重合閘在配電網自動化中的應用分析

孫顯酉

摘 要：本文結合配電網自動化建設的故障處理與分段定位功能需求，針對當前配電網自動化建設中所采用的就地控制模式的局限性，提出一種基于重合閘的配電網故障區段定位設計方案，并通過仿真實驗，對該方案在配電網自動化建設中的應用可行性進行驗證，以參考。

關鍵詞：重合閘;配電網;自動化;故障區段定位;研究

智能電網背景下，配電網自動化是其重要建設與發展方向之一，其中，配電網作為我國城鄉地區廣泛應用的供電電網之一，其能夠直接與電網用戶進行連接，對電網供電運行的可靠性與穩定性等，都有著十分重要的作用和影響。值得注意的是，由于配電網的網絡連接拓撲結構較為復雜，其中存在著較多的網絡節點與支路分布，導致配電網自動化建設中，對電網故障的測量以及信息獲取難度均比較大，在進行電網故障檢修與分段定位實現中存在著較大的困難。針對這一情況，根據配電網的供電運行特性，對其電網運行故障定位與處理有關功能進行研究，以促進我國配電網自動化建設的進一步提升，具有十分積極的作用和意義。

1、配電網故障區段的定位與隔離方法及問題分析

當前配電網自動化建設中，對電網故障段的自動定位與隔離控制方案主要以就地控制與遠方控制為主，其中，遠方控制在電網故障定位與隔離中的應用，其優勢明顯較就地控制顯著。這是由于就地控制在電網故障定位與隔離應用中，其故障段上游開關能夠故障情況下及時進行閉鎖動作，而故障下游開關則不能進行相關動作，從而會導致聯絡開關合閘情況下的電網線路二次接入故障產生。但是，遠方控制在電網故障段定位與隔離控制中，能夠根據主站系統對電網線路運行情況的分析結果，進行相應的遙控分閘指令發出，在與FTU配合下及時并準確進行分閘，對故障段下游開關進行閉鎖控制，同時進行最高供電優先級聯絡開關合閘選擇，完成對電網故障段的有效定位與隔離基礎上，對電網安全和穩定運行支持;此外，與就地控制相比，遠方控制在電網故障段定位與隔離應用總，還能夠利用遠程主站系統與可視化界面的有效連接，幫助有關人員對電網運行情況進行實時監測和控制，其在故障處理與定位分析中更加方便、靈活，并且可靠性較高;最后，遠方控制在電網故障段定位與隔離中應用，還能夠通過對計算機等技術的綜合運用，在較快的時間與速度下進行線上運行與線下管理數據的有效處理，為電網運行及故障監測與處理等提供可靠的數據支持，尤其是在我國智能電網建設的不斷發展與推進過程中，遠方控制模式中的主站系統在計算機技術與通迅技術、電氣控制技術等技術支持下，能夠對電網用戶不斷提高的配電自動化功能需求進行滿足，其作用優勢更為顯著。但是，值得注意的是，這種基于重合器的電網饋線故障定位與處理控制方案在實際應用中，對遠程通訊的依賴程度較高，且由于其通信系統的建設投資數額較大，在對供電可靠性要求較高、資金較為充足的電網建設項目中應用較多，而在電網自動化建設中推廣應用局限性較為突出。因此，結合上述基于重合閘的配電網故障處理與定位方案應用局限性，進行新的控制方案設計與研究，以促進配電網自動化建設的不斷發展和提升，具有十分突出的必要性。

