配电网自动化中的故障处理模式分析与应用

刘健+孙雪云+李菊

摘要：随着经济和科学技术，尤其是通信技术的发展，配电网自动化已经成为服务城乡配电网建设改造的必然趋势和要求，我国的电力系统也早已经转向智能化发展方向，配电网自动化技术得到了广泛应用。同时，为确保电力系统稳定运行、安全运行，配电网自动化中的故障处理模式也越来越受到关注。因此，很有必要对配电网自动化中的故障处理模式进行分析，力求找到更好的解决办法，切实保障配电网自动化的安全、顺利运行。

关键词：配电网自动化；故障处理模式；应用

引言

虽然国家加大了对配电网自动化建设的投资力度，越来越重视配电网自动化技术的发展，但由于配电网自动化系统的规模比较大、覆盖面特别广等特点，使得配电网自动化仍然存在很多问题制约其作用的有效发挥，尤其在故障处理方面。为了更好的满足社会发展对电力的需求，我国在配电网自动化方面投入了大量的资金。在这样的情况下，故障处理已然成为了影响电力系统运行效益的关键因素。鉴于故障对配电网平稳运行的巨大影响力，在现实中，必须重视将故障排除工作做好，以降低电力系统的运行风险。

一、配电网自动化构成

配电网主要包括110kV、35kV、10kV、380V和220V等多种电压等级的供电系统，尤其是380V和220V是最常见的民用电压等级，因此是我国核心配电网络。此外，10kV作为我国供电系统中城市核心供电枢纽，已经成为配电网络中重要的电压等级。

配电网自动化建设主要包括以下几部分：

1、主站

配电网络的主站主要单独系统管理与测试任务，目前主要使用100M的网络结构，硬件设备包括后端数据库服务器、前端客户机、网络交换机、通信机、监控工作站等。配电网络的主站自动化建设需要满足实用性、可靠性和开放性要求，不仅要适应配电网络自动化建设的基本需求，还能在技术层面、性能层面确保具有一定的应用实效。

2、通信网络

配电网络自动化建设的重要内容就是通信网络的建设，由于配电网络具有网络范围大、设备数量多、信息化水平高等特点，需要依托完善的通信网络实现配电网络的综合管理。通信网络主要包括多种形式的通信方式，包括同轴电缆、光纤、电话线、无线电、微波通信、电力线载波等。

3、监控监测终端

配电网监控监测终端是自动化建设中信息采集与处理的关键环节，担负着配电网络监控和监测的重要任务。配电网络的监控监测终端主要包括常规终端、反馈线终端、配变终端等部分，能够实现配电网络信息的采集、传输、处理、接收、反馈、执行等有遥控相关的指令，也可在监测终端完成事件记录、系统信息上报、电源失电保护、系统闭锁、系统通信等功能。

4、环网电缆

配电网跨越地域空间大，是连接不同城市、不同地区、不同城乡的电力枢纽。配电网自动化建设时，如何选择环网电缆将直接决定配电网络自动化水平。考虑到城市繁华地段外界干扰多、运行环境复杂，应格外重视配电网络自动化环网电缆的选型。目前，国内配电网络在城市繁华地段所选择的自动化环网硬件设备是电缆，利用环网电缆作为配电网络的主干线，从而避免城市繁华地段外界干扰，优化运行环境。

二、配电网自动化中的故障处理模式

1、故障处理模式

设备构成复杂、中性点并未设置地线，只有环网和辐射网两种供电结构等都使得在故障处理方面还有很多缺陷。下面介绍几种常见的处理模式：

①对核心电路进行控制。处于主站监控模式的电路，都会设置一个馈线终端在系统中的每个开关上，一旦系统有故障发生，可以利用馈线终端及时了解故障信息，并可以通过监控对故障前后电路的信息进行记录和比对。这种故障处理模式的优点是可在短时间内恢复供电。

②将故障区域进行隔离。处于系统保护模式下的电路，能够立即感应到故障电路，直接将故障隔离在发生故障的区域，同时保证不对非故障区域有所影响。

③设置电流检测时间，判断故障电流。首先对开关的闭合时间进行设置，并同时设置电流的检测时间，当系统电压信号通过电路传递到系统开关时要延迟一段时间合闸，避免立刻合闸；完成合闸后，开关需要等待一定时间后才能检测到电流，若通过开关检测后没有发现故障电流，则可以排除此区域电路发生故障的可能，故障电路在其他区域，此时需要注意的是，需要在开关上设置专门故障标志，以实现自动隔离故障区域的功能。此外，还可设置电力系统开关的重合次数，当开关重合次数等于设置次数，且为分闸状态时，表明故障区域已被成功隔离。

2、故障处理模式分析

这几种故障处理模式都有各自的优点和不足，在设计结构上，通过对电流检测时间进行设置来判断电流故障的处理模式最为简单，且操作方式便捷，同时建设成本低，但存在无法对单相接地信息进行及时反馈的弊端；控制核心电路的处理方法不够系统，隔离故障区域的处理模式是最合适的一种故障处理模式，相对来说更为系统和完善。

结合现实情况及应用效果来看，三种模式各有优势与缺陷。以“时间检测”模式为例，其主要优势在于实施简便、成本低廉、所需设备易得，但是，其不足之处也非常明顯：在系统接地的情况下，不能提供实时的接地信息。另外，控制电路模式的优势在于有效性高，不足之处在于系统性不强。

所以，经过综合比较，本文认为隔离故障区的方式整体效果最好，理由如下：

①能够通过将故障区分离出去的方式，将故障产生的影响降至最低，对平稳供电的危害性较小。

②能够保证电能质量，对于提升电力服务质量具有一定的积极意义。

③系统性更强，完善程度更高，有助于缩短故障时间。

④无故障区域受到的影响相对较小，有助于降低故障对电力系统运行的消极影响。

三、故障处理模式的应用

1、“手拉手”环网

“手拉手”环网是目前我国10kV馈线的主要供电结构之一，在双电源的手拉手环网结构中，如果主干线发生了故障，那么，在变电站中的出线断路器会马上断开电源，进而快速把故障电流切除，这个时候，配电网的自动化系统便会根据故障提示器来查找故障范围，并开始对出现的故障进行检测，一旦寻找到故障的准确位置，就立即自动把故障隔离。值得注意的是，如果故障的发生地在出线开关的附近，这时则需要把变电站的出线开关关闭，以保证正常区域内的供电可靠性。另外，如果故障发生在电源点上，则应该将对应线路的开关跳开，隔离线路区域，关闭联络开关，这样才能保证供电的路线快速恢复。

2、多分段多联络配电网

在一些大城市地区，对于供电量需求比较大，为了能够充分提高线路的利用率，需要多分段多联络配电网，比如3分段3联络配电网，如果在B和C的范围内发生故障，并且合闸断路器重合且在故障之后又一次出现跳闸，对于这种情况的发生，就应该对故障点进行有效的隔离，还需要尽快恢复非故障区域的正常供電。

结语

影响电力供应可靠性的主要因素是系统故障，无论是设备故障，还是电路故障，均有可能导致系统异常。为保障电力系统稳定运行，就必须重视故障处理，在配电网自动化技术广泛应用的当前，依据现实情况，采用有效的故障处理模式，是满足新时期稳定供电要求的必要手段。

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