配電網自動化中的故障處理模式分析與應用

劉健+孫雪云+李菊

摘要：隨著經濟和科學技術，尤其是通信技術的發展，配電網自動化已經成為服務城鄉配電網建設改造的必然趨勢和要求，我國的電力系統也早已經轉向智能化發展方向，配電網自動化技術得到了廣泛應用。同時，為確保電力系統穩定運行、安全運行，配電網自動化中的故障處理模式也越來越受到關注。因此，很有必要對配電網自動化中的故障處理模式進行分析，力求找到更好的解決辦法，切實保障配電網自動化的安全、順利運行。

關鍵詞：配電網自動化；故障處理模式；應用

引言

雖然國家加大了對配電網自動化建設的投資力度，越來越重視配電網自動化技術的發展，但由于配電網自動化系統的規模比較大、覆蓋面特別廣等特點，使得配電網自動化仍然存在很多問題制約其作用的有效發揮，尤其在故障處理方面。為了更好的滿足社會發展對電力的需求，我國在配電網自動化方面投入了大量的資金。在這樣的情況下，故障處理已然成為了影響電力系統運行效益的關鍵因素。鑒于故障對配電網平穩運行的巨大影響力，在現實中，必須重視將故障排除工作做好，以降低電力系統的運行風險。

一、配電網自動化構成

配電網主要包括110kV、35kV、10kV、380V和220V等多種電壓等級的供電系統，尤其是380V和220V是最常見的民用電壓等級，因此是我國核心配電網絡。此外，10kV作為我國供電系統中城市核心供電樞紐，已經成為配電網絡中重要的電壓等級。

配電網自動化建設主要包括以下幾部分：

1、主站

配電網絡的主站主要單獨系統管理與測試任務，目前主要使用100M的網絡結構，硬件設備包括后端數據庫服務器、前端客戶機、網絡交換機、通信機、監控工作站等。配電網絡的主站自動化建設需要滿足實用性、可靠性和開放性要求，不僅要適應配電網絡自動化建設的基本需求，還能在技術層面、性能層面確保具有一定的應用實效。

2、通信網絡

配電網絡自動化建設的重要內容就是通信網絡的建設，由于配電網絡具有網絡范圍大、設備數量多、信息化水平高等特點，需要依托完善的通信網絡實現配電網絡的綜合管理。通信網絡主要包括多種形式的通信方式，包括同軸電纜、光纖、電話線、無線電、微波通信、電力線載波等。

3、監控監測終端

配電網監控監測終端是自動化建設中信息采集與處理的關鍵環節，擔負著配電網絡監控和監測的重要任務。配電網絡的監控監測終端主要包括常規終端、反饋線終端、配變終端等部分，能夠實現配電網絡信息的采集、傳輸、處理、接收、反饋、執行等有遙控相關的指令，也可在監測終端完成事件記錄、系統信息上報、電源失電保護、系統閉鎖、系統通信等功能。

4、環網電纜

配電網跨越地域空間大，是連接不同城市、不同地區、不同城鄉的電力樞紐。配電網自動化建設時，如何選擇環網電纜將直接決定配電網絡自動化水平。考慮到城市繁華地段外界干擾多、運行環境復雜，應格外重視配電網絡自動化環網電纜的選型。目前，國內配電網絡在城市繁華地段所選擇的自動化環網硬件設備是電纜，利用環網電纜作為配電網絡的主干線，從而避免城市繁華地段外界干擾，優化運行環境。

二、配電網自動化中的故障處理模式

1、故障處理模式

設備構成復雜、中性點并未設置地線，只有環網和輻射網兩種供電結構等都使得在故障處理方面還有很多缺陷。下面介紹幾種常見的處理模式：

①對核心電路進行控制。處于主站監控模式的電路，都會設置一個饋線終端在系統中的每個開關上，一旦系統有故障發生，可以利用饋線終端及時了解故障信息，并可以通過監控對故障前后電路的信息進行記錄和比對。這種故障處理模式的優點是可在短時間內恢復供電。

