配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)線路故障區(qū)段查找分析

柏軍娃

（國網(wǎng)寧夏電力有限公司固原供電公司，寧夏 固原 756000）

0 引 言

當(dāng)前，我國供配電系統(tǒng)自動(dòng)化尚處于初級階段，只在部分區(qū)域推行了試點(diǎn)，城市的配網(wǎng)饋線自動(dòng)化率不足10%。此外，國家未建立起相對統(tǒng)一的模式，不同設(shè)計(jì)方案所對應(yīng)的實(shí)施方案也存有一定差異，發(fā)展并不成熟。只有加大對配網(wǎng)自動(dòng)化的研究力度，方能提升配網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行水平[1]。

1 配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的功能

標(biāo)準(zhǔn)型配電自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)型配電自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1 故障處理

在故障發(fā)生后，及時(shí)完成自動(dòng)化判斷和隔離，待對相關(guān)的故障問題妥善處理后，妥善恢復(fù)正常供電。

1.2 遙測及遙控

重點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)對供電系統(tǒng)實(shí)時(shí)有效的檢測和管理。

1.3 重合閘控制

斷路器在電流較高狀態(tài)下，會出現(xiàn)跳閘，呈現(xiàn)出自動(dòng)開啟狀態(tài)，該系統(tǒng)可在斷路器一側(cè)電壓逐漸恢復(fù)時(shí)，針對電源重合閘進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。

1.4 負(fù)荷管理

針對配電網(wǎng)整體負(fù)荷程度實(shí)施相應(yīng)的調(diào)節(jié)，即為所謂的負(fù)荷管理。

1.5 過電流記錄

詳細(xì)記錄過電流，及時(shí)察覺可能存在的異常情況。

2 配電網(wǎng)饋線保護(hù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 過電流保護(hù)

此類保護(hù)方式屬于傳統(tǒng)的繼電流保護(hù)方式。受經(jīng)濟(jì)因素的影響，傳統(tǒng)配電網(wǎng)饋線保護(hù)多是采用電流保護(hù)的基本手段，適用于較短的配電線路。在下述兩種情況下往往采取此類方案：（1）反時(shí)限電流保護(hù)，此類保護(hù)方式的時(shí)間配合特性又會出現(xiàn)不同程度的時(shí)限電流；（2）三段電流保護(hù)，該類保護(hù)方式體現(xiàn)出靈活、方便的優(yōu)勢，可以適當(dāng)節(jié)省相關(guān)成本，但也存有不足之處，如此類電流保護(hù)將饋線視為一個(gè)相對系統(tǒng)的整體，若饋線出現(xiàn)問題，必須切斷整條線路，對故障區(qū)域造成極為嚴(yán)重的影響，不利于提升供電系統(tǒng)的可靠性。此外，該方式實(shí)際通過時(shí)間的延長完成對需要保護(hù)目標(biāo)的合理選擇，在對供電設(shè)施的使用壽命產(chǎn)生重要影響后，也會延長解決故障的時(shí)間。

2.2 重合器方式

此方式是在傳統(tǒng)電流保護(hù)的基礎(chǔ)上及時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，一般利用重合器使饋線故障自動(dòng)限制于特定區(qū)域之中，由此提升供電的可靠性，在城鄉(xiāng)電網(wǎng)的改造工作中得到了廣泛應(yīng)用。然而，當(dāng)故障發(fā)生后，隔離的時(shí)間較長且重合器的多次重合，會導(dǎo)致負(fù)荷大大增加[2]。

2.3 饋線自動(dòng)化

現(xiàn)階段，效果較為優(yōu)良的配電網(wǎng)饋線保護(hù)技術(shù)主要是在饋線自動(dòng)化基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。此類保護(hù)方式通常涵蓋著兩個(gè)重要方面，首先是饋線自動(dòng)化，主要通過強(qiáng)大的通信功能及時(shí)采集相關(guān)信息，合理控制好相關(guān)程序，針對饋線及時(shí)提供相應(yīng)的保護(hù)；其次是配電管理系統(tǒng)，重點(diǎn)結(jié)合相對專業(yè)的管理理念和技術(shù)，促使配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。該保護(hù)方案凸顯出傳統(tǒng)電流保護(hù)與重合器保護(hù)方案的優(yōu)勢，加快了故障解決的速度，對降低恢復(fù)供電時(shí)間有著極大的幫助。

