廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山高明供電局 葉冠林

1 引言

近幾年，隨著電網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，智能開關(guān)設(shè)備的類型逐漸豐富，線路運行監(jiān)測形式愈加完善。但就實際情況而言，雖然我國在配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式方面不斷優(yōu)化，但效果卻并不明顯，究其原因，主要是部分城市配電線路技術(shù)研究傳統(tǒng)，易在使用中出現(xiàn)單相接地故障，影響用戶端正常用電。由此可見，圍繞基于智能開關(guān)設(shè)備的配電網(wǎng)線路自動化故障管理進(jìn)行研究尤為關(guān)鍵，可幫助工作人員實現(xiàn)故障修復(fù)。

2 智能開關(guān)設(shè)備的功能

2.1 主干線路分段開關(guān)

線路自動化技術(shù)運用的過程中主要包括兩方面內(nèi)容，由于此種技術(shù)形式需要滿足測控要求，因此工作人員會在主干線路與其他分支線路周圍增設(shè)監(jiān)控設(shè)備，之后針對不同的故障形式設(shè)計處理方案，從而實現(xiàn)線路故障區(qū)域隔離與切除的管控效果。主干線路分段開關(guān)如圖1所示。

圖1 主干線路分段開關(guān)

由圖1可知：當(dāng)延時設(shè)置情況下，開關(guān)在檢測到電流之后，測控裝置均會在延時結(jié)束之后自動開啟開關(guān)；當(dāng)線路處于失壓狀態(tài)時，系統(tǒng)線路會開始脫扣分閘；X 閉鎖，是指測控設(shè)備在延時狀態(tài)下出現(xiàn)線路失壓時，便會進(jìn)行自動反向閉鎖處理；Y 閉鎖，在開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)時，會自動開展Y 計時，若是在此過程中出現(xiàn)了失壓狀況，則會進(jìn)行正向閉鎖處理；在線路處于Y 計時，若是假設(shè)此時的零序電壓為3U0且已經(jīng)超過預(yù)期要求，則測控設(shè)備在檢測之后會自動跳閘處于鎖定狀態(tài)，在接觸以上狀態(tài)之前，線路無法閉合[1]。

2.2 分支線路分界開關(guān)

主要是指用戶分界開關(guān)設(shè)計的重點包括：

一是失壓分閘。當(dāng)電流過大超出預(yù)期設(shè)計數(shù)值之后，會自動記錄此時的狀態(tài)并進(jìn)行標(biāo)識，開關(guān)會在失壓環(huán)境下進(jìn)行分閘操作，以此保護(hù)線路。

二是零序過流環(huán)境下，系統(tǒng)會開始分閘并使線路處于閉鎖狀態(tài)。在實際工作中，若是零序電流超過預(yù)期數(shù)值，則測控設(shè)備會自動進(jìn)行以上操作。

三是重合閘操作。線路開關(guān)在完成前期的分閘操作之后，會自動開啟重合閘，使其處于延時狀態(tài)，在完成延時后會自動開啟合閘操作，此時會再次出現(xiàn)開關(guān)閉鎖的情況，若是能夠按照要求正常開展重合閘操作，則要使其處于復(fù)位狀態(tài)。

3 配電網(wǎng)線路自動化技術(shù)故障處理方案

3.1 主干線路間短路處理

本方案對主干線短路故障處理提出了多種形式，設(shè)備線路結(jié)構(gòu)如圖2所示，第一種方式要求在前期需要設(shè)置重合閘延時時間，將其設(shè)定為5s。假設(shè)在線路運行的過程中，圖中的C 區(qū)域出現(xiàn)嚴(yán)重的瞬時短路情況，則線路中的FCB 會立即呈現(xiàn)跳閘狀態(tài)，此時K1、K2、K3幾個區(qū)域會在失壓的狀態(tài)下自動斷開。此時FCB 會在延時完成之后重新處于重合狀態(tài)，開關(guān)也會在延時之后逐步關(guān)閉，從而重新運行電路[2]。

第二種方式則是對變電站的出現(xiàn)開關(guān)進(jìn)行處理使其在結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)二次重合閘的形式，其中第一次屬于快速類型，延時僅為1s，第二次則是正常的延時裝置，中間的時間耗費設(shè)定為5s。依舊假設(shè)圖中C 區(qū)域出現(xiàn)瞬時短路情況，則FCB 跳閘，此時的三個開關(guān)會在失壓環(huán)境的影響下出現(xiàn)斷開情況，在第一次僅為1s 便會重合，K1、K2、K3開關(guān)會瞬間完成閉合操作，從而解決故障，保障線路的正常運行[3]。

