配网线路馈线自动化的实施

白强

【摘要】：该文通过叙述基于“电压型”开关和“电流型”开关馈线自动化系统的工作原理，指出此两种馈线自动化系统的优点和不足，提出将“电压型”开关和“电流型”开关按实际情况组合在一起，组成的馈线自动化系统结构简单，可靠性高，且易于实施，在现阶段应用在配网线路上具有重要的现实意义。

【关健词】：馈线自动化、故障判断、故障隔离

配电自动化是电力系统现代化的必然趋势，其主要意义在于：当配网发生故障时，迅速查出故障区段，快速隔离故障区段，及时自动恢复非故障区域用户的供电，因此缩短了对用户的停电时间，减少停电面积，提高供电可靠性。

1 .基于“电压型”开关的馈线自动化系统

基于“电压型”开关的馈线自动化系统是以电压为参量进行线路故障判断和状态检测，其保护模式源于日本东芝公司的电压故障诊断仪。为了更好地说明其工作原理，下面给出一条典型的带有分支的馈线，如图1所示。

在正常状态下，变电站出口断路器CB及分段开关A、B、C、D均处于关合位置。假设线路c段即开关C后端出现永久性故障。

运行过程中，线路c段即开关C后端出现故障，引起CB跳闸，从而导致A、B、C、D因线路失电而全部跳闸，如图2所示。

CB第一次重合，线路a段得电，开关A进入得电延时阶段（简称Xa）如图3所示。

Xa时间到，开关A合闸，线路b段得电，开关A进入合闸后的闭锁复归时间（简称Ya），开关B、C分别进入合闸前的得电延时阶段，简称Xb、Xc，假设Xb＜Xc，如图4所示。

Xb时间到，开关B合闸，进入Yb时间；d段得电，开关D进入Xd时间，C仍在上述Xc时间内，如图5所示。

Xc时间到，开关C合闸，进入Yc时间，由于c段故障依旧存在，引起CB的新一轮故障跳闸，从而全线停电。由于在C的闭锁复归时间即Yc时间内故障再次发生，故开关C进行合闸闭锁（LOCK），如图6所示。

CB重合闸时限到，进行合闸，开关A、B、D依次得电合闸。线路中除c段外其余线路正常运行，即非故障区恢复供电，如图7所示。

从上述可以看出，变电站出口断路器CB两次重合才能隔离故障段线路，因c段线路故障引起了大范围的失电。

2 .基于“电流型”开关的馈线自动化系统

基于“电流型”开关的馈线自动化系统是由电流型重合、分段器组成，以电流为参量进行线路故障判断和状态检测，在我国的应用已相对普及。“电流型”开关即是带电流保护的脱扣型断路器。电流保护的特点是故障判断准确，可靠性高，过流即是故障，与运行环境、故障种类关联较小。为了说明其工作原理，现仍以图1为例。

假设线路d段（主干线）出现永久性故障，如图8所示。

在上图，开关CB、A、B、C、D均采用带电流保护的断路器，一般只需考虑三套整定值即可。第一套定值针

对变电站的出线断路器CB，第二套定值针对主干线路的分段开关A、B，第三套定值针对支线开关C、D。这三套定值满足下列关系，以作到分支线故障不影响主干线，主干线故障不影响变电站。

第一套定值的最小分闸电流>第二套定值的最小分闸电流>第三套定值的最小分闸电流，且第一套定值的动作延时>第二套定值的动作延时>第三套定值的动作延时。

从上可得出变电站的出线断路器CB的保护范围最多只须达到其末梢方向隔过一个开关（开关B）即可；分支线开关的保护范围只须达到本条支线末梢即可。

由于某些线路的供电半径较短，相连区域的故障电流相差不大，并且受电流互感器的精度和开关设备的动作时间的影响，期望通过对开关设备更精细地整定来进一步提高故障时的选择性的努力通常是难于实现的。

由于主干线路各开关的整定值相同，在发生故障时，就很有可能发生越级跳闸。如图8的d段发生故障，由于A和B两个开关的定值相同，但A开关机构比较灵活，因此A开关越级跳闸。发生了越级跳闸以后，必须在恢复健全区域供电之前将B开关补跳，否则将扩大事故影响范围，而这段期间内，B开关处于失压状态，因此必须通过蓄电池或其它储能装置提供跳闸能量。

3 .“电压型”开关与“电流型”开关组成的馈线自动化系统

综上可以看出，“电压型”开关的特点是能够自动隔离故障段和自动恢复非故障段线路的供电，开关不需要遮断故障电流，但因支线故障却导致全线路的短暂停电，故障影响范围大；“电流型”开关的特点是支线故障不影响主干线，故障影响范围小，但容易出现越级跳闸。

根据以上两种类型开关的特点，相互弥补其不足，如果将“电压型”开关安装在线路的主干线上，“电流型”开关安装在线路的分支线上，则不难实现一种最隹的保护模式。现以图1、图2、图8为例说明其工作原理。

在图1中，主干线上的A、B开关为“电压型”开关，分支线上的C、D开关为“电流型”开关，其主要定值如下：变电站出线断路器CB开关的保护范围只需考虑保护线路主干线，A开关的得电延时时间Xa=35 s（大于重合闸装置的电容充电时间，CB开关重合方式不需改为二次重合），B开关的得电延时时间Xb=7 s，CB开关的最小分闸电流Icb>C、D开关的最小分闸电流Ic或Id，且CB开关的动作延时Tcb>C、D开关的动作延时Tc或Td。

如图2所示，线路c段故障，因Icb>Ic且Tcb>Tc，故C开关先跳开，将故障隔离，不影响主干线及e段线路的正常供电。

如图8所示，线路d段永久性故障，开关经过两轮失压跳闸后，B开关进行合闸闭锁，线路a、b、c段恢复供电，缩短了停电时间，减少了停电范围。

4.结束语将“电压型”开关和“电流型”开关按实际情况组合在一起，相互弥补不足，组成的馈线自动化系统结构简单，建设费用低，可靠性高，且易于实施，在现阶段应用在配网线路上具有十分重要的现实意义。

参考文献

刘健、配电网自动化新技术。北京：中国水利水电出版社，2003年。