淺析繼電保護(hù)與配電自動(dòng)化配合的故障處理措施

鄔溢生

(廣州番禺供電局,廣州番禺 511400)

淺析繼電保護(hù)與配電自動(dòng)化配合的故障處理措施

鄔溢生

(廣州番禺供電局,廣州番禺 511400)

本文將從配電網(wǎng)的多級(jí)配合、多級(jí)級(jí)差保護(hù)與集中式故障處理的協(xié)調(diào)配合和多級(jí)級(jí)差保護(hù)與電壓時(shí)間型饋線(xiàn)自動(dòng)化的配合三個(gè)方面來(lái)探討繼電保護(hù)與配電自動(dòng)化配合的故障處理措施。

繼電保護(hù) 配電自動(dòng)化 配電 故障處理

國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)電力需求提出了越來(lái)越高的需求，即是電網(wǎng)智能化的客觀要求；而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，為電網(wǎng)的智能化提供了技術(shù)支撐，兩者共同作用推進(jìn)了電網(wǎng)的智能化發(fā)展。而配電自動(dòng)化是電網(wǎng)智能化的重要標(biāo)志之一，也是智能電網(wǎng)的重要組成部分，其能有效保證安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效的供電。而要實(shí)現(xiàn)好配電自動(dòng)化，關(guān)鍵是要科學(xué)地處理配電網(wǎng)的各種故障。對(duì)此，很多學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究工作，也給出了不少有效處理措施；在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，不少企業(yè)也積極探索切實(shí)可行的方法，比如利用斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)等作為饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)的方法，然而這些方法都在某種程度上存在著不足之處，需要不斷改進(jìn)。通過(guò)大量的事實(shí)觀察和分析，要從根本上解決配電網(wǎng)故障，需要進(jìn)行配電網(wǎng)開(kāi)關(guān)之間的保護(hù)和配電自動(dòng)化系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)配合。本文將首先對(duì)配電網(wǎng)中的故障進(jìn)行分析，然后在此基礎(chǔ)上探討繼電保護(hù)與配電自動(dòng)化配合的配電網(wǎng)故障處理措施，以期能夠?yàn)榕潆娋W(wǎng)故障的快速處理提供參考。

1 配電網(wǎng)故障分析

配電網(wǎng)故障是電力系統(tǒng)十分常見(jiàn)現(xiàn)象之一，處理好配電網(wǎng)故障也是配電自動(dòng)化的最為重要的內(nèi)容之一。在實(shí)際的配電網(wǎng)故障的處理過(guò)程中，有些企業(yè)利用斷路器來(lái)取代饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)，目的是當(dāng)故障一旦發(fā)生，能夠使距離故障點(diǎn)上游故障區(qū)域最近的斷路器立即跳閘，從而將故障電流切斷，避免造成整條線(xiàn)路的故障跳閘。但是故障發(fā)生時(shí)的情況并不是所預(yù)想的那樣，由于經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各級(jí)開(kāi)關(guān)的保護(hù)配合的問(wèn)題，從而導(dǎo)致越級(jí)或者多級(jí)跳閘現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)也會(huì)使得故障的性質(zhì)難以判斷，是永久性故障還是瞬時(shí)性故障，從而難以針對(duì)性地選擇和運(yùn)用故障處理的有效措施。有些企業(yè)為了解決這一問(wèn)題，直接使用負(fù)荷開(kāi)關(guān)來(lái)代替饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)。這樣一來(lái)，多級(jí)跳閘和越級(jí)跳閘的現(xiàn)象確實(shí)得到了暫時(shí)地解決，同時(shí)也能夠有效地進(jìn)行故障性質(zhì)的判斷，但是這種方式依然存在不足之處，即不論在配電網(wǎng)哪一處發(fā)生故障，都會(huì)造成整條線(xiàn)路的停電，給用戶(hù)的持續(xù)性用電造成嚴(yán)重影響。

目前，配電網(wǎng)的饋線(xiàn)主干線(xiàn)逐步實(shí)現(xiàn)電纜化，絕緣性大幅度提高，發(fā)生于主干線(xiàn)的故障明顯減少，而用戶(hù)支線(xiàn)成為發(fā)生故障的重點(diǎn)區(qū)域。鑒于這種情況，不少供電企業(yè)將具備單相接地跳閘功能和具有過(guò)電流儲(chǔ)能的跳閘功能的故障自動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)配置在用戶(hù)支線(xiàn)入口處，以便能夠自動(dòng)隔離用戶(hù)支線(xiàn)的故障，進(jìn)而避免影響到整條配電線(xiàn)路；這樣做除具有上述優(yōu)點(diǎn)之外，還具有能夠明確事故責(zé)任的分界點(diǎn)。

