继电保护配合配电自动化提高故障处理性能研究

继电保护配合配电自动化提高故障处理性能研究

袁仕贵

国网四川射洪市供电有限责任公司 四川省 射洪市 629200

摘要：继电保护是在电路出现故障的时候将故障部分隔离或者切除从而保护电路中的其他元器件和系统或者保护相邻电路不发生供电故障的一种保护措施。配电自动化是配电系统中很重要的一部分，确保了供电的效率和质量。继电保护和配电自动化二者结合共同为配电电路服务可以提高配电电路的故障处理能力，因此，研究分析其具体过程有着很重要的意义。

关键词：继电保护；配电自动化；故障处理  

引言

在配电故障的处理工作当中，配电自动化技术提供的支持使故障处理的效率和质量获得了巨大的提升，这使我国的电力行业在发展上有了更大的发展动力。在针对配电网的故障处理工作中将配电自动化和继电保护进行合理的结合，能够在对配电网故障的解决和排除工作上大大提升效率和质量，能够进一步实现电力系统的稳定运转。

1.配电自动化与继电保护在配电网故障处理中的优势

当配电系统中存在故障和异常情况时，配电自动化与继电保护系统将会自动找到出现故障和异常的区域并为管理人员提供详细的信息，这样相应维修人员就可以针对报警信息进行针对性修复，从而有效确保配电系统运行的安全性和可靠性。一旦配电系统中发生某些安全故障时，配电自动化系统能够及时准确找到故障点所在区域，同时对于该区域实施有效隔离。在此基础上，继电保护装置能够使得故障电力设备快速脱离配电网，这样就能够有效确保电力设备安全性。但是受到故障位置差异的影响，配电自动化与继电保护系统在故障处理时的方式有所差异，所以需要针对故障位置所在线路的具体类型来选择对应的处理方式。

2.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。

3.继电保护配合配电自动化提高故障处理技术

为避免短路电流对系统的伤害，当系统发生相间短路故障时，变电站出口断路器电流Ⅱ段保护动作时间一般设置为0.3s，意味着设置继电保护动作时间的开关需要在0.3s内完成隔离，对于配电自动化也是如此。

3.1线路各开关配置原则

3.1.1出口断路器

出口断路器配置两段保护，其中Ｉ段保护近端故障，动作时限为0s；Ⅱ段与配电变压器配合，动作时限为0.3s，并配置馈线终端FTU。

3.1.2主干线路分段开关

主干线路配置二级速断保护，一级动作时间为0.2s，二级动作时间为0s，超过二级保护的均配置0s，配置馈线终端FTU。

3.1.3分支线路开关

分支线路开关配置电流Ⅱ段保护，与出口断路器Ⅱ段保护配合，并配置一次重合闸，具备无压无流分闸功能。

3.1.4用户分界开关

用户分界开关配置0.1s定时限电流速断保护，具备无压无流分闸功能。

3.2故障隔离策略

线路发生相间短路故障时，分别针对主干线路故障和分支线路故障展开研究。

3.2.1主干线路故障隔离策略

出口断路器近端发生故障。I段保护瞬时动作，瞬时性故障合闸成功，永久性故障合闸失败，加速跳闸隔离故障区域。

出口断路器远端故障。分以下2种情况：

1）故障点上游开关为出口断路器的下一个开关，以图1为例，故障点在Q1和Q4之间，开关Q1配置0.2s定时限电流速断保护，即开关延迟0.2s动作。

2）超过二级保护的主干线路开关均配置0s，如图1中的主干线路开关Q4，Q5，Q8，QL都配置0s速断保护，若Q5，Q8之间发生永久性故障，故障点上游开关Q4，Q5立即跳闸，此时联络开关QL检测到一侧失压，启动配电自动化系统，代理终端通过收集各个馈线终端的故障信息，确定故障区域，遥控故障点两端的开关跳闸，其他误动开关合闸隔离故障区域。

图1典型架空混合线路

3.2.2分支线路故障隔离策略

用户侧故障。分界开关延迟0.1s动作隔离故障，与出口断路器构成两级级差保护。

分支线路故障。以图1为例，Q2与Q3之间发生故障，分支线路开关Q2立即动作，0.5s后Q2合闸，瞬时性故障合闸成功，永久性故障合闸失败，永久性故障时Q3在规定的时间内检测到无电压和电流后跳闸，故障隔离成功。

4.实例分析及测试结果

4.1实例分析

以图1所示的典型架空混合配电网线路为例，出口断路器配置2段保护，其中Ｉ段0s，保护近端（1km）故障，Ⅱ段0.3s速断保护。主干线路开关、分支线路开关和分界开关的配置不再赘述，当在不同位置发生故障时，故障处理过程如下：

1）K1点故障，Q3延时0.4s保护动作，瞬时性故障开关合闸成功，永久性故障合闸失败，开关再次跳开，切除故障。分界开关下游故障，不影响主干线路正常运行，提高了供电可靠性。

2）K2点故障，Q4，Q5立即动作，代理终端QL通过自动拓扑可知Q8位于故障点下游遥控分闸，自动合闸Q4，恢复故障点上游区段供电，完成故障隔离。联络开关QL合闸，恢复故障点下游区段供电（在多联络开关线路中，需要比较联络开关的容量，选择容量大的联络开关合闸）。此方案中，一方面即使是线路通信发生故障，配电自动化不能在规定的时间内启动，主干线路近端故障仍可正确地隔离故障，保护变压器不受损坏；另一方面选用联络开关而不选用出口断路器作为代理终端，减轻了变压器保护配置负担，不更改原有变压器保护配置，扩大适用范围。故障首先由保护处理，存在保护无法配合发生越级跳闸的区段或需要联络开关动作恢复非故障区段供电时，由分布式馈线自动化处理，对其进一步优化和纠正，提高可靠性。

4.2静态模拟系统测试结果分析

基于的典型架空混合线路，在静态模拟系统中进行测试。在该系统中利用模拟仿真技术将变电站或馈线中各环节用相应模拟元件来代替，搭建1个变电站或馈线分段模型，该模拟系统较数字仿真具有更高的真实性和可信度。在模拟系统中，合理配置电流互感器TA、电压互感器TV的变比，使进入保护和自动装置中的电流和电压分别为5A和100V，与实际系统中数据保持一致。模拟系统可仿真架空线、城市电缆运行及故障、环网柜形式变电站等不同形式，实用性十分广泛。

K1点故障开关动作顺序为：

Q3跳闸，故障隔离完成。

K2点故障开关动作顺序为：

1）Q4，Q5跳闸；

2）遥控Q8跳闸，Q4合闸，故障隔离完成。

继电保护与配电自动化协同故障隔离技术方案同样适用于含有多联络开关的线路，但在主干线路开关数量多的情况下，故障点远端故障时会有多个开关同时跳开，为避免此问题，可采用中间分段断路器保护。

5.结束语

综上所述，配电网的正常运行跟配电自动化和继电保护有着直接的关系，配电网面临最大的问题就是排除故障，配电自动化跟继电保护相配合保障了配电网安全稳定的运行，在配电网发生故障时能快速地找出问题的根源并采取相应的解决措施，但是其中还有些不足处，因此，需要相关人员不断完善配电自动化系统和继电保护，让其能够更好的服务配电网，保障配电网安全稳定的运行工作。

参考文献

［1］徐丙垠，李天友，薛永端，等.配电网继电保护与自动化［M］.北京：中国电力出版社，2017.

［2］颜萍，顾锦汶，张广.一种快速高效的配电网供电恢复算法［J］.电力系统自动化，2008，32（2）：52－56.