3.2 其他線路短路處理

第一種形式假設(shè)變電站前期設(shè)計為一次重合閘，延時時間為5s。若是在線路運行的過程中，E 出現(xiàn)瞬時故障情況，則FCB 跳閘，三個開關(guān)會處于斷開狀態(tài)，此時K4會因為受到失壓的影響出現(xiàn)分閘狀況，K5則不受影響，依舊處于閉合狀態(tài)。在延時時間之后，F(xiàn)CB 會自動重合，三個開關(guān)逐漸呈現(xiàn)閉合狀態(tài)，此時整個線路除了E 區(qū)域的故障段，其他線路均會正常供電。在K4分閘完成之后會自動運行重合閘，在結(jié)束以上操作之后才會對E 區(qū)域進(jìn)行正常的供電處理，從而解決故障問題。假設(shè)E 區(qū)域出現(xiàn)長時間的短路故障情況，則前期的處理形式與短時間故障相似，但是不同的是K4區(qū)域會受到影響，F(xiàn)CB 會處于跳閘階段，導(dǎo)致K4產(chǎn)生閉鎖操作，直至FCB 重新重合之后，才會關(guān)閉重合閘，從而完成線路隔離，減少故障區(qū)域?qū)ζ渌麉^(qū)域的影響。

第二種故障是指，設(shè)置二次重合閘，與主干線故障情況的處理相似，依舊第一次為快速，第二次為正常的延時設(shè)置時間分別為1s 以及5s。此時，假設(shè)E 區(qū)域出現(xiàn)故障問題，且類型為瞬間故障短路，則FCB 跳閘，三個開關(guān)會處于斷開狀態(tài)，此時K4會因為受到失壓的影響出現(xiàn)分閘狀況，而K5則不受影響。在1s 延時之后，會開啟第一次重合閘操作，F(xiàn)CN 重合，K1、K2、K3隨之立即處于關(guān)閉狀態(tài)，此時除了E 區(qū)域其他線路均會恢復(fù)線路運行。假設(shè)此時E 區(qū)域為長時間的故障狀況，則前期與之前的處理方式相同，但是K4區(qū)域會啟動重合閘，之后FCB 會在其影響下出現(xiàn)跳閘狀況，導(dǎo)致K4呈現(xiàn)閉鎖狀態(tài)，直至二次重合閘重合之后，K4會恢復(fù)狀態(tài)，并實現(xiàn)故障隔離處理。

3.3 線路單相接地處理

單相接地故障分為兩種，假設(shè)C 區(qū)域出現(xiàn)單相接地問題，則會產(chǎn)生零序電壓，此時便會收到警告。若是此時工作人員可以精準(zhǔn)度掌握故障線路，之后對FCB 進(jìn)行操作，則K1、K2會依次呈現(xiàn)關(guān)閉狀態(tài)。尤其是在K2關(guān)閉之后，技術(shù)人員便可通過ZPD 了解線路中零序電壓的變動狀況，直至完全消失。此時測控設(shè)備便會自動認(rèn)定C 段處于接地故障，K2會在短時間內(nèi)進(jìn)行閉鎖設(shè)置，而K3則處于失電情況還會自動閉鎖。此時D 點在連接聯(lián)絡(luò)點時整個線路便會開啟故障區(qū)域隔離。然而此種形式對變電站的線路選擇要求較高，若是不能夠滿足精準(zhǔn)度要求，則需要以人工操作的手段檢測哪一條為故障區(qū)域，并在認(rèn)定線路問題之后恢復(fù)其他線路的正常運行。第二種，則是指分支線路存在單相接地故障。此種情況下，若是假設(shè)E 點出現(xiàn)單相接地問題，則此時K4區(qū)域內(nèi)部的TA 會對線路進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)存在零序電流，而測控裝備則會在FKI 延時完成之后認(rèn)定E區(qū)域存在長時間的接地問題，從而使K4處于閉鎖狀態(tài)。而K5則會檢測線路的負(fù)荷狀態(tài)，之后按照設(shè)定值狀況，判定故障情況，此時K5不受到影響。而對于小電阻接地來講，F(xiàn)K1、FK2為了能夠滿足零序需求，通常會設(shè)置延時為0s，從而確保在線路出現(xiàn)接地問題時，分支線路會立即進(jìn)行處理，從而切除接地故障，確?？梢圆挥绊懫溆鄥^(qū)域的正常運行。

4 線路自動化技術(shù)分析以及優(yōu)缺點研究

4.1 變電站重合閘

一方面，若是為以此重合閘設(shè)置，則說明其內(nèi)部使用的是我國最為常見的繼電保護(hù)形式，此種形式可以在不影響其他區(qū)域管理的前提下，運用以此重合閘完成故障區(qū)域隔離。然而在使用的過程中也會因為延時時間的影響減緩開關(guān)閉合的靈敏度，會提高供電恢復(fù)的時間成本。另一方面，若是設(shè)置為二次重合閘裝置，兩次判定的側(cè)重點也會有所區(qū)別，一次合閘主要是判斷故障的屬性，二次判定才能夠進(jìn)行故障區(qū)域定位。此種技術(shù)運用的過程中相比于前一種形式可在短時間內(nèi)瞬間恢復(fù)系統(tǒng)的供電，但是由于第二次才能夠明確故障區(qū)域的具體位置，因此也會提高短路沖擊，需要相關(guān)人員及時的根據(jù)設(shè)計情況進(jìn)行運行優(yōu)化與完善。