2 繼電保護(hù)與配電自動(dòng)化配合的配電網(wǎng)故障處理措施

2.1 配電網(wǎng)的多級(jí)保護(hù)配合

目前，很多配電線(xiàn)路存在著供電半徑相對(duì)較長(zhǎng)、分段數(shù)量較少的情況，這使得當(dāng)線(xiàn)路故障發(fā)生時(shí)，各個(gè)分段點(diǎn)的電流值有很明顯的差別。而這樣一來(lái)，我們就可以通過(guò)延時(shí)級(jí)差和電流定值來(lái)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的多級(jí)保護(hù)配合，以便能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，采取有效的措施進(jìn)行處理。如果配電線(xiàn)路的供電半徑相對(duì)較短，分段數(shù)量相對(duì)較多，那當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，各個(gè)分段點(diǎn)的電流值不會(huì)有明顯的差別，這時(shí)電流值就很難分級(jí)設(shè)定。對(duì)此，要想高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)級(jí)差配合，需要另外采取保護(hù)動(dòng)作延時(shí)來(lái)配合，才能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，并有效隔離故障，高效處理故障。

(1)兩級(jí)級(jí)差保護(hù)配合的利用。多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合是通過(guò)設(shè)置10kV饋線(xiàn)開(kāi)關(guān)和10kV出線(xiàn)開(kāi)關(guān)不同的保護(hù)動(dòng)作延遲時(shí)間，從而對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)配合的。根據(jù)實(shí)際觀運(yùn)行數(shù)據(jù)，為了有效降低短路電流的影響，有不少變電站利用低壓側(cè)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。另外，為了降低上級(jí)保護(hù)定值的影響，在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行兩級(jí)級(jí)差保護(hù)延時(shí)配合的設(shè)置。

(2)三級(jí)級(jí)差保護(hù)配合的利用。開(kāi)關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善以及永磁操動(dòng)技術(shù)和無(wú)觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間大幅度縮短。在能夠?qū)ε潆娋W(wǎng)故障進(jìn)行有效處理的方法中，三級(jí)級(jí)差的保護(hù)配合是一種非常切實(shí)有效的方法；這種方法主要依靠永磁操動(dòng)技術(shù)和無(wú)觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用，來(lái)進(jìn)行保護(hù)的配合。

2.2 多級(jí)級(jí)差保護(hù)與集中式故障處理的協(xié)調(diào)配合

針對(duì)故障發(fā)生的不同位置以及線(xiàn)路類(lèi)型的差別，所采取的處理方式也要有所區(qū)別，下面分三種情況對(duì)此進(jìn)行論述。

(1)架空饋線(xiàn)故障的處理。如果主干線(xiàn)全部是架空線(xiàn)路，這時(shí)采取集中式故障處理方式，要遵循以下幾個(gè)步驟：首先當(dāng)架空線(xiàn)路發(fā)生故障后，位于變電站出線(xiàn)處的斷路器開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)跳閘，以切斷故障電流；然后經(jīng)過(guò)0.5s的保護(hù)延遲，如果自動(dòng)重合能夠成功，則說(shuō)明這是瞬時(shí)性的故障；如果自動(dòng)重合失敗，則說(shuō)明是永久性故障；接著主站將配電終端所有的開(kāi)關(guān)故障信息進(jìn)行收集、整理和分析，進(jìn)而判斷故障發(fā)生區(qū)域；最后區(qū)分故障性質(zhì)采取有效措施進(jìn)行處理：如果是瞬時(shí)性故障，只需要將瞬時(shí)性故障處理的相關(guān)信息記錄到相應(yīng)文件中；如果是永久性故障，就需要對(duì)故障區(qū)域內(nèi)兩側(cè)的開(kāi)關(guān)進(jìn)行分閘控制，隔離故障區(qū)域。同時(shí)合上其他的斷路器開(kāi)關(guān)和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，使整個(gè)供電系統(tǒng)恢復(fù)運(yùn)行，并將相應(yīng)信息記錄到永久性故障處理信息資料中。

(2)電纜饋線(xiàn)故障的處理。如果主干線(xiàn)全部是電纜線(xiàn)路，這時(shí)采取集中式故障處理方式，要遵循以下幾個(gè)步驟：首先當(dāng)故障發(fā)生后，就可以迅速判定故障是永久性的，而位于變電站出口處的斷路器開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)跳閘，來(lái)切斷故障電流。然后，主站將配電終端所有的開(kāi)關(guān)故障信息進(jìn)行收集、整理和分析，進(jìn)而判斷故障發(fā)生區(qū)域。最后對(duì)故障區(qū)域兩側(cè)的開(kāi)關(guān)進(jìn)行分閘控制，隔離故障區(qū)域，并對(duì)其他正常的斷路器開(kāi)關(guān)和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的發(fā)出合閘控制，以便恢復(fù)整個(gè)區(qū)域的電力供應(yīng)，并將相應(yīng)信息記錄到永久性故障處理信息資料中。

