我国配电网保护与控制技术研究

古晓威

摘要：文章在借鉴国外配电网系统管理的先进经验，结合国内配电网技术应用情况的基础上，采用配电自动化新型控制技术，对我国配电系统的故障检测及应对措施进行重点研究，探索适合我国国情的配电管理控制模式和系统，提高对我国配电网的保护力度。

关键词：配电网保护；控制技术；馈线自动化；自动化设备；集中监控

中图分类号：TM773 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）15-0102-03

在我国社会主义经济快速发展的今天，我国配电系统在运作的过程当中损耗大，技术运用水平较低，出现故障后恢复慢等缺点严重影响了供电企业的服务质量，远远不能适应我国快速发展经济的需要，加上传统的供电系统保护技术相对落后，因此提高供电系统的可靠性对于逐步完善的供电系统，提高供电管理水平具有重要的现实意义。

1我国配电网保护的现状及存在的问题

考虑到我国自身经济和技术水平方面的原因，在我国配电系统管理中供电线路保护主要是采用速断保护和过流保护这两种方式，变压器的保护主要采取熔断器为主的保护方式。速断保护范围是线路全长，可以采取瞬时速断的动作切除故障发生；而过流保护方式作为电线线路的后备保护方式，在时间上延长0.5～1s的动作时间。据相关统计，在我国的电网故障中80%～90%的供电故障为短时间故障，一般是采用重合闸设置来达到快速恢复暂时性的故障，从而提高供电系统的可靠性。这种传统保护方式存在以下问题：（1）一般通过电流保护方式来实现配电网系统保护的前提条件就是将整条电线视为一个整体单元。当这一整条电线发生故障的时候就必须将整条线路的供电切掉，并没有考虑到在没有发生故障地区的恢复供电。如果这样就很难提高供电系统的可靠性。（2）在断电方式上，依靠时间差距来实现供电保护的选择性，这样会导致线路故障的停电的时间太长而影响供电设备的寿命和总体上的恢复时间。主要表现电阻接地控制系统的接地保护与上下级保护不配合。（3）在传统方式上，供电系统中保护级别数目太多，在整体上难以很好的配合。如浙江某市的10kV电网保护系统如图1所示。从图1中可以看出，从发电站的变压器开始经过二级配电站到用户为止，在这个过程中实际是五级保护。这五级保护只允许2秒时间内达到配合，这样每级分配的时间是0.4秒，而由于变压器定时限保护与变电站出线反时限保护间有较大的误差，所以采用配合的级别差距为0.8 秒，而变电站的出线与第一级配电站反时限保护保证配合，也需要0.8秒的时间，这样剩下的时间只有0.4秒给后面的三级保护，显然是不够的。（4）供电线路太长时，很难保证线路末端发生故障时保护灵敏度。（5）一般线路过电流保护方式与熔断器保护方式在日常运行中难以配合。

2配电保护新型控制技术研究

2.1配电保护发展情况

随着科学技术的进步一种发展新型的配电网保护方式应运而生，那就是馈线自动化保护方式。其中配电系统的自动化含义就是利用现代高科技的电子技术、计算机技术、通信技术及网络技术，将配电网在运行中的在线数据资料和离线数据资料、配电网数据资料和用户数据资料、电网结构信息和地理图形信息进行信息分类、晒算、分析、管理，从而构成一个完整的供电自动化管理系统，实现配电网管理及其供电设备良好运行状态及事故形态下的监测流程、保护流程、控制流程、用电和配电流程管理的规范化。在配电自动化管理中重点就是馈线自动化保护，因此在供电行业内配电自动化保护也可以称为馈线自动化保护。馈线自动化得以广泛运用的原因之一就是在一定程度上可以提高供电系统的可靠性，即当配电网在运行当中发生故障或设备异常运行时，能够迅速查出相关故障区域，通过分析快速分离故障区域，及时恢复对没有发生故障区域相关用户的供电，进而全面缩短停电时间，缩小停电区域的面积。

