配網自動化中故障處理問題的探討

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摘要：隨著我國經濟的快速發展，用電量也在大幅度增加。為了提高配電網供電可靠性和供電質量，國家已經投入大量資金在全國范圍內進行配電網改造并實現配電網自動化，而配電管理系統（DMS）和配電網故障處理是配網自動化中最主要的兩個任務。本文總結了現在的配網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自動化中采用配網系統保護實現故障處理功能可望成為配電網緊急控制的主流方向。

關鍵詞：配網自動化；故障；系統保護；問題

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

一、饋線的典型供電結構

目前，隨著電力配網自動化的發展，有許多輻射網正逐步向手拉手供電的環網結構改造。對于手拉手的線路結構，也即閉環結構、開環運行是指：一條出線經出線開關饋出后，經若干分段開關分段，到聯絡開關；聯絡開關再經若干分段開關，經另一出線開關到另一段母線，所謂閉環結構；正常情況下聯絡開關斷開運行，所謂開環運行。

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

1、重合器與過流脈沖計數型分段器配合

在這種模式中，每臺開關都預先設定好重合次數，當開關的實際重合次數達到設定值并且開關處于分閘狀態時，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，B1和B2的重合次數設定為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，并且它的重合次數已達到一設定值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。經一段延時后，聯絡開關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；反之則說明故障在其轄區，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下級開關不會合閘。

如圖中若F1處發生永久性故障，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時間內的電流檢測。發現該時間段內無故障電流出現，表明故障不在其轄區內。隨后S1重合，因為出現故障電流，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t3后第二次合閘，恢復B1—S1段線路的供電。經一段延時后，聯絡開關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具有結構簡單、建設費用低廉的優點，而且不需要建設通信網絡，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