古曉威

摘要：文章在借鑒國(guó)外配電網(wǎng)系統(tǒng)管理的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)配電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用情況的基礎(chǔ)上，采用配電自動(dòng)化新型控制技術(shù)，對(duì)我國(guó)配電系統(tǒng)的故障檢測(cè)及應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行重點(diǎn)研究，探索適合我國(guó)國(guó)情的配電管理控制模式和系統(tǒng)，提高對(duì)我國(guó)配電網(wǎng)的保護(hù)力度。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)保護(hù)；控制技術(shù)；饋線自動(dòng)化；自動(dòng)化設(shè)備；集中監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TM773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）15-0102-03

在我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，我國(guó)配電系統(tǒng)在運(yùn)作的過(guò)程當(dāng)中損耗大，技術(shù)運(yùn)用水平較低，出現(xiàn)故障后恢復(fù)慢等缺點(diǎn)嚴(yán)重影響了供電企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)我國(guó)快速發(fā)展經(jīng)濟(jì)的需要，加上傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)相對(duì)落后，因此提高供電系統(tǒng)的可靠性對(duì)于逐步完善的供電系統(tǒng)，提高供電管理水平具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1我國(guó)配電網(wǎng)保護(hù)的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

考慮到我國(guó)自身經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平方面的原因，在我國(guó)配電系統(tǒng)管理中供電線路保護(hù)主要是采用速斷保護(hù)和過(guò)流保護(hù)這兩種方式，變壓器的保護(hù)主要采取熔斷器為主的保護(hù)方式。速斷保護(hù)范圍是線路全長(zhǎng)，可以采取瞬時(shí)速斷的動(dòng)作切除故障發(fā)生；而過(guò)流保護(hù)方式作為電線線路的后備保護(hù)方式，在時(shí)間上延長(zhǎng)0.5～1s的動(dòng)作時(shí)間。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)的電網(wǎng)故障中80%～90%的供電故障為短時(shí)間故障，一般是采用重合閘設(shè)置來(lái)達(dá)到快速恢復(fù)暫時(shí)性的故障，從而提高供電系統(tǒng)的可靠性。這種傳統(tǒng)保護(hù)方式存在以下問(wèn)題：（1）一般通過(guò)電流保護(hù)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)系統(tǒng)保護(hù)的前提條件就是將整條電線視為一個(gè)整體單元。當(dāng)這一整條電線發(fā)生故障的時(shí)候就必須將整條線路的供電切掉，并沒(méi)有考慮到在沒(méi)有發(fā)生故障地區(qū)的恢復(fù)供電。如果這樣就很難提高供電系統(tǒng)的可靠性。（2）在斷電方式上，依靠時(shí)間差距來(lái)實(shí)現(xiàn)供電保護(hù)的選擇性，這樣會(huì)導(dǎo)致線路故障的停電的時(shí)間太長(zhǎng)而影響供電設(shè)備的壽命和總體上的恢復(fù)時(shí)間。主要表現(xiàn)電阻接地控制系統(tǒng)的接地保護(hù)與上下級(jí)保護(hù)不配合。（3）在傳統(tǒng)方式上，供電系統(tǒng)中保護(hù)級(jí)別數(shù)目太多，在整體上難以很好的配合。如浙江某市的10kV電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)如圖1所示。從圖1中可以看出，從發(fā)電站的變壓器開(kāi)始經(jīng)過(guò)二級(jí)配電站到用戶為止，在這個(gè)過(guò)程中實(shí)際是五級(jí)保護(hù)。這五級(jí)保護(hù)只允許2秒時(shí)間內(nèi)達(dá)到配合，這樣每級(jí)分配的時(shí)間是0.4秒，而由于變壓器定時(shí)限保護(hù)與變電站出線反時(shí)限保護(hù)間有較大的誤差，所以采用配合的級(jí)別差距為0.8 秒，而變電站的出線與第一級(jí)配電站反時(shí)限保護(hù)保證配合，也需要0.8秒的時(shí)間，這樣剩下的時(shí)間只有0.4秒給后面的三級(jí)保護(hù)，顯然是不夠的。（4）供電線路太長(zhǎng)時(shí)，很難保證線路末端發(fā)生故障時(shí)保護(hù)靈敏度。（5）一般線路過(guò)電流保護(hù)方式與熔斷器保護(hù)方式在日常運(yùn)行中難以配合。

