继电保护与配电自动化配合的配电网故障处理分析

中国南方电网广西电网有限责任公司 李小伟 陶毅刚 张俊成 谭晓虹 崔志威 李镕耀

在现代社会经济和科学技术的快速发展下，配电自动化也获得了更广阔的发展空间。但是受电力系统运行复杂的影响，配电网运行的过程中会遇到一系列的故障问题，如一些电力企业会选择断路器作为基本的馈线开关，目的是在配电网出现故障而发生断路之后，能及时通过跳闸操作来阻断电流，在最大限度上减少断路对电力系统运行的不利影响。但从发展实际情况来看，一旦出现断电故障，线路开关保护会出现多级跳闸的现象，且这种跳闸会引发较高频率的断电问题。

1 继电保护与配电自动化发展概述

配电自动化。是在计算机技术、数据传输技术、控制技术基础上所打造出的信息管理系统，其借助先进的设备和完善的网络监督控制体系能够对电网运行实际情况进行监督管理，及时消除配电网运行潜在的安全隐患，从而更好的提升配电方案的安全性、可靠性，确保配电网的供电安全[1]。

继电保护。配电系统在运行过程中会受到外界多个因素的影响，一个因素处理不恰当就易引发故障，最终对电力系统的安全性、稳定性造成不利影响。在电网运行管理中有触点继电器能够有效保护电力系统，实现对电力系统的继电保护[2]。电力系统继电保护的基本原理体现如下：在电线路上电流数值超过最大负荷电流时电压降低；在发生故障时各个点上的电压也会降低，距离越近短路点的电压数值越低；测量阻抗在正常情况下会和负荷阻抗保持在一致的状态上，在发生短路时测量阻抗会转变为线路阻抗。

继电保护与配电自动化配合的配电网多级保护的原理和操作可行性。对于供电半径长、分段少的配电线路，在线路发生故障时，故障上方位分段开关短路电流会出现较大差异。对于这种差异明显的电流可采取三级保护方式，根据实际情况有选择的切断故障。对于供电半径较短的开环城市配电段线路或农村配电段线路，在出现故障时故障位置上游各个分段开关的电流不会出现明显差异，想重新设置电流数值也较困难，这时可依靠保护动作的延迟时间差来切除故障[3]。多级级差的配合是指通过对变电站10kV 出线开关和馈线开关分别设置保护动作来实现对配电网的保护。为能更好减少断路电流对配电网正常运行的冲击，需将变电站变压器低压侧开关过流保护时间设定为0.5s。

2 继电保护与配电自动化配合故障处理原则

可靠性原则。继电保护与配电自动化配合的配电网故障处理时要始终坚持可靠性的操作原则。在设置配电网过程中为确保各个设备的使用质量，要强化各个网线间的连通性，并在线路运行时确保线路的清晰准确，不能让线路之前出现短路的问题。所设置的配电设施不仅要安全可靠，还需保持持续性的配电能力，强化配电线网的总体服务能力。总体的配电网线需具备更全面的服务能力，且内部的各个子系统间能密切配合，并在发展过程中强化对配电网的运行管理，确保配电网内部各个系统有规律的运作[4]。

坚持扩大供电的总体能力的原则。继电保护和配电自动化配合的配电网故障处理要始终坚持供电总体能力的发展原则。在电力系统维修管理过程中要确保所有电路的清晰可见，在分析各个线路运行实际情况的基础上提出有针对的维修策略。在故障处理过程中要提高维修效率，应用最理想的维修方式来达到最为理想的供电状态。基于跳闸是威胁到电力系统运行的重要因素，因此在配电网运行时要加强对跳闸问题的分析，不断加大对保险丝的保护，并合理把控电路的工作时间，不能让电网长时间处于过热状态。

高效经济的运行原则。在继电保护和配电自动化配合作用下的配电网故障处理中需坚持高效率、经济性的发展原则。在电力系统运行时需相关人员掌握电网运行管理技巧，在电网出现故障问题时能在第一时间予以解决。电网运行维护费用的投入要适当，通过调整经济的投入比和产出比来更好发挥出电网在拉动社会经济发展方面的作用，减少电网运行的后期维修费用，促进电网的长远、稳定、可持续发展。

