继电保护与配电自动化的配电网故障处理分析

苏 新

（国网启东市供电公司，江苏 南通 226200）

1 配电自动化与继电保护综述

1.1 配电自动化概述

在配电网自动化技术所构成的配电网系统中，采用高效的通信网络监测方法，使得供电企业在运行中可以对电网进行细致监测，及时发现电网运行中出现的各种故障和异常现象，为早期的故障做好充分的准备，提高电网的运行效率。此外，地区隔离是配电自动化技术的一个主要优点，在配电网发生故障时，可以对故障区域进行有效的隔离，从而保证了配电网的停电不会影响到正常地区的供电。通过与电力系统所处情况相适应的配电自动化操作方案，可以实时监测配电网的运行状态，提高网络的管理效率，促进配电网稳定运行[1]。

1.2 继电的保护

由于各种因素的作用，使得配电系统发生故障，这种情况在电网中十分常见，严重威胁着电网的运行。在运行时，带触头的继电器对电力系统和电子设备起到更好的保护作用。继电保护的基本原理是通过提高电流使导线上的电流大于负荷，从而使电压降低，当发生故障时，各点间的电压会降低。在正常情况下，测得的阻抗为负荷阻抗，而变短路时的阻抗即为线路阻抗。此外，为了满足继电器的功能需求，必须保证继电器具有选择、快速、灵敏和安全可靠等特性。选择性指在电力系统发生故障时，要将其从电源系统中移除，如果发生了阻动，需要附近的设备或线路来解决。快速意味着继电器的反应速度要快，要迅速地解决问题，防止高电流、低电压，降低设备的损伤，改善系统的可靠性。灵敏指当出现故障时对电器或电线的保护反应，无论短路点的位置、类型或有无过渡电阻，它都能做出适当的反应。安全可靠是继电保护最根本的要求，应严格监控继电器的安全措施，防止随意的误动作，以免造成重大的损害。

1.3 故障分析

在配电网中，出现了各种各样的问题，而如何解决这些问题就成为了配电自动化的一个重要内容。在实际使用中，不同的切换等级常常会造成保护装置的问题，使其不能正确判断故障的本质，从而使最后的处理工作缺乏针对性。为了解决上述问题，人们已经将原有的馈线断路器换成负荷开关。尽管这些问题可以得到很好地解决，但是总的线路都会出现故障，从而给电力系统的运行带来不利的影响。主电路很难出现故障，但是分支问题依然存在，人们将单相和过流环隔离切换到二次输入位置，实现了故障隔离，避免了对整体线路的影响，也隔绝了外界的干扰[2]。

2 继电保护与配电自动化下的问题处理规则

2.1 保靠性准则

在解决继电保护、配电网自动化等问题时，应遵循保修原则。首先，要保证配电网络的品质，而且要清晰，不能发生短路。在保证全网电缆的服务品质的基础上，为各系统之间的协作提供了一个平台，保证了主干和主干的协调及主干的运行质量，提高了供电的可靠性。只有减少了电网的故障，才能保证电力供应的可靠性。只有从细节上解决问题，才能逐渐解决大问题，从而提升整体的发展水平。

2.2 确保提供电力的准则

只有保证了分配系统的供电，才能提高问题的处理能力。一方面，要强化线路的清晰性，做好对线路短路的警示与维修。如果出现紧急情况，应制订应急预案，提高检查频率，采取措施防止对配电线路造成损害。为保障电力供应容量，加强对老化配电线路的维修及线路的保护。另一方面，当出现短路故障时，要认真分析其成因，加强保险丝的防护，检查配电线路的最长运行时间，有针对性地进行故障排除[3]。

2.3 运转经济的准则

快速地解决问题能降低维修费用，符合有效的经济发展指导方针。要维持高效率的工作，就必须对维修技术进行优化，对电网的工作状况有一个全面的认识，才能在最短的时间内找到问题所在，找到最有效的方法。在电路应用时，需要加大经济投入，采用技术手段减少故障维修费用。改进整个线路的维修功能，增加线路的连接线，提高线路的服务水平，减少线路的维修次数，保证网络的寿命，减少维修费用，提高经济性，从而扩大开发的范围，促进配电自动化的发展。

4 配电自动化与继电保护在配电网故障处理中的应用

4.1 继电保护配合配电自动化问题解决的研究

继电保护与自动控制相结合，加快了故障处理的速度，提高工作效率。对已有或即将出现的危险电源点进行隔离，以避免其他供电设备受到危害，一旦有问题，就能立刻分析出问题所在的位置，找到问题所在，通过相关的技术设备来解决。在事故发生之前，能把事故的预防控制在萌芽阶段，确保整个电力系统的供电。

继电保护与配电自动化在处理故障问题上存在着一定的差别，但其工作的目的却是一致的，即确保全网的运行效率，更好地解决配电网的各种问题。配电网与配电自动化的有机结合，使得整个电力系统始终处于动态平衡，减少了相应的故障[4]。

4.2 多个级别差的配合

多个差分的协作指在变电站内实现开关设定和10 kV馈线开关的保护。为了减少短路电流的冲击，变电所的低压侧变压器会将超出正常电流的流量保护操作时间设定为0.3 s，并在此期间设定多个分档保护延时。

