繼電保護與配電自動化配合的配電網故障處理

黃天喜

摘要：近年來，很多國家的大城市不斷出現大范圍的停電事故，不僅造成了巨大的經濟損失而且還對社會正常秩序造成很大的影響。所以人們將目光都聚焦在大城市配電網的可靠性上。為了減少線路故障的發生，將事故隱患和線路缺陷制止在萌芽狀態，運行人員就應該清楚的了解線路事故發生的規律性，能夠利用針對性的措施予以消除，最大限度的縮小停電面積，減少停電的時間，確保配電網安全可靠地運作。

關鍵詞：繼電保護；配電自動化；配電網故障

一、配電網故障原因

電力企業供電系統當中，配電網出現故障的幾率相對較高，至于配電網自動化主要工作內容也是對配電網中故障的處理。許多企業在處理配電網內發生的故障時，往往選擇使用斷路器替代饋線開關。這一行為的目的是為了當配電網出現

故障時，與故障點上游部分距離最短的斷路器（如圖1所示）可以進行動作，將存在故障的電流直接切斷，以免線路整體的運行均受到不同程度的干擾。但是，配電網在實際運行過程中，故障一旦發生，便會由于各級開關所具有的保護配合問題，而出現斷路器越級跳閘或是存在多級跳閘的現象，使得故障的分析與判別難度增加。不僅如此，這使得永久性故障以及瞬時性判別的難度也有所增加。為免上述情況的出現，部分電力企業則使用負荷開關替代原有的饋線開關。如此一來，多級跳閘的問題得到解決，同時也為永久性故障以及瞬時性故障的判別提供了便利。但是該方法也存在弊端，即一旦某一處發生故障，則全部線路都會發生瞬時停電的問題，對用戶的工作以及生活造成不利的影響。

如今，供電線路主干線出現故障的幾率減少，但用戶支線出現故障的幾率卻不斷增加。故而，部分供電企業為用戶支線安設了含有過電流儲能跳閘以及單向接地調整功能的可自行阻絕故障的開關。其主要的目的視為了避免用戶支線發生故障之后對其權限構成影響，同時也明確了事故責任的分布。

二、繼電保護和配電自動化配合的配電網構建的可行性分析

2.1配電多級保護的基本原理

當供電半徑較長、分段數較少，開環運行的配電線路發生故障時，故障位置上游各個分段開關處的短路電流水平差異較明顯，那么意味著可以采取電流定值與延時級差配合的方式，實現多級保護配合，多種方法中選擇最有效的故障切除途徑。

當供電半徑較短，開環運行的配電線路發生故障時，故障位置上游各個分段開關處的短路電流水平差異較不明顯，無法針對不同的開關設置不同的電流定值，

此時，只能依靠保護動作延時級差，配合故障進行選擇性切除。

2.2多級保護配合的可行性

繼電保護系統和配電自動化系統配合的目的，在于通過構建多級保護系統來穩定配電系統的穩定性，實現高效率可靠供電。其內涵是協同10kV出線開關和

10kV饋線開關設置不同的保護動作延時，來實現多級保護的目的，也就是常說的，三級配電兩級保護的一個主要思路。

根據現階段的電網工作實踐經驗，對其可行性進行分析。隨著科學技術的快速發展，開關技術也迅速進步，尤其是永磁操動機構和無觸點驅動技術的響應時間大大縮短。通過相應工作參數的設置和設備配合，可在10ms左右實現分閘。而無觸點電子式分合閘在電路分合閘中的響應時間，可在1ms。例如，現在保護裝置的響應時間，若饋線開關的相應延遲為0時，那么故障發生后保護裝置可在30ms內快速切斷故障電流，考慮到實際情況，這種技術上的優勢給上游饋線開關設置保護動作延時時間留下了至少100ms的延時動作時間。根據相應理論，大體上可以確認變電站變壓器低壓側開關仍有200～250ms的延時余地，這種延時上的設定，可以通過不斷地優化和設計實現緊密配合，從而實現三級配電級差保護，這對電力系統的穩定運行有重要意義。

三、繼電保護與配電自動化配合的配電網故障處理

3.1配電網故障處理

通常配電網故障處理分為三個階段，首先是故障發生的瞬間，故障的開端和清除。繼電保護自動化和高壓斷路器通過完美的配合在毫秒內斷開，繼電保護速斷動作造成整個故障的持續時間為100毫秒。其次就是故障區段的隔離和非故障區域的恢復供電，這種現象的持續時間應該在秒級分鐘之間。伴隨著智能電力網的發展，其呈現出多電源的供電結構模式，所以在故障產生后要隔離故障區段，可以通過轉換器來對供電信號的來源進行處理。故障點的定位和故障的排除則是最后的階段。

3.2常見故障類型

配電網有著多樣的故障類型，造成故障的原因也較多。根據故障的性質可以將故障類型分為相間短路故障：相間短路故障造成線路跳閘，而城市配網沒有重合閘的保護，所以相間短路故障就會引發配網停電，比如說倒桿、斷線等原因都會造成相間短路故障。其次就是單向接地故障：AAKv電壓等級線路在與地面發生連接的時候，會得到A小時的運作，所以說這種故障發生的情況比較少。因為接地故障點能夠對城市人口密集區造成很大的群傷時間，所以非故障電壓升高使絕緣水平受到巨大的威脅，這就需要將配網系統的中性點采用經消弧線圈接地，最終補充接地的電容電流。

3.3故障產生原因分析

首先來自外力的破壞：近年來，因為城市化建設步伐的開進和復雜化的城市社會環境，便會造成外力因素損壞電力設施的現象，最終造成單相接地故障和相間短路故障。外力破壞主要是具有較多的基建開挖施工，進而在很大程度上威脅到電纜線路、桿塔和拉線基礎構成。其次出現盜竊電力設施的現象，另外機動車輛對電桿、地面設備和掛線的碰撞也是一方面的原因。

四、配電網故障處理對策

配電網故障除設備本身的質量引發的事故外，多數事故和設備的安裝質量及運行維護有著很大的關系。首先要提高高線路設備的絕緣水平和過電壓防護水平。要大量的使用絕緣導線，要對瓷瓶和設備設定額定電壓，要對變壓器、避雷器等等設備裸露的部位安裝絕緣材料，將氧化鋅避雷器安裝在適當的架空線路桿塔上。其次將故障指示器安裝在配電線路上。至此配電線路發生故障便可以迅速的查處故障點，進而對其進行維修，這在很大程度上縮短了故障時間。此外還要對故障指示器進行定期的檢查。

加大防外力破壞力度，要使車輛碰撞桿塔、變壓器的現象得到減少，供電部門應該主動遷改桿線。對于不具備遷改條件的設備要安裝反光警示標志，要在車輛容易碰撞的地方涂上醒目的反光漆，還要在拉線上裝上反光警示標志，這樣就會使車輛駕駛員有所注意。如果配電線路附近需要動工，做好安全宣傳且設置警示標志。

參考文獻

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（作者單位：云南電網有限責任公司迪慶供電局）