基于繼電保護與配電自動化配合的配電網故障處理

吳曉靜，張增亮

（河南理工大學鶴壁工程技術學院，河南鶴壁，458000）

0 引言

在電網運行過程中，其自身的穩定性及可靠性在很大程度上是由配電自動化所決定的，同時配電自動化也是保障電網安全的一大保障舉措。現階段，我國在開展電力生產工作中，因許多因素都會給電力生產帶來或多或少地影響，這也使電網安全問題時有發生，例如因開關未緊密、合理配合而出現多級跳閘問題，從而嚴重降低了用戶的用電效率。對于該問題，相關人員在開展后期電力實踐時，便需要大力推行和普及繼電保護措施，并對配電自動化配合予以不斷完善，全面保障用電客戶的用電安全。

1 簡述我國配電保護及配電自動化

在我國電網自動化領域發展中，通過對技術先進、質量優良的配電自動化設備進行引進與應用，并借助于通信網絡，以便于電網管理人員能夠實時掌握配網情況，了解電力網絡中不同電子元件的實際運行工況，以確保在出現電力故障之前，便可對故障隱患進行及時消除，從而真正做到未雨綢繆，在此過程中，配網供電自動化水平也必將得到不斷提高，真正實現對故障段的自動化隔離，而不會因故障段維修而影響到非故障段的正常供電。在對綜合自動化配電系統運行方案進行選擇時，需要確保該方案的合理性、科學性，能夠和當地的配電條件相適應，通過在配電自動化工作中運用相應的監控配套設施，以確保電網運行狀態得到優化的同時，使配電設備、用電負荷、開關動作次數、潮流動向等信息得到全面、實時的采集，通過網絡化管理，對配電方案進行擬定優化，以此確保配網的供電可靠性得到最大限度地提高。對于配電網絡來說，其系統運行質量將會對電力系統供電安全產生巨大影響，而采取繼電保護措施，則可實時檢測電力系統中可能出現的故障隱患和異常情況，并針對故障類型及表現來發出不同的報警信號，更重要的是能對故障點進行自動化隔離，防止故障進一步惡化給電力系統造成更大的損害。

2 配電系統中多級級差保護及三級級差保護的實施可行性分析

在配電網絡中，需要研究多級級差保護配合是否具備可行性，考慮到農村在鋪設配電線路過程中普遍存在線路長、分段少等比較明顯的特點，所以如果配電線中的某一段發生線路故障，便極易造成位于故障點之前的開關短路，因此需要將延時級差和電力定值進行協調配合，以便于通過多級保護方式來確保配電網運行安全，進而真正高效、及時的排查和消除配電網運行故障。在城市中，由于其配電網線路有著很多分段數，這便使電力人員利用開關來控制電流定值的難度大大增加，因此當城市中的配電線路出現故障時，通常要采取保護動作延時時間級差配合方式來實施保護，并具有選擇性的處理各類配電網的運行故障。對于多級級差保護配合方式而言，這種方式是借助于變電站10kV出線開關以及饋線開關來對相應的保護動作延長時間進行合理設置，以此達到保護配合目的。當前，越來越多的變電站考慮到跳閘時線路發生短路會給電力系統的正常運行帶來巨大危害，為了解決這一問題，按照0.5s的標準值將變壓器的低壓側電流保護動作時間進行最小值設置，同時采取多級級差保護來實施延時配合，這樣便既可達到保護配合目的，而且也不會對上級電網整定產生影響。除了要對多級級差保護的自動化配合進行可行性研究以外，三級級差保護配合方式在許多情況下也會使用，因此對該種方式的可行性也要進行相應的研究，科技的飛速發展，使得各種電子開關類產品變得越來越多，無觸點驅動、永磁操作機構等都逐漸會在電路保護中得到應用，并且將取得非常理想的應用效果。以電路的長遠運營前景而言，三級級差保護配合必將是電力故障排查與消除的重要技術手段。

