浅析继电保护与配电自动化配合的故障处理措施

邬溢生

(广州番禺供电局,广州番禺 511400)

浅析继电保护与配电自动化配合的故障处理措施

邬溢生

(广州番禺供电局,广州番禺 511400)

本文将从配电网的多级配合、多级级差保护与集中式故障处理的协调配合和多级级差保护与电压时间型馈线自动化的配合三个方面来探讨继电保护与配电自动化配合的故障处理措施。

继电保护 配电自动化 配电 故障处理

国民经济的快速发展，对电力需求提出了越来越高的需求，即是电网智能化的客观要求；而随着科学技术的不断创新发展，为电网的智能化提供了技术支撑，两者共同作用推进了电网的智能化发展。而配电自动化是电网智能化的重要标志之一，也是智能电网的重要组成部分，其能有效保证安全、可靠、经济、高效的供电。而要实现好配电自动化，关键是要科学地处理配电网的各种故障。对此，很多学者已经进行了大量的研究工作，也给出了不少有效处理措施；在实际的应用过程中，不少企业也积极探索切实可行的方法，比如利用断路器、负荷开关等作为馈线开关的方法，然而这些方法都在某种程度上存在着不足之处，需要不断改进。通过大量的事实观察和分析，要从根本上解决配电网故障，需要进行配电网开关之间的保护和配电自动化系统间的协调配合。本文将首先对配电网中的故障进行分析，然后在此基础上探讨继电保护与配电自动化配合的配电网故障处理措施，以期能够为配电网故障的快速处理提供参考。

1 配电网故障分析

配电网故障是电力系统十分常见现象之一，处理好配电网故障也是配电自动化的最为重要的内容之一。在实际的配电网故障的处理过程中，有些企业利用断路器来取代馈线开关，目的是当故障一旦发生，能够使距离故障点上游故障区域最近的断路器立即跳闸，从而将故障电流切断，避免造成整条线路的故障跳闸。但是故障发生时的情况并不是所预想的那样，由于经常会出现各级开关的保护配合的问题，从而导致越级或者多级跳闸现象的发生，同时也会使得故障的性质难以判断，是永久性故障还是瞬时性故障，从而难以针对性地选择和运用故障处理的有效措施。有些企业为了解决这一问题，直接使用负荷开关来代替馈线开关。这样一来，多级跳闸和越级跳闸的现象确实得到了暂时地解决，同时也能够有效地进行故障性质的判断，但是这种方式依然存在不足之处，即不论在配电网哪一处发生故障，都会造成整条线路的停电，给用户的持续性用电造成严重影响。

目前，配电网的馈线主干线逐步实现电缆化，绝缘性大幅度提高，发生于主干线的故障明显减少，而用户支线成为发生故障的重点区域。鉴于这种情况，不少供电企业将具备单相接地跳闸功能和具有过电流储能的跳闸功能的故障自动隔离开关配置在用户支线入口处，以便能够自动隔离用户支线的故障，进而避免影响到整条配电线路；这样做除具有上述优点之外，还具有能够明确事故责任的分界点。

2 继电保护与配电自动化配合的配电网故障处理措施

2.1 配电网的多级保护配合

目前，很多配电线路存在着供电半径相对较长、分段数量较少的情况，这使得当线路故障发生时，各个分段点的电流值有很明显的差别。而这样一来，我们就可以通过延时级差和电流定值来实现配电网的多级保护配合，以便能够及时发现故障点，采取有效的措施进行处理。如果配电线路的供电半径相对较短，分段数量相对较多，那当故障发生时，各个分段点的电流值不会有明显的差别，这时电流值就很难分级设定。对此，要想高质量地实现级差配合，需要另外采取保护动作延时来配合，才能准确发现故障点，并有效隔离故障，高效处理故障。

(1)两级级差保护配合的利用。多级级差保护配合是通过设置10kV馈线开关和10kV出线开关不同的保护动作延迟时间，从而对配电网进行保护配合的。根据实际观运行数据，为了有效降低短路电流的影响，有不少变电站利用低压侧开关来实现过流保护。另外，为了降低上级保护定值的影响，在短时间内进行两级级差保护延时配合的设置。

(2)三级级差保护配合的利用。开关技术的不断发展和完善以及永磁操动技术和无触点驱动技术的广泛应用，使得保护的动作时间大幅度缩短。在能够对配电网故障进行有效处理的方法中，三级级差的保护配合是一种非常切实有效的方法；这种方法主要依靠永磁操动技术和无触点驱动技术的应用，来进行保护的配合。