4.2 時限式接地故障

若是屬于時限式接地短路，則判定形式與上文的其他類型相似，在原理上依舊是主線路開關(guān)會按照原理要求進(jìn)行故障監(jiān)測，并判定單相接地，此種形式依舊具備原有自動化的相應(yīng)優(yōu)勢，并且減少了故障檢測設(shè)備的運用。運用此種形式可以在不接地系統(tǒng)中更加高效地進(jìn)行故障處理，但是也存在時限式故障處理的不足，在恢復(fù)供電的過程中需要逐級處理才能夠滿足故障恢復(fù)需求。

4.3 借助分界開關(guān)管控分支線路

對于分支線路來講，依舊是運用電流檢測的形式進(jìn)行區(qū)域定位和確認(rèn)。在具體工作中，一方面是支線T 區(qū)域為測控點區(qū)域，此時的檢測只需要在選線方面確保精準(zhǔn)度便可以，整體來看較為便捷。另一方面則是在實際工作中，分支線路存在故障問題，且為接地故障，此時的處理需要盡可能地保障變電站的正常運行，需要借助分接開關(guān)處理進(jìn)行故障區(qū)域的切除隔離。需要注意分支線路也可以通過安裝開關(guān)的方式，按照時限式的原理要求完成故障區(qū)域的監(jiān)測和管控。

5 通信研究

本文介紹的自動化形式所依托的技術(shù)內(nèi)容屬于分布式的一種，此種技術(shù)不需要借助通信便可實現(xiàn)故障的區(qū)域定位以及隔離，因此整體操作更加便捷，在實際工作中可優(yōu)先運用“無通信”形式開展相應(yīng)設(shè)置。線路自動化的過程中，細(xì)節(jié)處理尤為關(guān)鍵，因此也可以將其看為配電網(wǎng)自動化的基礎(chǔ)內(nèi)容，分析的主干區(qū)域的智能開關(guān)設(shè)置以及分線的智能開關(guān)裝置均包含通信功能，前期設(shè)有接口區(qū)域，接口的設(shè)計與運用主要是以CDMA 為主。其中CDMA在運用的過程中存在通信速度較快、成本低、穩(wěn)定性、安全性、顯性質(zhì)量較強的特點，可以滿足高效數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。與其他的技術(shù)形式相比，后期維護(hù)難度較小，安裝難度較低，是最為科學(xué)的一種通信形式。

在具體工作中，要求技術(shù)人員需要在智能開關(guān)區(qū)域運用CMDA 進(jìn)行測控設(shè)施的連接，并完成參數(shù)設(shè)置，從而運用測控軟件完成操控。通信的過程中開關(guān)的數(shù)據(jù)信息會實時顯示，并為工作人員提供線路運行的相關(guān)參數(shù)內(nèi)容，使其可以實時的了解保護(hù)情況以及運行過程中的異常內(nèi)容。

6 線路自動化綜合特點研究

一是此種測控技術(shù)形式可以在“無通信”的環(huán)境下實現(xiàn)故障區(qū)域的識別定位以及隔離操作，可解決過往技術(shù)運用中的停電環(huán)境下的相應(yīng)問題。二是原理簡單易懂，減少了電路運算環(huán)節(jié)，設(shè)備產(chǎn)品化優(yōu)勢明顯。三是應(yīng)用的過程中不受中性點接地形式的影響，適應(yīng)性較強，可運用在多種場景工作中。因此在后續(xù)的工作中，要求相關(guān)人員應(yīng)該加大對此種自動化技術(shù)形式的關(guān)注，并提升自身工作能力，強化技術(shù)運用，為相關(guān)行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

7 結(jié)語

對于電力企業(yè)來講，怎樣運用技術(shù)形式實現(xiàn)配電網(wǎng)故障自動監(jiān)控是工作的關(guān)鍵，也是強化電力保護(hù)的重要研究內(nèi)容。本文所分析的自動化技術(shù)是一種經(jīng)過驗證的新型手段，滿足我國現(xiàn)階段配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)需要，能夠盡可能保障線路安全與穩(wěn)定，為電力企業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。為此在后續(xù)的工作中要強化對此技術(shù)的關(guān)注，從而發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，為電網(wǎng)建設(shè)創(chuàng)造條件。