3 基于繼電保護與配電自動化配合的配電網故障處理方法研究

3.1 兩級級差自動化配合及保護方法

配電管理人員在對線路開關進行選擇過程中，無論是用戶開關，還是出線開關乃至支線開關，都要優先選擇斷路裝置。而在主干線中，選擇的開關則以負荷開關為主，對于斷路保護動作，則可利用變壓設備出線斷路裝置來執行，該動作的動作執行時間可控制在200ms至250ms。對于支線開關以及用戶開關來說，其對保護延時動作的執行時間極少，幾乎可以忽略不計。利用這種方式主要有三大優勢，首先，如果發生支線故障或用戶線路故障，則開關會立即執行跳閘動作，以此確保故障不會影響到線路的正常運行，并且也能避免總線路斷電。其次，配電網的運行得以更加高效，這是因為多級跳閘與越級跳閘現象得到了有效杜絕，故障信息的收集更加快速、故障位置判斷也變得更加準確。而且，開關操作及故障分析也都因兩級級差的相互配合與保護而變得更加簡單，故障處理效率得到了極大提高。最后，供電系統的電能生產成本得到了有效節約，這是因為電力企業不需要投入大量資金來對供電系統進行維護，從而為企業創造了更多的經濟效益。

3.2 多級級差自動化配合及保護方法

對于多級極差保護配合方式來說，該方式需要按照配電工作需要，針對10kV饋線開關和出線開關來設置對應的延時時間，以便于執行保護動作，確保配電網得到良好的保護與配合。一般而言，一些變電站考慮到短路電流會對配電系統造成一定影響，因此針對低壓側開關實施過流保護措施。并且，因上級保護定值的高低也會產生較大影響，所以需要盡可能地縮短設置時間來完成多級極差保護延時配合。當前，變電站在采用饋線斷路裝置開關時，需要將機械動作時間控制在30ms至40ms之間，并將熄弧時間保持在10ms左右，而保護響應時間則應以30ms為宜，這樣饋線開關在執行延時保護動作時，便可做到對故障電流的快速切斷。當開關中安裝有熔斷器或斷路器時，如果磁涌流較少，便要對電流值進行適當的加大，以使故障時間盡可能地縮短。不過，如果線路出現瞬時性故障，便不適宜采用多級極差配合方法來進行解決。

3.3 針對故障類型采取集中處理方法

對于某些故障來說，為了提高故障處理針對性，還可采用集中式處理方法，這種處理方法和主干線線路的故障處理方法存在一些差異。例如，當主干線類型采用架空饋線時，故障處理人員在進行集中式故障處理時需要按照以下流程來實施：首先，如果故障位置位于饋線內部，則需及時隔離故障電流。其次，經過0.5s的延時以后，斷路裝置會執行重合動作來判定故障類型，當重合動作順利完成時，故障類型便是瞬時性故障，如果重合動作的執行并不順利，便可確定故障類型為永久性故障。再次，線路故障發生以后，配電網終端能夠對故障信息進行自動收集，然后由主站對這些故障信息進行接收后分析數據，這樣便可確定故障位置和故障類型。最后，當斷路裝置確定故障屬于瞬時性故障時，主站會對故障數據進行錄入，以便于再次出現該類故障時能夠有充足的數據支持來進行處理和維修。當斷路裝置確定故障屬于永久性故障時，維修人員便要控制故障點周圍的開關分閘，以便于隔絕正常線路和故障線路，同時變電站還會下達指令要求斷路器開關和聯絡開關合閘，以此確保其他正常區域正常供電。待故障處理完畢以后，維修人員便會將故障相關信息，如故障位置、故障類型、處理方法等均會永久性的存儲到系統數據庫中，這樣當遇到類似故障時，維修人員便可快速調取這些數據來作為故障維修的依據，從而實現對類似故障的準確、快速維修，保障配電網的正常供電不受影響。

4 結語

在電力系統中，配電網的運行質量將對整個系統產生巨大影響，要想確保配電網能夠可靠、安全的運行，就必須要加強配電網運行故障的處理工作，結合故障處理實際需要，對相應的處理方法進行合理選擇，以此確保故障得到準確、及時的排除。在配電網故障處理工作中，通過繼電保護與配電自動化的緊密、高效配合，實現對配電網故障的處理與應對，能夠極大提高配電網的安全管控水平，有效避免配電網運行問題的發生，防止配電網故障的進一步惡化。對于電力人員來說，必須要加強配電網故障的處理研究，爭取為國家電力事業的持久發展做出更大貢獻。