重合闸在配电网自动化中的应用分析

孙显酉

摘 要：本文结合配电网自动化建设的故障处理与分段定位功能需求，针对当前配电网自动化建设中所采用的就地控制模式的局限性，提出一种基于重合闸的配电网故障区段定位设计方案，并通过仿真实验，对该方案在配电网自动化建设中的应用可行性进行验证，以参考。

关键词：重合闸;配电网;自动化;故障区段定位;研究

智能电网背景下，配电网自动化是其重要建设与发展方向之一，其中，配电网作为我国城乡地区广泛应用的供电电网之一，其能够直接与电网用户进行连接，对电网供电运行的可靠性与稳定性等，都有着十分重要的作用和影响。值得注意的是，由于配电网的网络连接拓扑结构较为复杂，其中存在着较多的网络节点与支路分布，导致配电网自动化建设中，对电网故障的测量以及信息获取难度均比较大，在进行电网故障检修与分段定位实现中存在着较大的困难。针对这一情况，根据配电网的供电运行特性，对其电网运行故障定位与处理有关功能进行研究，以促进我国配电网自动化建设的进一步提升，具有十分积极的作用和意义。

1、配电网故障区段的定位与隔离方法及问题分析

当前配电网自动化建设中，对电网故障段的自动定位与隔离控制方案主要以就地控制与远方控制为主，其中，远方控制在电网故障定位与隔离中的应用，其优势明显较就地控制显著。这是由于就地控制在电网故障定位与隔离应用中，其故障段上游开关能够故障情况下及时进行闭锁动作，而故障下游开关则不能进行相关动作，从而会导致联络开关合闸情况下的电网线路二次接入故障产生。但是，远方控制在电网故障段定位与隔离控制中，能够根据主站系统对电网线路运行情况的分析结果，进行相应的遥控分闸指令发出，在与FTU配合下及时并准确进行分闸，对故障段下游开关进行闭锁控制，同时进行最高供电优先级联络开关合闸选择，完成对电网故障段的有效定位与隔离基础上，对电网安全和稳定运行支持;此外，与就地控制相比，远方控制在电网故障段定位与隔离应用总，还能够利用远程主站系统与可视化界面的有效连接，帮助有关人员对电网运行情况进行实时监测和控制，其在故障处理与定位分析中更加方便、灵活，并且可靠性较高;最后，远方控制在电网故障段定位与隔离中应用，还能够通过对计算机等技术的综合运用，在较快的时间与速度下进行线上运行与线下管理数据的有效处理，为电网运行及故障监测与处理等提供可靠的数据支持，尤其是在我国智能电网建设的不断发展与推进过程中，远方控制模式中的主站系统在计算机技术与通迅技术、电气控制技术等技术支持下，能够对电网用户不断提高的配电自动化功能需求进行满足，其作用优势更为显著。但是，值得注意的是，这种基于重合器的电网馈线故障定位与处理控制方案在实际应用中，对远程通讯的依赖程度较高，且由于其通信系统的建设投资数额较大，在对供电可靠性要求较高、资金较为充足的电网建设项目中应用较多，而在电网自动化建设中推广应用局限性较为突出。因此，结合上述基于重合闸的配电网故障处理与定位方案应用局限性，进行新的控制方案设计与研究，以促进配电网自动化建设的不断发展和提升，具有十分突出的必要性。

2、基于重合闸的配电网故障处理与分段定位系统方案

针对上述基于重合闸的配电网馈线故障处理功能的局限性，为了实现电网运行中故障段的准确定位与隔离处理，本文提出一种基于重合闸和电压时间型分段器配合的配电网馈线故障自动化控制系统方案，以满足配电网馈线故障定位与处理功能需求。首先，采用重合闸与电压时间型分段器配合的配电网馈线自动化控制系统，其在进行辐射状结构的电网馈线故障段定位与隔离中，具体操作过程如下图1所示。其中，该图中c段为故障点，在c段故障发生后，其自动化控制系统根据对电网运行的监测数据，对重合器A发出跳闸指令，在重合器跳闸后，其供电线路的电压随之失去，同时分段器进行断开（即图1中的B、C、D均断开），完成对电网馈线故障段的隔离处理;然后，在故障发生15s后，上图1中的重合器A会首先进行重合，同时在第一个时限后（各时限间隔一般为7s），分段器B会进行闭合，电网线路供电达到b段，而第二个时限后分段器D进行闭合、第三个时限后分段器C则会进行闭合，并且在线路故障为永久性故障时，分段器C闭合的瞬间重合器A会进行再次跳闸动作，使该线路电压处于失去状态，同时该线路中的各分段器也会再次进行断开，同一时间分段器C则会在断开状态下完成闭锁命令。根据上述操作过程中，在上图1所示的方案中，如果重合器A进行再次跳闸动作后，其重合闸第二次重合会在5s后发生，并且在重合器重合时各分段器也会依次进行闭合动作，而分段器C则由于在断开状态下被锁定，从而会对故障线路段C进行隔离，同时对其他无故障线路的供电恢复进行支持。

其次，在环状电网结构中，上述基于重合器与电压时间型分段器配合的电网馈线故障自动化定位与隔离系统，其对故障段电网线路的具体定位与隔离操作过程则如下图2所示。该图中，C段线路为电网线路的故障点，该段线路在发生永久性故障后，上图2中的重合器A会根据电网线路的电压变化进行第一次跳闸动作，然后通过联络开关E对电压时间型分段器及其有关装置进行激活，并在故障线路段的左线电压失去后，使各分段器同时进行断开动作，并在事故发生15s后，通过重合器A的先重合实现，在第一时限（一般是7s）后进行分段器开关B闭合实现，以对b段线路的供电运行进行恢复，在第二时限后进行分段器开关C自动闭合，由于分段器开关C闭合后，其线路段的永久性故障导致该线路电压再次失去，而重合器A则会进行再次跳闸动作，促使各分段器的开关进行断开动作，同一时间对分段器开关C的断开状態形成闭锁保护;同理，在重合器A进行首次跳闸动作45s 后，上图2中所示电网线路中的联络开关E会自动进行合闸，同时其线路d右侧供电开始，并在电压时间型分段器的配合下最终对分段器开关D的断开状态形成闭锁保护。在完成上述自动化操作与控制后，该电网线路中联络开关的右侧重合器会首次进行重合，而各分段器开关在依次的时限后进行闭合，至除故障段线路外的其他线路供电完成为止，以实现对电网故障线路的有效隔离，同时对其他非故障线路的供电运行进行支持。

3、仿真研究与结论分析

根据上述电网馈线故障自动化定位与隔离系统设计方案，为对其在电网馈线故障自动化处理中的应用可行性进行验证，本文还专门根据上述辐射状电网故障段自动化隔离方案内容，通过建立相应的仿真实验模型，并进行仿真实验参数合理设置情况下开展仿真实验和研究，结果显示实验过程中由于分段器C的断开状态被锁定，其在上述辐射状电网线路C段发生永久性故障下，对故障线路段实现了有效隔离，同时对其他无故障线路的供电进行有效支持和恢复，具有较好的作用和效果，能够在电网线路故障自动化定位与隔离中进行设计和应用。如下图3所示，即为根据上述辐射状电网故障段隔离方案所构建的仿真实验模型示意图。

4、结束语

总之，对重合闸在配电网自动化中的应用研究，有利于促进其在配电网自动化建设中有效设计和运用，促进配电网自动化水平不断提升，进而推动我国智能电网建设与发展，具有十分积极的作用和意义。