谈智能配电网的故障处理自动化技术.docx

智能配电网的故障处理自动化技术袁钦成（中国电力科学研究院北京科锐配电自动化股份有限公司）摘要：配电系统故障处理是一个系统过程。本文介绍了一些新的方案和方法提出了网络式保护、分布式智能、故障点自动定位新方法给配电系统故障处理自动化提出了新的思路。同时介绍了基于新型故障指示器技术的实用化的两遥配电自动化系统技术。关键词：故障处理；网络式保护；分布式智能；故障指示器；接地故障检测；故障自动定位1概述智能电网是当今世界电力系统发展变革的最新动向并被认为是21世纪电力系统的重大科技创新和发展趋势。智能电网的特点是“自愈、安全、经济、清洁能够提供适应未来社会经济发展需要的优质电力与服务”。自愈——实时掌控电网运行状态及时发现、快速诊断和消除故障隐患；在尽量少的人工干预下快速隔离故障、自我恢复避免大面积停电的发生提升电网运行的可靠性。因此快速故障定位、快速隔离故障恢复非故障区域的供电最大可能的减少停电时间和停电面积显著提高供电可靠性和电能质量是智能配网的基本要求。我们可将其称为配电系统故障处理的自动化技术。为了对配电系统的故障处理的过程有一个系统的、清晰的思路可以把故障处理过程分为三个阶段：1、故障发生瞬间故障的开断和清除。通常由高压断路器配合以继电保护自动化装置在毫秒级内完成如果继电保护速断动作整个故障持续时间在100毫秒左右。但现在配电系统内特别是线路上有多级开关串联安装运行采用传统的电流保护原理的继电保护装置难以实现多个开关的互相有效配合出现了保护的快速性与选择性的矛盾一般出现故障后为保证故障的快速切除都是让变电站出口保护先动作扩大了停电范围也没有充分利用多开关级联的优点。本文介绍了网络式保护的概念它将有效地解决保护的快速性和选择性的矛盾问题。2、故障处理的第二阶段：故障区段的隔离和非故障区域的恢复供电。持续时间一般是秒级至分钟。过去配电线路大都是辐射性结构且线路上没有其它开关因此故障被开断的同时整个线路作为故障区段也全被隔离了。但现在配电线路往往采用环网供电或具有多电源供电结构的网络模式因此故障后仅需要隔离故障区段故障点前的非故障区段部分可以维持正常供电故障点后的非故障区段可以通过转移供电方式由其它电源供电。这也是配电自动化技术中重点关注的问题。本文介绍了分布式智能的概念与大多数技术文章关注的重点不同故障转供的优化问题不作为重点。故障隔离和转供阶段关注的重点应该是：停电时间最短、停电范围最小、可维持正常供电的区段最大在这期间不需要重点考虑网络优化而是只要考虑电压越限、功率越限的不等约束条件即可。3、故障处理的第三个阶段是故障点的定位和排除故障。通常需要数十分钟至若干小时。配电系统线路结构复杂、分支多输电系统采用的故障测距、定位方法一般在配电系统不适用。而配电系统的单相接地故障的检测和定位就更复杂了。本文介绍了基于故障指示器技术的配电系统故障检测和定位方案故障指示器在线安装自动检测故障电流特征和接地信号电流自动指示、自动复位免维护、适用于在配电线路上大批量安装使用。与适当的通信方式相结合可以在控制中心的地理信息系统平台上直接定位故障点使得故障定位水平上升到更高阶段。2网络式保护技术－解决配网保护快速性和选择性的矛盾配点系统经过近几年的电网改造一般将辐射型结构的线路改造成手拉手的双电源环网或多电源环网结构。但这些配电网络一般还是采用开环运行的方式网络中设置一台或几台联络开关平时处于开断状态联络开关两侧线路用一台或几台开关分段。分段开关和联络开关可以是负荷开关也可能是断路器。当采用负荷开关（或分断器）时线路上的任何一点故障都需要变电站出口断路器跳闸以清除故障。当线路末端故障时也会造成对线路前段和中段的负荷的不必要的影响。如果要使用断路器或重合器如不能解决保护配合问题也只能当负荷开关使用。这是因为配电线路一般采用三段式电流保护或反时限电流保护。其基本原理是根据短路电流的的大小设置不同的保护动作延时故障电流越大则延时越短。当上下两级开关处于串联关系时对于同一短路电流上级开关保护动作延时要长于下级开关才能保证保护的选择性。但是城市配电网中由于线路距离较短短路电流都特别大级联开关比较多为了实现选择性出口保护可能需要设定很长的延时这在实际运行中绝对是不允许的这种情况下保护的快速性和选择性是一对不可调和的矛盾。因此提出了网络式保护的概念［1］。传统的配电系统电流保护其实质是一个独立的单元保护它只检测流过所监测开关的电流而决定保护的动作与否及动作延时而不关心相邻开关的保护动作情况这是造成相邻保护相互配合困难的主要原因。如果我们把保护监测的范围由一个点扩大到相联开关甚至串联的一组开关则上下级保护的配合可以理解为保护的内部协调。变电站内部的母线差动保护、变压器差动保护、高压系统的导引线保护、高频保护等为了实现保护的协调就是将不同地点（线路两侧、变压