2配電保護(hù)新型控制技術(shù)研究

2.1配電保護(hù)發(fā)展情況

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步一種發(fā)展新型的配電網(wǎng)保護(hù)方式應(yīng)運(yùn)而生，那就是饋線自動(dòng)化保護(hù)方式。其中配電系統(tǒng)的自動(dòng)化含義就是利用現(xiàn)代高科技的電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)在運(yùn)行中的在線數(shù)據(jù)資料和離線數(shù)據(jù)資料、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)資料和用戶數(shù)據(jù)資料、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)信息和地理圖形信息進(jìn)行信息分類、曬算、分析、管理，從而構(gòu)成一個(gè)完整的供電自動(dòng)化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)管理及其供電設(shè)備良好運(yùn)行狀態(tài)及事故形態(tài)下的監(jiān)測(cè)流程、保護(hù)流程、控制流程、用電和配電流程管理的規(guī)范化。在配電自動(dòng)化管理中重點(diǎn)就是饋線自動(dòng)化保護(hù)，因此在供電行業(yè)內(nèi)配電自動(dòng)化保護(hù)也可以稱為饋線自動(dòng)化保護(hù)。饋線自動(dòng)化得以廣泛運(yùn)用的原因之一就是在一定程度上可以提高供電系統(tǒng)的可靠性，即當(dāng)配電網(wǎng)在運(yùn)行當(dāng)中發(fā)生故障或設(shè)備異常運(yùn)行時(shí)，能夠迅速查出相關(guān)故障區(qū)域，通過(guò)分析快速分離故障區(qū)域，及時(shí)恢復(fù)對(duì)沒(méi)有發(fā)生故障區(qū)域相關(guān)用戶的供電，進(jìn)而全面縮短停電時(shí)間，縮小停電區(qū)域的面積。

2.2饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的研究

2.2.1自動(dòng)化開(kāi)關(guān)設(shè)備的饋線自動(dòng)化保護(hù)

這種保護(hù)方式是基于電網(wǎng)在自動(dòng)化運(yùn)行中的開(kāi)關(guān)設(shè)備相互影響的饋線自動(dòng)化保護(hù)階段。主要運(yùn)用的設(shè)備是供電重合器和線路分段器，其中配合方式有供電重合器和線路分段器、供電重合器和熔斷器設(shè)備、重合器與重合器等等。這種自動(dòng)化開(kāi)關(guān)設(shè)備的饋線自動(dòng)化保護(hù)運(yùn)行模式不必建設(shè)相關(guān)通信系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)，通過(guò)供電系統(tǒng)中的自動(dòng)化開(kāi)關(guān)互相作用和調(diào)節(jié)，來(lái)實(shí)現(xiàn)供電故障區(qū)域分離和健全管理區(qū)域設(shè)備恢復(fù)供電系統(tǒng)；自動(dòng)化開(kāi)關(guān)設(shè)備的饋線自動(dòng)化保護(hù)，它具有組織構(gòu)成簡(jiǎn)單，運(yùn)行建設(shè)費(fèi)用低廉的優(yōu)點(diǎn)，在提高供電系統(tǒng)的可靠性方面起到一定的促進(jìn)作用。因此這種方式可以有效地解決電阻接地控制系統(tǒng)的接地保護(hù)與上下級(jí)保護(hù)不配合的問(wèn)題。

