配网自动化技术对配电网供电可靠性的影响分析

2020-10-26王懿伟李江涛

通信电源技术 2020年13期

关键词：分闸时限合闸

王懿伟，李江涛

（国网陕西省电力公司山阳县供电分公司，陕西山阳 726400）

0 引言

人们生活质量在不断提升的同时，对供电质量的要求越来越高。为了能够提供安全可靠的电能，供电企业在供配电中采用自动化技术显得十分必要。

1 配网自动化模式分析

1.1 集中控制模式

集中控制模式由断路器设备、监控设备、负荷开关设备、通信网络以及配电主站等组合而成。开关设备利用馈线监控终端与配电主站进行联系。在遥控作用下，配电主站可集中控制并处理配网故障。线路出现永久性故障时，故障线路出口断路器将会产生动作。配电主站结合不同故障线路中的馈线终端数据进行检索，结合故障定位分析软件找出故障区段，并利用遥控发出控制信号，尽快隔离故障区段，同时优化负荷转供途径，使正常区段负荷供电发挥其最大的供电性能[1]。

1.2 就地控制模式

就地控制模式是在不应用通信技术的前提下实现对配电网的就地控制，多应用重合器和分段器进行控制。重合器属于开关设备一般用来切断故障电流，当电流值大于阈值时，重合器将会产生跳闸，并根据设定的时间进行多次重合。当重合完毕后会自动复位，反之会在重合未生效的失败情况下自动关闭开关锁。分段器相当于前向开关设备，在线路没有接通电压和电流时设备会及时分闸，但不会因为线路产生的短路而切断相应电流。普遍使用的分段器一般为电压-时间型分段器，这类分段器分为X时限和Y时限。其中，X时限代表分段器在加压和合闸过程中所产生的延迟时间，Y时限代表在检测线路故障所应用时间的大小。如果分段器在合闸完毕后的故障检测时间未达到相关的标准要求且线路处于失压状态，分段器会很快进行分闸和闭合开关锁等操作，即使继续加压也不会产生重合现象[2]。

2 配网自动化模式对供电可靠性的影响分析

2.1 集中控制模式对供电可靠性的影响作用

2.1.1 环形网故障

通常情况下，环形配电网在应用集中控制模式出现隔离故障的过程如图1所示。其中：A属于断路器设备；B、C、D、E以及F均为分段开关；E属于联络开关，长时间处于开合状态。

图1 环形网故障隔离过程（集中控制模式）

当配电网中c区产生永久性故障时，应用集中控制模式隔离故障区段，并将非故障区段的供电恢复正常。这个过程主要分为4个要点：确保辐射网满足正常工作状态；c区产生永久性故障，且出口断路器A出现跳闸现象；配电主站结合不同终端监测到的相关数据和故障定位的相关算法，确定故障区段的所在位置，确定为c区段后发出分闸控制命令，使C和D两个分段开关均进行分闸；发射合闸控制命令，同时将联络开关E和断路器A进行合闸，确保其他区段能够正常供电[3]。

2.1.2 辐射网故障

辐射状配电网应用集中控制模式出现隔离故障的主要过程如图2所示，其中A属于断路器设备，B、C、D以及E均为分段开关。

图2 辐射网故障隔离过程（集中控制模式）

d区段产生永久性故障时，集中控制模式隔离故障过程主要分为4个要点：确保辐射网满足正常工作状态；d区所产生的故障为永久性故障，且当出口断路器A处于跳闸状态时，配电主站可结合故障定位的相关算法确定故障区段所在位置；如果判断出d区段属于故障区段，则发射分闸控制命令，确保分段开关D处于分闸状态；发射合闸控制命令，确保断路器A处于合闸状态，保持其他区段正常供电[4]。

2.2 就地控制模式对供电可靠性的影响作用

2.2.1 环形网故障

应用重合器和分段器时，环形配电网出现故障并隔离故障的过程如图3所示。A代表重合器设备，其整定会分别重合两次，首次重合时间15 s左右，二次重合时间5 s左右。重合完毕后会产生跳闸现象，此时重合器不再继续重合。B、C以及D均为分段器，分段器可以设定为不同的功能。联络开关E长期开合时，XL时限可以设定为45 s左右，分段器自身在Y时限中的整定时间以5 s为准。

