白強(qiáng)

【摘要】：該文通過敘述基于“電壓型”開關(guān)和“電流型”開關(guān)饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的工作原理，指出此兩種饋線自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和不足，提出將“電壓型”開關(guān)和“電流型”開關(guān)按實(shí)際情況組合在一起，組成的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，且易于實(shí)施，在現(xiàn)階段應(yīng)用在配網(wǎng)線路上具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【關(guān)健詞】：饋線自動(dòng)化、故障判斷、故障隔離

配電自動(dòng)化是電力系統(tǒng)現(xiàn)代化的必然趨勢(shì)，其主要意義在于：當(dāng)配網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，迅速查出故障區(qū)段，快速隔離故障區(qū)段，及時(shí)自動(dòng)恢復(fù)非故障區(qū)域用戶的供電，因此縮短了對(duì)用戶的停電時(shí)間，減少停電面積，提高供電可靠性。

1 .基于“電壓型”開關(guān)的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)

基于“電壓型”開關(guān)的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)是以電壓為參量進(jìn)行線路故障判斷和狀態(tài)檢測(cè)，其保護(hù)模式源于日本東芝公司的電壓故障診斷儀。為了更好地說明其工作原理，下面給出一條典型的帶有分支的饋線，如圖1所示。

在正常狀態(tài)下，變電站出口斷路器CB及分段開關(guān)A、B、C、D均處于關(guān)合位置。假設(shè)線路c段即開關(guān)C后端出現(xiàn)永久性故障。

運(yùn)行過程中，線路c段即開關(guān)C后端出現(xiàn)故障，引起CB跳閘，從而導(dǎo)致A、B、C、D因線路失電而全部跳閘，如圖2所示。

CB第一次重合，線路a段得電，開關(guān)A進(jìn)入得電延時(shí)階段（簡(jiǎn)稱Xa）如圖3所示。

Xa時(shí)間到，開關(guān)A合閘，線路b段得電，開關(guān)A進(jìn)入合閘后的閉鎖復(fù)歸時(shí)間（簡(jiǎn)稱Ya），開關(guān)B、C分別進(jìn)入合閘前的得電延時(shí)階段，簡(jiǎn)稱Xb、Xc，假設(shè)Xb＜Xc，如圖4所示。

Xb時(shí)間到，開關(guān)B合閘，進(jìn)入Yb時(shí)間；d段得電，開關(guān)D進(jìn)入Xd時(shí)間，C仍在上述Xc時(shí)間內(nèi)，如圖5所示。

Xc時(shí)間到，開關(guān)C合閘，進(jìn)入Yc時(shí)間，由于c段故障依舊存在，引起CB的新一輪故障跳閘，從而全線停電。由于在C的閉鎖復(fù)歸時(shí)間即Yc時(shí)間內(nèi)故障再次發(fā)生，故開關(guān)C進(jìn)行合閘閉鎖（LOCK），如圖6所示。

CB重合閘時(shí)限到，進(jìn)行合閘，開關(guān)A、B、D依次得電合閘。線路中除c段外其余線路正常運(yùn)行，即非故障區(qū)恢復(fù)供電，如圖7所示。

從上述可以看出，變電站出口斷路器CB兩次重合才能隔離故障段線路，因c段線路故障引起了大范圍的失電。

2 .基于“電流型”開關(guān)的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)

基于“電流型”開關(guān)的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)是由電流型重合、分段器組成，以電流為參量進(jìn)行線路故障判斷和狀態(tài)檢測(cè)，在我國的應(yīng)用已相對(duì)普及?！半娏餍汀遍_關(guān)即是帶電流保護(hù)的脫扣型斷路器。電流保護(hù)的特點(diǎn)是故障判斷準(zhǔn)確，可靠性高，過流即是故障，與運(yùn)行環(huán)境、故障種類關(guān)聯(lián)較小。為了說明其工作原理，現(xiàn)仍以圖1為例。

假設(shè)線路d段（主干線）出現(xiàn)永久性故障，如圖8所示。

在上圖，開關(guān)CB、A、B、C、D均采用帶電流保護(hù)的斷路器，一般只需考慮三套整定值即可。第一套定值針

對(duì)變電站的出線斷路器CB，第二套定值針對(duì)主干線路的分段開關(guān)A、B，第三套定值針對(duì)支線開關(guān)C、D。這三套定值滿足下列關(guān)系，以作到分支線故障不影響主干線，主干線故障不影響變電站。