2、基于重合閘的配電網故障處理與分段定位系統方案

針對上述基于重合閘的配電網饋線故障處理功能的局限性，為了實現電網運行中故障段的準確定位與隔離處理，本文提出一種基于重合閘和電壓時間型分段器配合的配電網饋線故障自動化控制系統方案，以滿足配電網饋線故障定位與處理功能需求。首先，采用重合閘與電壓時間型分段器配合的配電網饋線自動化控制系統，其在進行輻射狀結構的電網饋線故障段定位與隔離中，具體操作過程如下圖1所示。其中，該圖中c段為故障點，在c段故障發生后，其自動化控制系統根據對電網運行的監測數據，對重合器A發出跳閘指令，在重合器跳閘后，其供電線路的電壓隨之失去，同時分段器進行斷開（即圖1中的B、C、D均斷開），完成對電網饋線故障段的隔離處理;然后，在故障發生15s后，上圖1中的重合器A會首先進行重合，同時在第一個時限后（各時限間隔一般為7s），分段器B會進行閉合，電網線路供電達到b段，而第二個時限后分段器D進行閉合、第三個時限后分段器C則會進行閉合，并且在線路故障為永久性故障時，分段器C閉合的瞬間重合器A會進行再次跳閘動作，使該線路電壓處于失去狀態，同時該線路中的各分段器也會再次進行斷開，同一時間分段器C則會在斷開狀態下完成閉鎖命令。根據上述操作過程中，在上圖1所示的方案中，如果重合器A進行再次跳閘動作后，其重合閘第二次重合會在5s后發生，并且在重合器重合時各分段器也會依次進行閉合動作，而分段器C則由于在斷開狀態下被鎖定，從而會對故障線路段C進行隔離，同時對其他無故障線路的供電恢復進行支持。

其次，在環狀電網結構中，上述基于重合器與電壓時間型分段器配合的電網饋線故障自動化定位與隔離系統，其對故障段電網線路的具體定位與隔離操作過程則如下圖2所示。該圖中，C段線路為電網線路的故障點，該段線路在發生永久性故障后，上圖2中的重合器A會根據電網線路的電壓變化進行第一次跳閘動作，然后通過聯絡開關E對電壓時間型分段器及其有關裝置進行激活，并在故障線路段的左線電壓失去后，使各分段器同時進行斷開動作，并在事故發生15s后，通過重合器A的先重合實現，在第一時限（一般是7s）后進行分段器開關B閉合實現，以對b段線路的供電運行進行恢復，在第二時限后進行分段器開關C自動閉合，由于分段器開關C閉合后，其線路段的永久性故障導致該線路電壓再次失去，而重合器A則會進行再次跳閘動作，促使各分段器的開關進行斷開動作，同一時間對分段器開關C的斷開狀態形成閉鎖保護;同理，在重合器A進行首次跳閘動作45s 后，上圖2中所示電網線路中的聯絡開關E會自動進行合閘，同時其線路d右側供電開始，并在電壓時間型分段器的配合下最終對分段器開關D的斷開狀態形成閉鎖保護。在完成上述自動化操作與控制后，該電網線路中聯絡開關的右側重合器會首次進行重合，而各分段器開關在依次的時限后進行閉合，至除故障段線路外的其他線路供電完成為止，以實現對電網故障線路的有效隔離，同時對其他非故障線路的供電運行進行支持。

3、仿真研究與結論分析

根據上述電網饋線故障自動化定位與隔離系統設計方案，為對其在電網饋線故障自動化處理中的應用可行性進行驗證，本文還專門根據上述輻射狀電網故障段自動化隔離方案內容，通過建立相應的仿真實驗模型，并進行仿真實驗參數合理設置情況下開展仿真實驗和研究，結果顯示實驗過程中由于分段器C的斷開狀態被鎖定，其在上述輻射狀電網線路C段發生永久性故障下，對故障線路段實現了有效隔離，同時對其他無故障線路的供電進行有效支持和恢復，具有較好的作用和效果，能夠在電網線路故障自動化定位與隔離中進行設計和應用。如下圖3所示，即為根據上述輻射狀電網故障段隔離方案所構建的仿真實驗模型示意圖。

4、結束語

總之，對重合閘在配電網自動化中的應用研究，有利于促進其在配電網自動化建設中有效設計和運用，促進配電網自動化水平不斷提升，進而推動我國智能電網建設與發展，具有十分積極的作用和意義。