3 配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)線路故障區(qū)段查找原理

3.1 饋線故障區(qū)段定位

饋線故障區(qū)段定位有助于及時(shí)解除危機(jī)，保證配電網(wǎng)的正常運(yùn)行。在進(jìn)行故障區(qū)段的判斷時(shí)會用到輻射狀網(wǎng)和樹狀網(wǎng)，可分析出饋線沿線各斷路器是否出現(xiàn)故障電流。若饋線上存在單一故障，應(yīng)明確故障區(qū)段是從電源側(cè)到線路末端方向上經(jīng)歷了故障電流的斷路器到第一個(gè)尚未經(jīng)歷故障電流斷路器的整個(gè)區(qū)段，實(shí)現(xiàn)對故障區(qū)的詳細(xì)定位，保證故障得到快速處理。

3.2 事故跳閘斷路器定位

為更加準(zhǔn)確地分析出不同斷路器的基本情況，明確故障電流是否經(jīng)過斷路器，需要在斷路器上安裝FTU，由于隔離故障區(qū)段并非依照不同斷路器固定不同的定值，斷路器雖然具有差異，但是可以使用相同的定值。故障區(qū)段在經(jīng)過隔離后，跳閘斷路器的準(zhǔn)確定位成為非故障區(qū)段自動(dòng)恢復(fù)供電的關(guān)鍵。

3.3 事故跳閘斷路器定位矩陣

在發(fā)生事故前，通過將斷路器狀態(tài)信息矩陣A減去事故后斷路器狀態(tài)信息矩陣B，便可準(zhǔn)確判斷出事故跳閘斷路器。針對上述提及的相關(guān)情況，可以使用事故跳閘斷路器定位矩陣C予以確定[3]。因?yàn)樵谧罱K確定的矩陣C中的第二個(gè)元素值是1，證明在發(fā)生故障后由斷路器2跳閘切斷故障電流。依照以往的計(jì)算流程可知，故障區(qū)段往往處于斷路器3與4之間。因此應(yīng)該自動(dòng)恢復(fù)斷路器2到達(dá)合閘的位置之上。通過科學(xué)運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，可彰顯饋線的自動(dòng)化功能，實(shí)現(xiàn)對故障段的查找及隔離，其中實(shí)現(xiàn)非故障段的自動(dòng)恢復(fù)往往僅需要十幾秒的時(shí)間。

4 配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)保護(hù)的發(fā)展動(dòng)向

在全面分析配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)線路故障后，可采取針對性方案及時(shí)處理，同時(shí)明確具體應(yīng)用效果，掌握現(xiàn)階段配電網(wǎng)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)保護(hù)的發(fā)展動(dòng)向。當(dāng)前，國家最主要的通信方式是光纖通信，因此，要結(jié)合光纖通信的基本特點(diǎn)，合理運(yùn)用饋線保護(hù)技術(shù)涵蓋各部分內(nèi)容。為確保方案的實(shí)現(xiàn)，應(yīng)做到當(dāng)自動(dòng)裝置不出現(xiàn)無選擇性動(dòng)作后，及時(shí)恢復(fù)供電模式。在解決饋線故障的過程中，應(yīng)關(guān)注保護(hù)動(dòng)作的選擇性，穩(wěn)步提升饋線保護(hù)的基本性能，從而及時(shí)達(dá)成故障切除與故障隔離目標(biāo)。此外，應(yīng)重視對多個(gè)保護(hù)裝置的合理利用，實(shí)現(xiàn)具有選擇性的故障隔離，這是饋線系統(tǒng)保護(hù)的中心思想。

5 結(jié) 論

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，配電網(wǎng)自動(dòng)化程度逐步提升，正逐步邁向科學(xué)化與專業(yè)化，多種線路故障得到了有效解決。筆者就配電網(wǎng)饋線保護(hù)的原理和基本發(fā)展過程展開討論，提出配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)線路故障的相應(yīng)解決方案，為國家供電系統(tǒng)的穩(wěn)步發(fā)展助力。