(3)用戶(hù)支線(xiàn)故障的處理。如果故障并不是發(fā)生在主干線(xiàn)上，而是發(fā)生在用戶(hù)分支線(xiàn)路上，這時(shí)采取集中式故障處理方式，要遵循的步驟有：首先用戶(hù)支線(xiàn)的斷路器開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)跳閘，從而切斷故障電流。如果發(fā)生故障后進(jìn)行自動(dòng)跳閘的斷路器開(kāi)關(guān)所在的用戶(hù)支線(xiàn)為架空線(xiàn)路，那需要快速控制對(duì)重合閘的開(kāi)放，如果經(jīng)過(guò)0.5s延時(shí)，故障斷路器開(kāi)關(guān)能夠自動(dòng)重合成功，這就說(shuō)明這次故障是瞬時(shí)性的；如果不能成功重合，則為永久性故障；而當(dāng)發(fā)生故障的用戶(hù)支線(xiàn)為電纜線(xiàn)路，就可以直接判定故障類(lèi)型為永久性故障，無(wú)需進(jìn)行斷路器開(kāi)關(guān)的重合。

2.3 多級(jí)級(jí)差保護(hù)與電壓時(shí)間型饋線(xiàn)自動(dòng)化的配合

電壓時(shí)間型饋線(xiàn)自動(dòng)化是在重合器和電壓時(shí)間分段器的相互配合、相互作用下，實(shí)現(xiàn)故障隔離，恢復(fù)整個(gè)區(qū)域的正常供電，從而有效提高了配電網(wǎng)的可靠性、高效性。當(dāng)然這種方式存在一定的不足，即當(dāng)分支發(fā)生故障后，也會(huì)使變電站出線(xiàn)的斷路器開(kāi)關(guān)發(fā)生跳閘，進(jìn)而引發(fā)全線(xiàn)路短暫停電。而進(jìn)行兩級(jí)級(jí)差保護(hù)與電壓時(shí)間型饋線(xiàn)自動(dòng)化配合，能夠有效解決這一問(wèn)題。而要實(shí)現(xiàn)二者的配置需要遵循以下原則。

(1)用重合器作為變電站10kV出線(xiàn)開(kāi)關(guān)，并且設(shè)置200～250ms保護(hù)動(dòng)作延時(shí)。(2)用電壓時(shí)間型分段器作為主干線(xiàn)開(kāi)關(guān)。(3)用斷路器作為用戶(hù)開(kāi)關(guān)和支線(xiàn)開(kāi)關(guān)，將保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間設(shè)定為0s，并設(shè)置0.5s延時(shí)快速一次重合閘。

進(jìn)行上述配置后，如果故障發(fā)生在主干線(xiàn)上，那么按照常規(guī)電壓時(shí)間型饋線(xiàn)自動(dòng)化處理的步驟來(lái)進(jìn)行處理；如果故障發(fā)生在用戶(hù)側(cè)或者支線(xiàn)上，那么相應(yīng)的斷路器開(kāi)關(guān)就會(huì)自動(dòng)跳閘，并在0.5s的保護(hù)延時(shí)后，斷路器開(kāi)關(guān)進(jìn)行自動(dòng)重合，如果重合成功則為瞬時(shí)性故障，這時(shí)恢復(fù)電力供應(yīng)；如果重合不成功，就是永久性故障，就需要進(jìn)行故障區(qū)域隔離。由此可見(jiàn)，在兩級(jí)級(jí)差保護(hù)和電壓時(shí)間型饋線(xiàn)自動(dòng)化配合方式下，當(dāng)用戶(hù)或分支發(fā)生故障后，不會(huì)導(dǎo)致全線(xiàn)停電，這在很大程度上有效降低了故障對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)的影響，將故障危害控制在最小范圍，從而提高了電力供應(yīng)的可靠性。

上述對(duì)多級(jí)級(jí)差保護(hù)下的集中式故障處理方式和多級(jí)級(jí)差保護(hù)與電壓時(shí)間型饋線(xiàn)自動(dòng)化的配合方式進(jìn)行了分析闡述，事實(shí)上是以?xún)杉?jí)級(jí)差保護(hù)裝置為例進(jìn)行的，除此之外，還有三級(jí)級(jí)差保護(hù)配合裝置。相比之下，三級(jí)級(jí)差保護(hù)裝置在配置方面更為復(fù)雜一些，但是其處理步驟同兩級(jí)級(jí)差保護(hù)基本相同，限于篇幅所限，沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)地探討。

3 結(jié)語(yǔ)

配電網(wǎng)的發(fā)展同國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們的日常生活有著密切的聯(lián)系，因此保證電力供應(yīng)的安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效應(yīng)當(dāng)引起各方的重視。尤其是在配電網(wǎng)中繼電保護(hù)和配電自動(dòng)化方面，要采取相應(yīng)的措施來(lái)及時(shí)準(zhǔn)確的定位故障區(qū)域，確定故障類(lèi)型，通過(guò)合理的方式來(lái)進(jìn)行處理。為此供電企業(yè)要推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，提高配電網(wǎng)的高效運(yùn)行水平，保證我國(guó)電力系統(tǒng)的良好運(yùn)行，促進(jìn)電力企業(yè)的健康穩(wěn)定高效地發(fā)展。

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