浅述基于快速分闸的开关和智能控制器的故障隔离配网自动化方法

徐勤 徐舒妍

摘 要 随着人们生活水平的进步和社会科技的发展，人们对电力的需求越来越多。与此同时人们对用电安全的要求也逐步提升。本文就快速分闸的开关和智能控制器的故障隔离配网自动化方法进行研究，旨在得出最佳的故障隔离配网自动化方法，提升开关和智能控制器的快速切除和故障隔离效率，提高配网的供电可靠性。

关键词 开关;智能控制器;故障隔离;配网自动化

当前我国提出了建设智能电网及提升配网自动化覆盖率的要求，这些国家政策的发布有效推进了配电网自动化技术的创新应用。而故障隔离配网自动化方法就是其中一项。开关和智能控制器故障隔离配网一般由快速分断开关、智能控制器及电流电压传感器组成，通过合理的优化设置连接后可实现与变电站出线开关的动作时间配合，从而提升系统快速切除和故障隔离效率，是提高配电网供电稳定性的一个有效保障。

1故障隔离配网自动化方法提出的背景

配网是指配电网，是给城镇及乡村供电的载体，配网管理效率、运行情况的好坏直接关系到电力用户的生活舒适度，甚至关系到用户及家人的人身安全，对社会和人们来说具有重要意义。我国配电网建网初期，企业管理者更重视发电和输电效率，而忽视了配电和用电环节的建设。而几番城镇、乡村电网改造中也基本都是投入大量资金来升级、更换配电系统的硬件设施，配电网的自动化管理意识模糊，在自动化建设方面的投入很少，自动化建设长期处于起步阶段[1]。但是随着社会科技的进一步发展，越来越多的行业自动化应用效果显现出来。加之人们用电量的增加，使得人们对配网可靠性的要求越来越高。国家和企业也逐步提升了对配电网自动化建设的认知，开展大力提倡、建设配网自动化，以提升我国的供电质量。此时，越来越多的配电网自动化技术方案被提出来，用以提升供电的安全性和稳定性。本文研究的基于快速分闸的开关和智能控制器的故障隔离配网自动化方法就是其中的一种。因为这种方法正如一道防护墙一样，可以成功地将故障和供电用户隔离开，避免故障影响供电用户，所以本文将这种技术称为“配电防火墙”技术。

2“配电防火墙”技术方法

2.1 方法原理简介

配电网中经常会因为单个电力用户的范围内的问题引发整条供配电线路的停电问题，降低配电网供电的可靠性和稳定性，影响。例如10kV架空线路用户进线段或者用户进线开关内测发生故障，本来是单个电力用户的问题，但是一旦出现单个用户内部保护动作时限与变电站出线开关保护配合不当的问题，就会造成变电站出线开关保护掉闸。而这些故障问题不是短期问题，而是长期问题的话，就会引发其变电站出线开关重合失败，进而引发整条配电线路停电，进而给电力用户生活及供电公司声誉造成很大影响[2]。而“配电防火墙”技术应用的目的就是通过应用能很快检测并发现故障的职能控制器来迅速检测好发现故障，并在极短的时间内做出反应，利用快速分闸开关再变电站出线开关动作前完成故障的隔离、切断工作，避免本条线路上出线开关跳闸问题的出现，将故障用户的故障问题范围限制在极小的范围内，进而避免本线路上其他非故障用户的正常用电遭受影响，提高供电可靠率。

2.2 技术方案组成及完成的基础技术条件

“配电防火墙”技术方案的组成包括快速分闸开关、智能控制器及高精度电流、电压传感器等，下面我们将这些必备技术条件做一下介绍：

（1）快速分闸开关。按照上面介绍而言，快速分闸开关的作用是在配电网变电站出线开关传递故障问题前快速反应切除故障并实现隔离，进而避免故障问题的延伸。所以对快速分闸开关的隔离速度有一定的要求。当前配电网变电站的出线开关对应的故障判断反应时间一般是60毫秒到80毫秒间，所以要求快速切断开关的反应速度在60毫秒之下。而目前配电网中的很多弹簧操纵机构的户外架空线柱上开关或者弹簧操纵机构的环网箱的分闸反应时间大多在50到120毫秒间，加上分闸时间分散问题，这些开关都不能承担快速切除故障及隔离的能力。所以我们的技术方法中应用了一种新研究出来的永磁操动机构开关，这种开关的与普通开关的主要差别在于用电磁线圈代替弹簧来驱动开关的合、分闸，利用其形成的磁力来控制开关的状态。其中永磁机构具有组成较为简单、零部件少等特点，尤其是跟弹簧操作机构而言，仅有其零部件的十分之一，与此同时其动铁芯直接和开关动作端连接减少了其反应传动环节，有效保证了快速反应的时间。研究表明开关分闸时间不超过26ms。

（2）智能控制器。对智能控制器的要求不仅是要具备智能控制的作用，可以对故障进行智能准确的判断，并及时发出相应的信号传输到分闸开关上，令分闸开关做出反应。上面提到必须在60毫秒之内完成所有动作。而50赫兹系统一个整波传播过程至少需要20毫秒的时间，也就是按照传播算法，将信号发出传送给分闸开关，至少需要20毫秒，开关分闸时间用26毫秒的时间，就会耗时46毫秒，这样耗时太久。因此应用这种方法时需要设计在故障出现的首半波内就能算出故障并输出信号，并采用IGBT方式进行信号输出，保证判断及输出分闸信号时间不超过10毫秒。

（3）电流、电压传感器。智能控制器是根据系统内部输出的数据来做出具体的故障判断，要保证判断的准确性，就必须保证数据的精确性。因此必须保证电压、电流等传感器的精度符合采样数据的精度要求，因此本方案执行过程中应用非传统电磁式电流、电压互感器，消除传统电磁式、电压互感器的高频谐波分量问题，保证精度达到0.5级甚至更高级。

3结束语

总而言之，采用“配电防火墙”技术有利于避免单一用户电力故障引发的整条线路停电及故障问题。但是在实际配电网中应用此技术时，必须充分考虑线路的具体情况，选用符合要求的快速分闸开关、智能控制器及电流、电压传感器等，保证相关数据的准确性及判断、信号传输及分闸反应的速度，及时完成切除界内故障并隔离的目的。

参考文献

[1] 矯健.配网自动化在隔离配网故障中的应用探究[J].科技创新与应用，2016，（32）：214.

[2] 邓明.配网自动化在隔离配网故障及处理应用[J].通讯世界，2016，（19）：166-167.

作者简介

徐勤（1964-），男，浙江绍兴人;学历：本科，工程师，高级技师，现就职单位：国网浙江杭州市萧山区供电有限公司钱江供电所，研究方向：电气工程及其自动化。