c区产生永久性故障时，在重合器和分段器的作用下隔离故障区段，同时恢复非故障区段的供电。具体地，确保配电网处于正常的开环运行状态，c区段此时处于永久性故障状态，同时A重合器出现跳闸，联络开关线路左侧处于失压状态，且不同分段器开始进行分闸。E联络开关会迅速打开XL计时器，大概15 s后A重合器进行首次合闸动作，同时a区段恢复正常供电。分段器B接通电压后，在7 s左右X限时的作用下B会产生合闸，同时b区段供电恢复正常。同样，分段器C在接通电压和7 s左右X时限的作用下产生合闸，但c区段已产生永久性故障，导致重合器A出现二次跳闸现象，因此线路会一并失压，紧接着B分段器也会进行分闸动作，C分段器则进入闭锁状态。这是因为合闸过程中C分段器没有达到Y时限的相关标准，且线路处于失压状态。

图3 环形网故障隔离过程（就地控制模式）

当重合器A出现二次跳闸时，二次重合闸动作将会发生在5 s整定时限结束后，而后7 s左右时B分段器开始进行其合闸动作，但因为闭锁状态的原因，C分段器不会产生合闸动作。重合器A在首次跳闸后，分段器E左侧会产生试压作用，XL时限为45 s左右，结束后E联络开关会产生合闸，d区段恢复正常供电。7 s过后，D分段器进行合闸操作，但由于c区段处于故障状态，E联络开关右侧的重合器设备进行跳闸动作，且线路也处于失压状态，因此右侧分段器均会产生分闸现象。但是，又由于D分段器在重合后不到5 s便产生失压作用，所以D分段器会处于闭锁状态。

待联络开关右侧重合器设备逐一重合结束后，分段开关会将整定时限作为参考指标，并以顺序原则进行逐一重合。此时，D分段器处于闭合状态，所以不参与重合，隔离c故障区段，将d区段供电恢复正常[5]。

2.2.2 辐射网故障

应用重合器和分段器时，辐射状配电网出现故障并隔离故障的过程如图4所示。其中，A为重合器，且整定原则与上述一致。B、C、D以及E均为分段器，B分段器和C分段器对应的X时限一般以7 s为标准要求，D分段器和E分段器以14 s为标准要求，Y时限均以5 s为标准要求。

图4 辐射网故障隔离过程（就地控制模式）

d区段产生永久性故障时，在重合器和分段器的作用下开始隔离故障。首先，确保辐射网满足正常工作状态，d区段处于永久性故障状态，A重合器在开始进行跳闸动作后线路也进入失压状态，各分段器均处于分闸状态。15 s左右后，重合器A开始首次合闸，此时a区段恢复正常供电，而B分段器在接通电压时需要等待7 s左右的X时限才进行合闸，B分段器合闸后，b区段恢复正常供电。C分段器和D分段器在接通电压等待7 s左右X时限后，C分段器开始合闸，c区恢复正常供电。当B分段器结束合闸动作且其X时限结束后，分段器D开始合闸。但是，由于d区段已经处于永久性合闸状态，因此A重合器开始进行二次跳闸。线路失压后，各个分段器均开始产生分闸现象。由于D分段器在合闸中没有满足5 s左右的Y时限，所以D分段器将会进入闭合状态。A重合器在首次跳闸动作结束过后，经5 s整定时限后会进行二次重合闸，各个分段器均严格按照整定逐渐按顺序实现重合，此时开始隔绝故障区段，将非故障区段的供电恢复正常。

3 优化配电自动化水平的策略分析

3.1 优化配网结构

不同地区的电网结构负荷存在一定的差异，优化现有的配网结构是提高配网自动化水平的重点工作。因此，需重新布置电源分布位置构建新型变电站，分流电量负荷，在馈线回路区域增加部分分支开关，以提高分段的合理性。同时，减少线路用电用户的数量，避免因配电网故障发生大面积的停电事故。此外，积极借助科学技术和信息技术改造现有的配电网自动化水平，以优化配网结构。

3.2 提高配网自动化管理

与发达国家相比，我国的配网自动化管理水平仍比较落后。因此，需要提升电力企业职工的综合素质和专业能力。企业员工的综合能力十分关键，对电力企业实力的增长有着十分积极的作用。因此，电力企业应当加强对员工的培训工作，有效提升员工操作的规范性和安全意识。此外，要加强培训，积极引进新型技术，有效提升现有的工作效率，尽可能避免人为因素所导致的故障现象。要完善配网自动化运行的管理机制，提高管理机制的规范性和科学性，在多元化工作的协同作用下有效提升配网自动化的管理质量。