馈电开关具有31～43 ms的机械操作时间、11 ms左右的熄灭时间以及约32 ms的维修内在反应。为了应付这样的时差，应该把它设定成103 ms的迅速关掉。在馈线点开口部设有过电流跳闸及保险丝，其励磁波涌电流极低，可适当提高电流阈值，避免励磁涌流，缩短延时。跳闸操作可以缩短故障清理的时间，但必须人工恢复分支的正常运行，对排除故障有很大的坏处，不宜采用此方法。从时间角度来看，10 kV的有限切换保护操作和变电所的延时时间在203～252 ms，这与变压器的低压端切换有一定的时滞，从而实现了二级差值的保护[5]。

4.3 在两极的极差故障中的运用

采用了断路器开关和分支断路器的开关设置为0，并且在变电所里面，插座断路器的延迟操作时间在200～250 ms。除此之外，继电保护和配电自动化还有两大优点。第一，用户可以在系统的控制下自动断开，不会对电力供应造成任何的影响，而变电所也可以避免彻底地断电。第二，该方法可以有效地避免多级跳闸和非技术性跳闸，简化了故障诊断流程，缩短了维修周期。

4.4 针对多供一备配电网的模式化故障恢复策略

针对多供一备配电网络，优化故障隔离方案，确定故障位置供电线路的动力电故障，建立线路绝缘，优化线路终端连接开关，分析故障所在的下游重要部位，优化故障定位，完善区域供电。从网络结构和模式故障修复的角度来看，N供1备电缆的常规供电效果可以满足N-1规范的要求，保证N供1备电缆的平均利用率达到66%。实现了N供1备电缆网络的平均利用率超过75%，充分利用了网络的网络结构，提高了设备的利用率。

4.5 处理主干线的问题

若发生在主干道上的故障，则应首先对线路的故障进行认真地分析与判定。一旦断路器出现了自动脱开，切断故障电源后还要等待一段时间，使其再次关闭，供电线路才能再次运行。但如果总是断电，那就是一种长期的分配问题。当发生故障时，该继电器会立即切断其他的电力设备，使其脱离整个配电网络的控制，从而避免了正常的供电中断。发生故障后，维护人员应及时对故障进行记录。一旦发生了长期供电故障，供电线路的终端会将故障信息直接传送给供电基站，由供电企业对故障数据进行过滤，及时更新，并将故障信息反馈给维护人员，让维护人员对故障进行仔细地检查，并将故障信息及时反馈给维护人员，让他们能够及时发现故障，并通过手机进行远程处理，最终恢复供电状态。

4.6 参照分析

这个方法最重要的就是要找出线路上的问题，然后通过定值检查来确定测试值和期望值之间的差距，从而判断出问题的原因。通过对比普通设备的技术指标和异常设备的技术指标，发现了不同于常规设备的异常情况，在进行了回路调试和更换设备之后，二次线路无法精确恢复的情况下，可以在继电器定值检查中。例如，某个继电器的测试值或者它的整定值偏差较大，无法很好地判断出该刺激点的工作性质，可以及时改进继电器的数值，也可以用同样的表格来衡量其他的回路的重要性。

4.7 替换处理

电力体系运转出现故障时，解决全面自动化维护设备内部故障是最常见的方式，是用好的或者认为正常的一样的软件替代认为出现故障的软件，用这种方式来辨别好坏，这样就能够迅速地缩小故障找到的范畴，实时对故障展开解决。针对微机维护故障或者内部回路繁杂的单元继电故障，能够运用附近的设备或者临时在维修的插件继电器替代的原有设备，如果障碍消失，就证明故障在换下来的软件，不然就一定在另外的地方持续地找到故障。

4.8 分布式电源介入

如果馈线电源没有装设瞬时电流速断保护，那么不同级别的保护配合也很密切，利用电源基站的主线开关或者分线的开关来实现过电流保护动作的时限配合。如果电源馈线中存在一定的电源问题，分布式电源带来的助力电流就会帮助过电流保护提升它的敏捷度，对于保护动作是比较好的。假设分布式电源接到该馈线中，一旦分布式电源在下方存在问题，上方的开关经流的短路电流相比较之前会有所降低，由于过电流保护的灵敏度高以及分布式电源的容量较小，通常不会导致分布式电源上游开关的过电流保护拒动，也不会破坏配合关系。

如果电源馈线装设瞬时电流速断保护，分布式电源可以从电源母线上的临近馈线进入。在这个过程中存在电源问题，分布式电源自身带有的助力电流会加大电源基站瞬时电流速断保护的使用面积，根据存在的动作区域，计算出分布式电源下游部分的电源电力，从而增加跳级式跳闸的风险。但是，假设分布式电源直接接到电源馈线中，那么就不会产生任何影响。当分布式电源在下方位置存在问题时，就会减小经流电源基站的出线开关带有的电路电流，同时缩小瞬时电力速断保护的范围。另外，无论配电系统是否安装了瞬时电流速断保护的电源馈线，馈线上连接的分布式电源自身带有的短路电流在发生加大电流的情况下，反向电流也有可能让分支开关存在误动的状况，从而损害了层级保护的关系。因此，一定要做好配置方向的元件。如果分布式电源所带有的短路电流水平不高，则这方面的影响问题不大。对于下游接有分布式电源的开关，其自动重合闸的延时时间应该要大于2 s。

5 结 论

配电自动化与继电保护在配电网络的正常运转中占有举足轻重的地位，故障诊断是电网的一个永久问题，二者结合起来，既能保证电网的安全，又能促进电力市场的稳定发展。电力系统的智能化、智能化的电力系统在电力系统中的应用越来越广泛。配电自动化和继电保护对电力系统的正常运转产生了巨大的影响，确保电力系统的稳定运行。