②將故障區域進行隔離。處于系統保護模式下的電路，能夠立即感應到故障電路，直接將故障隔離在發生故障的區域，同時保證不對非故障區域有所影響。

③設置電流檢測時間，判斷故障電流。首先對開關的閉合時間進行設置，并同時設置電流的檢測時間，當系統電壓信號通過電路傳遞到系統開關時要延遲一段時間合閘，避免立刻合閘；完成合閘后，開關需要等待一定時間后才能檢測到電流，若通過開關檢測后沒有發現故障電流，則可以排除此區域電路發生故障的可能，故障電路在其他區域，此時需要注意的是，需要在開關上設置專門故障標志，以實現自動隔離故障區域的功能。此外，還可設置電力系統開關的重合次數，當開關重合次數等于設置次數，且為分閘狀態時，表明故障區域已被成功隔離。

2、故障處理模式分析

這幾種故障處理模式都有各自的優點和不足，在設計結構上，通過對電流檢測時間進行設置來判斷電流故障的處理模式最為簡單，且操作方式便捷，同時建設成本低，但存在無法對單相接地信息進行及時反饋的弊端；控制核心電路的處理方法不夠系統，隔離故障區域的處理模式是最合適的一種故障處理模式，相對來說更為系統和完善。

結合現實情況及應用效果來看，三種模式各有優勢與缺陷。以“時間檢測”模式為例，其主要優勢在于實施簡便、成本低廉、所需設備易得，但是，其不足之處也非常明顯：在系統接地的情況下，不能提供實時的接地信息。另外，控制電路模式的優勢在于有效性高，不足之處在于系統性不強。

所以，經過綜合比較，本文認為隔離故障區的方式整體效果最好，理由如下：

①能夠通過將故障區分離出去的方式，將故障產生的影響降至最低，對平穩供電的危害性較小。

②能夠保證電能質量，對于提升電力服務質量具有一定的積極意義。

③系統性更強，完善程度更高，有助于縮短故障時間。

④無故障區域受到的影響相對較小，有助于降低故障對電力系統運行的消極影響。

三、故障處理模式的應用

1、“手拉手”環網

“手拉手”環網是目前我國10kV饋線的主要供電結構之一，在雙電源的手拉手環網結構中，如果主干線發生了故障，那么，在變電站中的出線斷路器會馬上斷開電源，進而快速把故障電流切除，這個時候，配電網的自動化系統便會根據故障提示器來查找故障范圍，并開始對出現的故障進行檢測，一旦尋找到故障的準確位置，就立即自動把故障隔離。值得注意的是，如果故障的發生地在出線開關的附近，這時則需要把變電站的出線開關關閉，以保證正常區域內的供電可靠性。另外，如果故障發生在電源點上，則應該將對應線路的開關跳開，隔離線路區域，關閉聯絡開關，這樣才能保證供電的路線快速恢復。

2、多分段多聯絡配電網

在一些大城市地區，對于供電量需求比較大，為了能夠充分提高線路的利用率，需要多分段多聯絡配電網，比如3分段3聯絡配電網，如果在B和C的范圍內發生故障，并且合閘斷路器重合且在故障之后又一次出現跳閘，對于這種情況的發生，就應該對故障點進行有效的隔離，還需要盡快恢復非故障區域的正常供電。

結語

影響電力供應可靠性的主要因素是系統故障，無論是設備故障，還是電路故障，均有可能導致系統異常。為保障電力系統穩定運行，就必須重視故障處理，在配電網自動化技術廣泛應用的當前，依據現實情況，采用有效的故障處理模式，是滿足新時期穩定供電要求的必要手段。

參考文獻：

[1]趙軍.10kV配網自動化中故障處理模式探究[J].文摘版：工程技術，2015（31）：257.

[2]何敬開.配電網饋線自動化故障處理模式的比較及優化[J].科技創新與應用，2013（30）：185.

[3]吳巍嵐.根據實踐探討配網自動化中故障處理模式的若干方法[J].大科技：科技天地，2011（04）：120-121.

[4]謝振超.電力系統中配網自動化技術淺談[J].工程技術：文摘版，2016，26（13）：239.

[5]陳雯.淺談配電自動化技術在配網故障處理中的應用[J].中國科技縱橫，2016（23）.endprint