配網(wǎng)自動化中故障處理問題的探討

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摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用電量也在大幅度增加。為了提高配電網(wǎng)供電可靠性和供電質(zhì)量，國家已經(jīng)投入大量資金在全國范圍內(nèi)進(jìn)行配電網(wǎng)改造并實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動化，而配電管理系統(tǒng)（DMS）和配電網(wǎng)故障處理是配網(wǎng)自動化中最主要的兩個任務(wù)。本文總結(jié)了現(xiàn)在的配網(wǎng)自動化的故障處理模式，并分析了在具有良好通信條件的配網(wǎng)自動化中采用配網(wǎng)系統(tǒng)保護(hù)實(shí)現(xiàn)故障處理功能可望成為配電網(wǎng)緊急控制的主流方向。

關(guān)鍵詞：配網(wǎng)自動化；故障；系統(tǒng)保護(hù)；問題

近年來，配網(wǎng)自動化得到了較快發(fā)展，其可有效提高整個配電系統(tǒng)的工作效率和管理水平。在配網(wǎng)自動化管理系統(tǒng)中，研發(fā)小電流接地故障識別系統(tǒng)具有重要的實(shí)用價值。在配網(wǎng)主站系統(tǒng)中，配網(wǎng)自動化技術(shù)占領(lǐng)了技術(shù)的制高點(diǎn)，其發(fā)展前景良好。雖然配網(wǎng)自動化技術(shù)是把雙刀劍，但只要科學(xué)合理使用該技術(shù)，可提高配網(wǎng)系統(tǒng)自動化管理水平。

一、饋線的典型供電結(jié)構(gòu)

目前，隨著電力配網(wǎng)自動化的發(fā)展，有許多輻射網(wǎng)正逐步向手拉手供電的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)改造。對于手拉手的線路結(jié)構(gòu)，也即閉環(huán)結(jié)構(gòu)、開環(huán)運(yùn)行是指：一條出線經(jīng)出線開關(guān)饋出后，經(jīng)若干分段開關(guān)分段，到聯(lián)絡(luò)開關(guān)；聯(lián)絡(luò)開關(guān)再經(jīng)若干分段開關(guān)，經(jīng)另一出線開關(guān)到另一段母線，所謂閉環(huán)結(jié)構(gòu)；正常情況下聯(lián)絡(luò)開關(guān)斷開運(yùn)行，所謂開環(huán)運(yùn)行。

二、基于重合器的饋線故障處理

如圖1所示，B為重合器，S為分段器，正常情況下B0斷開，處于開環(huán)運(yùn)行。線路短路電流由重合器切除，分段器只能關(guān)合短路電流，沒有切斷短路電流的能力。

圖1 應(yīng)用重合器的典型系統(tǒng)

1、重合器與過流脈沖計數(shù)型分段器配合

在這種模式中，每臺開關(guān)都預(yù)先設(shè)定好重合次數(shù)，當(dāng)開關(guān)的實(shí)際重合次數(shù)達(dá)到設(shè)定值并且開關(guān)處于分閘狀態(tài)時，則閉鎖自動合閘功能，將故障隔離。對于重合器還設(shè)有重合間隔時間t1，它是重合器每次分合操作的時間間隔；分段器的分合操作決定于線路電壓，開關(guān)失電即分閘，來電后則合閘。

對于圖2所示的配電網(wǎng)，B1和B2的重合次數(shù)設(shè)定為3次，B0設(shè)為2次，S1和S3設(shè)定為2次，S2和S4為1次。若F1處發(fā)生永久性故障，各開關(guān)的動作時序如圖2所示。

圖2 方法1開關(guān)動作時序圖

當(dāng)F1處發(fā)生短路故障時，B1先分閘切斷短路電流，使得S1，、S2相繼失壓分閘，同時B1，開始計時。計時到t1，B1第一次重合，S1得壓后也重合，并一記重合1次。因?yàn)槭怯谰眯怨收?，所以線路第二次出現(xiàn)故障電流。于是B1和S1進(jìn)行第二次分合操作，并記重合2次。因?yàn)榈谌纬霈F(xiàn)故障電流，B1和B2再進(jìn)行第三次分閘。對于S1，由于其處于分閘狀態(tài)，并且它的重合次數(shù)已達(dá)到一設(shè)定值2，符合閉鎖的條件，于是}l閉鎖合閘，從而將故障隔離。B1再次重合，恢復(fù)B1-S1段線路的供電。經(jīng)一段延時后，聯(lián)絡(luò)開關(guān)Bo重合，恢復(fù)S2-BO段線路的供電。

2、重合器與電壓- 時間型分段器配合

在這種模式中，每臺開關(guān)都設(shè)有延時合閘時間t3和電流檢測時間t2（此時間內(nèi)下級開關(guān)不合閘）。每臺開關(guān)在檢測到電壓信號后要延時t3才合閘；合閘后，開關(guān)在時間段t2內(nèi)檢測電流：若沒有檢測到故障電流信號，則表明故障不在其轄區(qū)；反之則說明故障在其轄區(qū)，開關(guān)置故障標(biāo)志，并在隨后的分閘之后閉鎖合閘功能，從而隔離故障，其中，該方法中開關(guān)配合需注意的是下級開關(guān)的延時合閘時間t3應(yīng)大于上級開關(guān)的電流檢測時間t2，保證在上級開關(guān)的電流檢測時間內(nèi)下級開關(guān)不會合閘。

如圖中若F1處發(fā)生永久性故障，各開關(guān)的動作時序如圖3所示。

圖3 方法2開關(guān)動作時序圖

在故障發(fā)生后，短路電流由B1切除，接著S1、S2失壓分閘，同時B1開始計時。計時到t3后B1第一次重合（此時S1檢測到電壓信號并延時t3合閘），然后進(jìn)行t2時間內(nèi)的電流檢測。發(fā)現(xiàn)該時間段內(nèi)無故障電流出現(xiàn)，表明故障不在其轄區(qū)內(nèi)。隨后S1重合，因?yàn)槌霈F(xiàn)故障電流，故S1置位故障標(biāo)志。隨即B1、S1第二次分閘，此時S1符合閉鎖條件而閉鎖合閘，將故障隔離。B1經(jīng)t3后第二次合閘，恢復(fù)B1—S1段線路的供電。經(jīng)一段延時后，聯(lián)絡(luò)開關(guān)B0重合，恢復(fù)S2—B0段線路的供電。

以上兩種方式都屬于重合器和分段器相配合的方式。這種基于重合器和分段器配合的饋線自動化系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、建設(shè)費(fèi)用低廉的優(yōu)點(diǎn)，而且不需要建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)，所有設(shè)備均是自備的，因此不存在電源問題。

3、重合器與電壓一時間型分段器配合

近年來，重合器的價格呈逐漸下降的趨勢，與分段器的價格差距不斷減小，這就為饋線自動化的實(shí)現(xiàn)提供了一種新的可能。我們可以用重合器來代替分段器，重合器和重合器的配合是通過它們的動作曲線時間差。這樣就可以做到在發(fā)生故障時，由距其最近的開關(guān)來切除，縮小了停電范圍和停電時間。

此外，配網(wǎng)中的故障大多為瞬時性故障，一次重合成功率為85%，二次可達(dá)90%左右。因此我們可以將重合器的重合次數(shù)整定為2次，提高重合成功率。

在圖1中，所有分段開關(guān)都用重合器代替，假如永久性故障發(fā)生在F1處，開關(guān)動作時序如圖4所示。

圖4 方法3開關(guān)動作時序圖

故障發(fā)生時，S1首先分閘切除故障，S2失壓而分閘。計時t1后S1重合到