3 继电保护与配电自动化配合的配电网故障处理对策

3.1 两级级差保护和配电自动化配合的配电网故障处理

两级级差保护配合中主干馈线开关会采用负荷开关，用户开关采用断路器，开关的保护动作时间设定在0s。变电站出线开关会选择断路器，保护动作的时间设定在200ms 到250ms，如果主干线是全架空馈线，集中故障的处理步骤如下：变电站出现短路跳闸后要及时切断故障电流；在0.5s 延时后变电站会出现断路器的重合现象，如重合成功则可将故障判定为瞬时故障。如重合失败则可判定为永久性故障；根据配件端向上级上报数据来判断电力系统故障出现的区域[5]；如瞬时性故障在以往被记录过，根据记录结果如果是永久故障则需对故障点进行隔离，隔离之后恢复其他区域的供电。

如主干线是全电缆馈线，对故障的处理步骤如下：馈线发生的故障一般是永久性故障。对这类永久性故障需变电站管理端口及时切断断路，从而达到阻断故障电流目的；电力系统的主要站点根据上报的故障信息来判断出故障区域；遥控故障区域周围的开关，及时管理故障区域，遥控对应变电站出现的断路器和电力合闸。如是在分支或用户位置上出现故障则可采取以下处理：分支断路器、用户断路器在发生跳闸故障时要及时切断线路；如支线是架空线路，快速调节合闸开关，在延时0.5s 后重新合闸处理。在这个过程中如出现重合失败问题则可判定为永久性故障。

3.2 多级级差保护和电压时间型馈线自动化配合的配电网故障处理

电压时间型馈线自动化是一种重合器和电压时间型分段器互相配合的故障隔离技术。电压时间型馈线自动化操作使用唯一的不足点是，尽管分支线路故障有时也会使变电站出线断路器跳闸故障，在跳闸故障后还会后续导致全线或暂时性的停电问题，而将两级级差保护和电压时间型馈线自动化控制结合在一起能解决全线或短暂停电问题，具体措施如下：变电站10kV 出线开关一般选择重合器，并在重合器上设置200ms 到250ms的延时性保护动作；主干馈线开关应用电压时间型分段器进行设置；用户开关和分支开关采用断路器，同时还需额外配置0s 保护动作延时时间和一次快速重合闸[6]。

在采取以上配置操作后，在主干线出现故障时会按照常规电压时间型馈线自动化处理步骤来处理故障。在分支和用户故障发生后，对应的分支或用户断路器会在第一时间出现短暂的跳闸，在0.5s 之后会重合。如果是永久性故障会再次跳开关闭锁并保持在分闸的状态[7]。

3.3 三级级差保护和配电自动化配合的配电网故障处理

将变电站10kV 出线开关、用户开关、馈线开关设置为断路器，对设置好的断路器采取三级级差的保护方式，其他关联开关是负荷开关。将变电站出线开关保护动作的延迟时间设定在200ms 到300ms 之间，用户保护开关延迟时间设置为0s，馈线分支开关保护动作的延迟时间在100ms 到150ms 之间。

将变电站10kV 出线开关和馈线开关以及某一段馈线的开始和结束开关设置为断路器，并对这个断路器采取三级级差的保护，其他开关设定为负荷开关。将出线开关保护动作的延迟时间设定在200ms 到300ms 之间。馈线开关保护工作的延迟时间是0ms。馈线分段开关的延迟时间在100ms 到150ms[8]。

综上，在社会经济的快速发展下，电力资源在人们生活中的作用日益凸显出来，由此热也对继电保护能力提出了更高的要求，继电保护工能够为配电自动化的实现和发展做出重要的贡献，有效提升电力系统故障的处理效率，减少电力系统运行维护成本。相应在智能电网的深入发展下，继电保护和配电自动化的紧密程度也会不断增加，电力系统的故障处理速率也会大幅度的提升，电力事业也会朝着更长远的方向发展。