2.2.2集中監(jiān)控的饋線自動(dòng)化

這種保護(hù)方式主要是用于通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、饋線終端單元設(shè)備和后臺(tái)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的饋線自動(dòng)化保護(hù)階段。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)饋線終端單元設(shè)備向控制站發(fā)出故障發(fā)生前和故障發(fā)生過(guò)程當(dāng)中的信息，控制站根據(jù)饋線終端單元設(shè)備收集的信息和配電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)指定計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析從而確定相關(guān)線路故障的位置，從而找出最優(yōu)故障解決方案，最后發(fā)出相關(guān)命令遙控到特定的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，來(lái)實(shí)施線路故障分離和恢復(fù)沒(méi)有發(fā)生故障地段的供電。這一階段的饋線保護(hù)功能主要由以下三個(gè)有機(jī)部分組成：（1）通過(guò)供電電流保護(hù)方式切除故障；（2）集中式的供電系統(tǒng)主站或相關(guān)分站遙控饋線終端單元設(shè)備，實(shí)現(xiàn)線路故障隔離；（3）集中式供電系統(tǒng)主站或相關(guān)分站遙控饋線終端單元設(shè)備，實(shí)現(xiàn)沒(méi)有停電的故障地段的恢復(fù)供電。集中監(jiān)控的饋線自動(dòng)化保護(hù)模式主要是通過(guò)通信技術(shù)的饋線自動(dòng)化保護(hù)方案以集中信息控制為重點(diǎn)，綜合了電流保護(hù)系統(tǒng)、饋線終端單元設(shè)備遙控及重合閘設(shè)備的多種保護(hù)方式，能夠快速處理故障，通過(guò)幾秒時(shí)間或者在幾十秒的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)供電線路故障的隔離，在幾十秒到幾分鐘的短暫時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)恢復(fù)供電。集中監(jiān)控的饋線自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)是目前饋線自動(dòng)化保護(hù)的主流發(fā)展方向，它的另外一個(gè)作用就是可以在供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展而形成集配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集分析和監(jiān)控系統(tǒng)管理、配電地理信息處理系統(tǒng)、需求信息管理系統(tǒng)、調(diào)度員管理仿真調(diào)度、故障信息呼叫服務(wù)管理系統(tǒng)和工作票信息管理等一系列的配電綜合管理自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)。集中監(jiān)控的饋線自動(dòng)化保護(hù)方式的主要優(yōu)點(diǎn)具體體現(xiàn)在：（1）具有智能化處理功能和高速的信息化功能，在供電故障發(fā)生的時(shí)候能夠快速自動(dòng)判定故障并進(jìn)行分離，并根據(jù)相關(guān)信息，判斷采取最安全和最可行的方案恢復(fù)對(duì)沒(méi)有發(fā)生故障的地區(qū)供電；（2）正常電網(wǎng)運(yùn)行的時(shí)候，可以監(jiān)控配電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行，優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，并且還能夠通過(guò)遠(yuǎn)方修改系統(tǒng)和召喚系統(tǒng)的功能快速的修改相關(guān)數(shù)據(jù)信息，可根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況的變化對(duì)適應(yīng)配電網(wǎng)運(yùn)行方式進(jìn)行隨機(jī)改變。

3分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)的影響

隨著人們對(duì)供電系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，除了要求提高供電系統(tǒng)的可靠性外，實(shí)現(xiàn)供電節(jié)能和良好的環(huán)境保護(hù)也是對(duì)供電管理的一項(xiàng)高的要求，這樣一來(lái)必須探索新的電網(wǎng)保護(hù)模式，分布式供電系統(tǒng)正好符合這一要求，它將對(duì)傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)的管理進(jìn)行改革。在技術(shù)層次上分布式發(fā)電的引入，使得傳統(tǒng)供電系統(tǒng)的運(yùn)行和管理方式變得非常的復(fù)雜，分布式發(fā)電對(duì)供電系統(tǒng)的影響及其相關(guān)協(xié)調(diào)方案的研究是分布式供電技術(shù)的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容之一。具體到供電系統(tǒng)保護(hù)方面，分布式供電的引入特別是在將大量技術(shù)因素滲透到供電系統(tǒng)的趨勢(shì)下，必然會(huì)改變傳統(tǒng)供電系統(tǒng)的輻射形結(jié)構(gòu)，使得供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式發(fā)生根本性的改變，但是分布式發(fā)電技術(shù)并不是非常完善的，意大利在供電技術(shù)的改革中曾經(jīng)出現(xiàn)了供電系統(tǒng)的閉環(huán)運(yùn)行案例，問(wèn)題的出現(xiàn)給配電網(wǎng)的保護(hù)技術(shù)的運(yùn)用帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。所以，研究面向分布式發(fā)電的供電系統(tǒng)的保護(hù)新技術(shù)對(duì)于保證供電系統(tǒng)引入分布式發(fā)電以后的安全運(yùn)行具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

4結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)生活水平的提高，人們對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高。這就要求我們?cè)谂潆娋W(wǎng)的保護(hù)與技術(shù)研究工作中，除了在傳統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)技術(shù)上進(jìn)行升級(jí)改良外，還要借鑒國(guó)際先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)，將饋線自動(dòng)化保護(hù)技術(shù)運(yùn)用好，并根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況開(kāi)發(fā)分布式發(fā)電系統(tǒng)，不斷提高我國(guó)配電網(wǎng)保護(hù)水平。

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（責(zé)任編輯：文森）