平朔矿区分散供电网络继电保护技术研究

摘要：平朔矿区分散供电网络由于基建期设计与投资等原因未设置断路器，而是采用负荷开关来控制供电线路的运行与退出。由于负荷开关不能切断故障电流，只能依赖上一级变电站的出线开关切除故障，因此造成停电范围扩大、查找故障困难等问题。针对矿区分散供电网络继电保护技术存在的缺陷，我们进行了相应的研究与改进，在投资最少的前提下解决了矿区分散供电网络继电保护问题，使矿区电网继电保护整体功能得到了提升。

关键词：分散供电网络  继电保护

1 概述

平朔矿区高压供电系统除去有人值守的110kV、35kV变电站与开关站外，还存在上百个无人值守的变电站、开关站，它们组成了平朔矿区的分散供电网络。这些变电站、开关站大多位于供电网络的中间与终端，由于基建期设计与投资等原因未设置断路器，而是采用负荷开关来控制供电线路的运行与退出。由于负荷开关不能切断故障电流，只能依赖上一级变电站的出线开关切除故障，因此如果这些变电站、开关站的馈出线路出现故障，这些负荷开关不能动作，结果使得整条线路跳闸，扩大了停电范围，不符合继电保护中关于选择性的要求，也增加了查找故障点的时间，浪费了大量人力物力。如果这些变电站、开关站能够实现继电保护功能，则故障停电范围就可限定在特定的馈出支线中，减小对整条线路的影响，也能减少查找故障的时间。

2 分散供电网络继电保护技术的现有问题

2.1 停电范围扩大 矿区分散供电网络大多采用单回路干线式或环线供电方式，出线多为电缆引出至变压器或箱变。任一分支出线的线路或设备故障均会导致整条线路跳闸，扩大了故障停电范围，不符合继电保护中关于选择性的要求。

2.2 查找故障困难 部分矿区供电线路辐射范围大，查找故障需要大量的时间、人力、物力。且部分故障点由于故障特性不明显而不易察觉，查找故障无果后选择试送，会造成二次短路冲击导致供电设备损坏。

这些情况表明，平朔矿区分散供电网络的继电保护功能存在很大的提升空间，应当因地制宜，具体分析，创新思维，制定合理的继电保护技术方案，解决平朔矿区分散供电网络的继电保护问题。

3 研究内容及解决方案

根据矿区分散供电网络大部分开关为负荷开关、无电流互感器、无法装设微机保护装置等现实情况，我们围绕在投资最少的情况下实现最理想的应用效果这个原则，排除了增加断路器与综合自动化系统改造方案和增加电流互感器与远传系统改造方案，确定了增加故障指示器与远传系统改造方案。该方案包括安装故障指示器指示故障、传输故障信息至配网主站系统、自动切除故障支线并实现线路重合闸等一系列改进技术实现了矿区分散供电网络的继电保护技术改进。

3.1 故障指示器指示故障 电力线路故障指示器可以指示电力线路故障流通的途径，帮助人们查找故障点。它主要包括两个部分：传感器与显示单元。短路和接地传感器时刻检测供电线路中的电流，当电流值达到或超过短路电流或接地电流的启动告警整定值时，传感器发出告警信号至显示单元。显示单元采用面板嵌入式结构，显示动作信号及故障类型。传感器与显示单元采用光纤传输，以保证绝缘强度满足要求。故障指示器检测故障时采用复合识别方法，能正确识别故障，不会因合闸励磁涌流或其它瞬态变化引起误动。它可以安装在架空线、电缆、开关柜、分线箱等电力设备中，通过检测故障电流来指示故障所在的线路、区段。当线路发生故障后，故障指示器可以发出告警指示，迅速确定故障所在的线路与区段。

3.2 传输故障信息至配网主站系统 随着通信技术与配网自动化技术的发展，故障指示器可以带通信功能并将故障信息传输至配网主站系统。在配网主站系统中安装采集器，故障指示器与采集器之间通过无线跳频方式实现通信。发生故障后，故障指示器可根据不同的告警指示信号驱动相应的信号继电器动作，直接传输至采集器，进而传输到配网主站系统，运行人员可以收到即时告警信息，不需要相关人员进行现场查看，大大提高了配网自动化运行水平。

3.3 自动切除故障支线并实现线路重合闸 配网自动化系统与变电站综合自动化系统已经实现遥信、遥控功能，所以可以利用它们实现自动切除故障支线并实现线路重合闸。发生故障后，线路主断路器跳闸，整条线路停电，此时通过故障指示器回传的故障信息，配网主站可直接遥控故障支线负荷开关跳闸，切除故障点，为整条线路重新送电作准备。切除故障点后，配网主站故障信号复归，同时将线路故障已解除的信号传送至线路所在变电站的综合自动化系统，由该系统遥控故障线路断路器进行延时重合闸。重合闸成功后，除故障支线外，整条线路恢复送电，整个过程在几秒之内即可完成，大大缩短了整条线路停电时间，并且确定了故障支线，检修人员可立即对故障支线进行抢修。

4 结论

平朔矿区分散供电网络继电保护技术研究成果已在生产实际中得到应用。该系统相对投资较少，实际应用效果较好，尤其适用于旧系统改造，有很强的推广应用价值。通过上述研究与改造工作，平朔矿区分散供电网络继电保护应用水平达到了一个新的高度，整个系统在选择性、快速性、灵敏性、可靠性等方面均处于较为理想的状态，因分散供电网络继电保护问题而引起的设备损坏事故与长时间停电事故均大幅减少，对保证矿区电网安全可靠运行具有重要的意义。

参考文献：

[1]路文梅，李铁玲.变电站综合自动化技术[M].北京：中国电力出版社，2004年8月第一版.

[2]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答

[M].北京：中国电力出版社，2002年2月第二版.

[3]国家标准.GB 50062-2008电力装置的继电保护和自动装置.

作者简介：张雪松（1973-），男，山西神池人，本科，高级工程师，中煤集团平朔集团公司动力中心党委书记兼副主任，长期从事变电站综合自动化管理工作。