2.2 多级级差保护与集中式故障处理的协调配合

针对故障发生的不同位置以及线路类型的差别，所采取的处理方式也要有所区别，下面分三种情况对此进行论述。

(1)架空馈线故障的处理。如果主干线全部是架空线路，这时采取集中式故障处理方式，要遵循以下几个步骤：首先当架空线路发生故障后，位于变电站出线处的断路器开关会自动跳闸，以切断故障电流；然后经过0.5s的保护延迟，如果自动重合能够成功，则说明这是瞬时性的故障；如果自动重合失败，则说明是永久性故障；接着主站将配电终端所有的开关故障信息进行收集、整理和分析，进而判断故障发生区域；最后区分故障性质采取有效措施进行处理：如果是瞬时性故障，只需要将瞬时性故障处理的相关信息记录到相应文件中；如果是永久性故障，就需要对故障区域内两侧的开关进行分闸控制，隔离故障区域。同时合上其他的断路器开关和联络开关，使整个供电系统恢复运行，并将相应信息记录到永久性故障处理信息资料中。

(2)电缆馈线故障的处理。如果主干线全部是电缆线路，这时采取集中式故障处理方式，要遵循以下几个步骤：首先当故障发生后，就可以迅速判定故障是永久性的，而位于变电站出口处的断路器开关会自动跳闸，来切断故障电流。然后，主站将配电终端所有的开关故障信息进行收集、整理和分析，进而判断故障发生区域。最后对故障区域两侧的开关进行分闸控制，隔离故障区域，并对其他正常的断路器开关和联络开关的发出合闸控制，以便恢复整个区域的电力供应，并将相应信息记录到永久性故障处理信息资料中。

(3)用户支线故障的处理。如果故障并不是发生在主干线上，而是发生在用户分支线路上，这时采取集中式故障处理方式，要遵循的步骤有：首先用户支线的断路器开关会自动跳闸，从而切断故障电流。如果发生故障后进行自动跳闸的断路器开关所在的用户支线为架空线路，那需要快速控制对重合闸的开放，如果经过0.5s延时，故障断路器开关能够自动重合成功，这就说明这次故障是瞬时性的；如果不能成功重合，则为永久性故障；而当发生故障的用户支线为电缆线路，就可以直接判定故障类型为永久性故障，无需进行断路器开关的重合。

2.3 多级级差保护与电压时间型馈线自动化的配合

电压时间型馈线自动化是在重合器和电压时间分段器的相互配合、相互作用下，实现故障隔离，恢复整个区域的正常供电，从而有效提高了配电网的可靠性、高效性。当然这种方式存在一定的不足，即当分支发生故障后，也会使变电站出线的断路器开关发生跳闸，进而引发全线路短暂停电。而进行两级级差保护与电压时间型馈线自动化配合，能够有效解决这一问题。而要实现二者的配置需要遵循以下原则。

(1)用重合器作为变电站10kV出线开关，并且设置200～250ms保护动作延时。(2)用电压时间型分段器作为主干线开关。(3)用断路器作为用户开关和支线开关，将保护动作延时时间设定为0s，并设置0.5s延时快速一次重合闸。

进行上述配置后，如果故障发生在主干线上，那么按照常规电压时间型馈线自动化处理的步骤来进行处理；如果故障发生在用户侧或者支线上，那么相应的断路器开关就会自动跳闸，并在0.5s的保护延时后，断路器开关进行自动重合，如果重合成功则为瞬时性故障，这时恢复电力供应；如果重合不成功，就是永久性故障，就需要进行故障区域隔离。由此可见，在两级级差保护和电压时间型馈线自动化配合方式下，当用户或分支发生故障后，不会导致全线停电，这在很大程度上有效降低了故障对整个配电网的影响，将故障危害控制在最小范围，从而提高了电力供应的可靠性。

上述对多级级差保护下的集中式故障处理方式和多级级差保护与电压时间型馈线自动化的配合方式进行了分析阐述，事实上是以两级级差保护装置为例进行的，除此之外，还有三级级差保护配合装置。相比之下，三级级差保护装置在配置方面更为复杂一些，但是其处理步骤同两级级差保护基本相同，限于篇幅所限，没有对其进行详细地探讨。

3 结语

配电网的发展同国民经济的发展和人们的日常生活有着密切的联系，因此保证电力供应的安全可靠、经济高效应当引起各方的重视。尤其是在配电网中继电保护和配电自动化方面，要采取相应的措施来及时准确的定位故障区域，确定故障类型，通过合理的方式来进行处理。为此供电企业要推进技术创新，提高配电网的高效运行水平，保证我国电力系统的良好运行，促进电力企业的健康稳定高效地发展。

[1]刘健,倪建立,杜字．配电网故障区段判断和隔离的统一矩阵算法[J].电力系统自动化,1999(1).

[2]杜新伟,刘涤尘,袁荣湘,等．基于高级Petri网的继电保护建模方案研究[J].电力自动化设备,2008(2).

[3]陈堂,赵祖康,陈星莺,等.配电系统及其自动化技术[M].北京:中国电力出版社,2002.

[4]刘健,张志华,张小庆,等.继电保护与配电自动化配合的配电网故障处理[J].电力系统保护与控制,2011(16).

[5]秦臻,余文波.简析继电保护与配电自动化配合的配电网故障及其解决方法探究[J].城市建设理论研究,2012(14).