第一套定值的最小分閘電流>第二套定值的最小分閘電流>第三套定值的最小分閘電流，且第一套定值的動(dòng)作延時(shí)>第二套定值的動(dòng)作延時(shí)>第三套定值的動(dòng)作延時(shí)。

從上可得出變電站的出線斷路器CB的保護(hù)范圍最多只須達(dá)到其末梢方向隔過一個(gè)開關(guān)（開關(guān)B）即可；分支線開關(guān)的保護(hù)范圍只須達(dá)到本條支線末梢即可。

由于某些線路的供電半徑較短，相連區(qū)域的故障電流相差不大，并且受電流互感器的精度和開關(guān)設(shè)備的動(dòng)作時(shí)間的影響，期望通過對(duì)開關(guān)設(shè)備更精細(xì)地整定來進(jìn)一步提高故障時(shí)的選擇性的努力通常是難于實(shí)現(xiàn)的。

由于主干線路各開關(guān)的整定值相同，在發(fā)生故障時(shí)，就很有可能發(fā)生越級(jí)跳閘。如圖8的d段發(fā)生故障，由于A和B兩個(gè)開關(guān)的定值相同，但A開關(guān)機(jī)構(gòu)比較靈活，因此A開關(guān)越級(jí)跳閘。發(fā)生了越級(jí)跳閘以后，必須在恢復(fù)健全區(qū)域供電之前將B開關(guān)補(bǔ)跳，否則將擴(kuò)大事故影響范圍，而這段期間內(nèi)，B開關(guān)處于失壓狀態(tài)，因此必須通過蓄電池或其它儲(chǔ)能裝置提供跳閘能量。

3 .“電壓型”開關(guān)與“電流型”開關(guān)組成的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)

綜上可以看出，“電壓型”開關(guān)的特點(diǎn)是能夠自動(dòng)隔離故障段和自動(dòng)恢復(fù)非故障段線路的供電，開關(guān)不需要遮斷故障電流，但因支線故障卻導(dǎo)致全線路的短暫停電，故障影響范圍大；“電流型”開關(guān)的特點(diǎn)是支線故障不影響主干線，故障影響范圍小，但容易出現(xiàn)越級(jí)跳閘。

根據(jù)以上兩種類型開關(guān)的特點(diǎn)，相互彌補(bǔ)其不足，如果將“電壓型”開關(guān)安裝在線路的主干線上，“電流型”開關(guān)安裝在線路的分支線上，則不難實(shí)現(xiàn)一種最隹的保護(hù)模式。現(xiàn)以圖1、圖2、圖8為例說明其工作原理。

在圖1中，主干線上的A、B開關(guān)為“電壓型”開關(guān)，分支線上的C、D開關(guān)為“電流型”開關(guān)，其主要定值如下：變電站出線斷路器CB開關(guān)的保護(hù)范圍只需考慮保護(hù)線路主干線，A開關(guān)的得電延時(shí)時(shí)間Xa=35 s（大于重合閘裝置的電容充電時(shí)間，CB開關(guān)重合方式不需改為二次重合），B開關(guān)的得電延時(shí)時(shí)間Xb=7 s，CB開關(guān)的最小分閘電流Icb>C、D開關(guān)的最小分閘電流Ic或Id，且CB開關(guān)的動(dòng)作延時(shí)Tcb>C、D開關(guān)的動(dòng)作延時(shí)Tc或Td。

如圖2所示，線路c段故障，因Icb>Ic且Tcb>Tc，故C開關(guān)先跳開，將故障隔離，不影響主干線及e段線路的正常供電。

如圖8所示，線路d段永久性故障，開關(guān)經(jīng)過兩輪失壓跳閘后，B開關(guān)進(jìn)行合閘閉鎖，線路a、b、c段恢復(fù)供電，縮短了停電時(shí)間，減少了停電范圍。

4.結(jié)束語將“電壓型”開關(guān)和“電流型”開關(guān)按實(shí)際情況組合在一起，相互彌補(bǔ)不足，組成的饋線自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建設(shè)費(fèi)用低，可靠性高，且易于實(shí)施，在現(xiàn)階段應(yīng)用在配網(wǎng)線路上具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

劉健、配電網(wǎng)自動(dòng)化新技術(shù)。北京：中國水利水電出版社，2003年。