2.2馈线自动化系统的研究

2.2.1自动化开关设备的馈线自动化保护

这种保护方式是基于电网在自动化运行中的开关设备相互影响的馈线自动化保护阶段。主要运用的设备是供电重合器和线路分段器，其中配合方式有供电重合器和线路分段器、供电重合器和熔断器设备、重合器与重合器等等。这种自动化开关设备的馈线自动化保护运行模式不必建设相关通信系统和计算机运行系统，通过供电系统中的自动化开关互相作用和调节，来实现供电故障区域分离和健全管理区域设备恢复供电系统；自动化开关设备的馈线自动化保护，它具有组织构成简单，运行建设费用低廉的优点，在提高供电系统的可靠性方面起到一定的促进作用。因此这种方式可以有效地解决电阻接地控制系统的接地保护与上下级保护不配合的问题。

2.2.2集中监控的馈线自动化

这种保护方式主要是用于通信网络设备、馈线终端单元设备和后台计算机网络系统的馈线自动化保护阶段。当线路发生故障时馈线终端单元设备向控制站发出故障发生前和故障发生过程当中的信息，控制站根据馈线终端单元设备收集的信息和配电系统拓扑结构，经过指定计算机系统的数据分析从而确定相关线路故障的位置，从而找出最优故障解决方案，最后发出相关命令遥控到特定的开关动作，来实施线路故障分离和恢复没有发生故障地段的供电。这一阶段的馈线保护功能主要由以下三个有机部分组成：（1）通过供电电流保护方式切除故障；（2）集中式的供电系统主站或相关分站遥控馈线终端单元设备，实现线路故障隔离；（3）集中式供电系统主站或相关分站遥控馈线终端单元设备，实现没有停电的故障地段的恢复供电。集中监控的馈线自动化保护模式主要是通过通信技术的馈线自动化保护方案以集中信息控制为重点，综合了电流保护系统、馈线终端单元设备遥控及重合闸设备的多种保护方式，能够快速处理故障，通过几秒时间或者在几十秒的时间内实现供电线路故障的隔离，在几十秒到几分钟的短暂时间内实现恢复供电。集中监控的馈线自动化保护系统是目前馈线自动化保护的主流发展方向，它的另外一个作用就是可以在供电系统的基础上扩展而形成集配电网数据采集分析和监控系统管理、配电地理信息处理系统、需求信息管理系统、调度员管理仿真调度、故障信息呼叫服务管理系统和工作票信息管理等一系列的配电综合管理自动化保护系统。集中监控的馈线自动化保护方式的主要优点具体体现在：（1）具有智能化处理功能和高速的信息化功能，在供电故障发生的时候能够快速自动判定故障并进行分离，并根据相关信息，判断采取最安全和最可行的方案恢复对没有发生故障的地区供电；（2）正常电网运行的时候，可以监控配电网系统运行，优化电网运行方式，实现配电系统的安全经济运行，并且还能够通过远方修改系统和召唤系统的功能快速的修改相关数据信息，可根据现实情况的变化对适应配电网运行方式进行随机改变。

3分布式发电对配电网保护的影响

随着人们对供电系统的要求越来越高，除了要求提高供电系统的可靠性外，实现供电节能和良好的环境保护也是对供电管理的一项高的要求，这样一来必须探索新的电网保护模式，分布式供电系统正好符合这一要求，它将对传统的供电系统的管理进行改革。在技术层次上分布式发电的引入，使得传统供电系统的运行和管理方式变得非常的复杂，分布式发电对供电系统的影响及其相关协调方案的研究是分布式供电技术的重点研究内容之一。具体到供电系统保护方面，分布式供电的引入特别是在将大量技术因素渗透到供电系统的趋势下，必然会改变传统供电系统的辐射形结构，使得供电系统的运行方式发生根本性的改变，但是分布式发电技术并不是非常完善的，意大利在供电技术的改革中曾经出现了供电系统的闭环运行案例，问题的出现给配电网的保护技术的运用带来新的挑战。所以，研究面向分布式发电的供电系统的保护新技术对于保证供电系统引入分布式发电以后的安全运行具有非常重要的现实意义。

4结语

随着科学技术的发展和人们对生活水平的提高，人们对配电网系统的要求也越来越高。这就要求我们在配电网的保护与技术研究工作中，除了在传统的应用技术技术上进行升级改良外，还要借鉴国际先进管理经验，将馈线自动化保护技术运用好，并根据我国实际情况开发分布式发电系统，不断提高我国配电网保护水平。

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（责任编辑：文森）