的重合次數(shù)已達到一設定值2，符合閉鎖的條件，于是}l閉鎖合閘，從而將故障隔離。B1再次重合，恢復B1-S1段線路的供電。經(jīng)一段延時后，聯(lián)絡開關Bo重合，恢復S2-BO段線路的供電。

2、重合器與電壓- 時間型分段器配合

在這種模式中，每臺開關都設有延時合閘時間t3和電流檢測時間t2（此時間內(nèi)下級開關不合閘）。每臺開關在檢測到電壓信號后要延時t3才合閘；合閘后，開關在時間段t2內(nèi)檢測電流：若沒有檢測到故障電流信號，則表明故障不在其轄區(qū)；反之則說明故障在其轄區(qū)，開關置故障標志，并在隨后的分閘之后閉鎖合閘功能，從而隔離故障，其中，該方法中開關配合需注意的是下級開關的延時合閘時間t3應大于上級開關的電流檢測時間t2，保證在上級開關的電流檢測時間內(nèi)下級開關不會合閘。

如圖中若F1處發(fā)生永久性故障，各開關的動作時序如圖3所示。

圖3 方法2開關動作時序圖

在故障發(fā)生后，短路電流由B1切除，接著S1、S2失壓分閘，同時B1開始計時。計時到t3后B1第一次重合（此時S1檢測到電壓信號并延時t3合閘），然后進行t2時間內(nèi)的電流檢測。發(fā)現(xiàn)該時間段內(nèi)無故障電流出現(xiàn)，表明故障不在其轄區(qū)內(nèi)。隨后S1重合，因為出現(xiàn)故障電流，故S1置位故障標志。隨即B1、S1第二次分閘，此時S1符合閉鎖條件而閉鎖合閘，將故障隔離。B1經(jīng)t3后第二次合閘，恢復B1—S1段線路的供電。經(jīng)一段延時后，聯(lián)絡開關B0重合，恢復S2—B0段線路的供電。

以上兩種方式都屬于重合器和分段器相配合的方式。這種基于重合器和分段器配合的饋線自動化系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、建設費用低廉的優(yōu)點，而且不需要建設通信網(wǎng)絡，所有設備均是自備的，因此不存在電源問題。

3、重合器與電壓一時間型分段器配合

近年來，重合器的價格呈逐漸下降的趨勢，與分段器的價格差距不斷減小，這就為饋線自動化的實現(xiàn)提供了一種新的可能。我們可以用重合器來代替分段器，重合器和重合器的配合是通過它們的動作曲線時間差。這樣就可以做到在發(fā)生故障時，由距其最近的開關來切除，縮小了停電范圍和停電時間。

此外，配網(wǎng)中的故障大多為瞬時性故障，一次重合成功率為85%，二次可達90%左右。因此我們可以將重合器的重合次數(shù)整定為2次，提高重合成功率。

在圖1中，所有分段開關都用重合器代替，假如永久性故障發(fā)生在F1處，開關動作時序如圖4所示。

圖4 方法3開關動作時序圖

故障發(fā)生時，S1首先分閘切除故障，S2失壓而分閘。計時t1后S1重合到