引言

根據(jù)有關資料顯示,電力用戶所遇到的停電事故絕大多數(shù)是由于配電網(wǎng)發(fā)生了問題。在我國造成配電網(wǎng)停電的因素有很多,如限電、計劃檢修、事故檢修、市政建設等。隨著近年來我國電網(wǎng)建設水平的不斷提升以及老舊電網(wǎng)的改造等,使得電力供需關系逐漸平衡,且備用容量以及可選擇的線路不斷增加,因此基本不會發(fā)生因限電和計劃檢修而引起的停電,事故檢修逐漸成為目前主要的停電原因。

1配電網(wǎng)相間短路的故障定位方法

相間短路故障一般可分為區(qū)域內(nèi)相間短路故障以及區(qū)域間相間短路接地故障。其中區(qū)域內(nèi)故障指的是短路事故是在區(qū)域內(nèi)部發(fā)生的,而區(qū)域間故障則是由某個區(qū)域內(nèi)部單相接地導致另外兩相對地絕緣升高,從而造成了其他某個或多個區(qū)域內(nèi)的兩相電接地形成短路。對相間短路故障進行準確定位的主要方法有:

方法一:當一段線路處于開環(huán)運行狀態(tài),如果某個區(qū)域的一個端點上顯示了短路電流,但是其他端點并沒有出現(xiàn)該種信息,則說明這段區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)了相間短路故障:如果其他端點中也出現(xiàn)了一個或多個短路信息,說明故障發(fā)生的位置不在該段。

方法二:當一段線路處于閉環(huán)運行狀態(tài),如果某一區(qū)域的端點顯示了短路電流,且都顯示故障功率來自于該區(qū)域內(nèi)部,說明該區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)了相間短路故障:如果其中有一個或多個短路端點顯示其故障功率來自于其他區(qū)域,說明故障發(fā)生的位置不在該段。

以上兩種故障定位方法只適用于區(qū)域內(nèi)的情況,而對于區(qū)域間相間短路故障的準確定位則應當分別分析短路接地的每個相別,再根據(jù)以上兩種方法進行相應的判斷。

2多重相間短路故障的分辨性判據(jù)

(1)多重區(qū)域內(nèi)相間短路故障的分辨性。如果多重區(qū)域內(nèi)存在"長輩"與"晚輩"關系,并且兩個區(qū)域內(nèi)都出現(xiàn)了相間短路故障,則無法準確定位其相間短路故障:如果不是這種情況,則可以準確定位多重區(qū)域內(nèi)的相間短路故障。

(2)多重區(qū)域間相間短路接地故障的分辨性。在多重區(qū)域間,如果有相別發(fā)生接地故障,并且有"長輩"與"晚輩"關系的區(qū)域也出現(xiàn)了接地故障,那么這種情況下就不能準確分辨發(fā)生接地故障的位置,其余接地故障的情況都可以準確分辨。也就是說,只有當每個相別的接地位置都能準確定位時,整個區(qū)域間的接地故障才能夠準確分辨。

(3)容錯相間短路故障定位。在所接收故障信息準確、全面的前提下,方法一能夠準確定位故障發(fā)生的位置,但是配電線路基本都是在戶外,且相關的配電設備以及區(qū)域間的通信網(wǎng)絡等都在一定程度上制約了短路信息的上報,容易出現(xiàn)漏報、錯報等情況。因此要對短路故障進行準確定位就需要在以上定位方法的基礎上制定相應的容錯機制。

(4)含分布式電源的配電網(wǎng)故障定位。結(jié)合故障電流信息的特點,利用以上兩種常規(guī)的定位方法對含分布式電源的配電網(wǎng)進行故障定位具有普遍適用性,即使已經(jīng)投入使用的配電自動化系統(tǒng)也同樣可以在不進行改造的情況下接入分布式電源。如果一些配電自動化終端所安裝的元件不具備相應的方向性,則可以通過重合閘結(jié)合分布式電源脫網(wǎng)的相關特性對故障進行準確定位,本文將這種思路作為第三種定位方法,實施的具體步驟如下:首先設置重合閘的延時時間,通常設定在2.5~3.5s范圍內(nèi):發(fā)生短路故障時,短路保護器發(fā)生作用:2s后該段線路上的DG逐漸從主體電網(wǎng)上脫離:斷路器發(fā)生作用后經(jīng)過設定的延時時間會重合,如果故障為瞬時性的,當重合時會恢復全線路的供電:如果故障為永久性的,當重合時會再次發(fā)生跳閘現(xiàn)象,這樣相應的配電系統(tǒng)根據(jù)所獲取的信息排除故障是由DG引起的,并結(jié)合收集的電流信息采用相應的定位方法對故障進行準確定位。

(5)主站的相間短路故障定位流程。在發(fā)生相間短路故障后,主站根據(jù)自動化終端所接受的電流信息分析該段線路是否為開環(huán)運行狀態(tài)、是否存在分布式電源、線路容量大小、故障信息的全面性等,然后確定定位方法,準確判斷故障位置。

3供電恢復策略

3.1即時供電恢復策略

即時供電恢復策略是針對出現(xiàn)故障時的電流分布信息,根據(jù)健全區(qū)域的范圍,合理制定恢復全區(qū)域供電方案所提出的恢復策略。雖然健全區(qū)域得到恢復之后在很短的時間內(nèi)并不會發(fā)生問題,但是事故修復期間該區(qū)域的負荷會產(chǎn)生一定的變化,有時會造成超負荷運行,因此出現(xiàn)故障后使用該策略并不一定可行、有效。

3.2短時供電恢復策略

短時供電恢復策略是充分考慮了事故修復過程中電流負荷的變化,并根據(jù)這種變化對健全區(qū)域?qū)嵤┕╇娀謴偷囊环N策略。該策略有兩種實現(xiàn)方法:(1)對短時負荷進行合理預測,從而找出可以滿足故障修復過程中對電氣極限要求的策略,但是這種方式算法復雜且計算量非常大。(2)結(jié)合歷史統(tǒng)計的相關數(shù)據(jù),合理預測故障修復過程中線路中最大供電負荷的時間,并以此制定即時供電恢復策略,這種方式能夠利用啟發(fā)式算法進行相應的計算,但是計算結(jié)構(gòu)具有一定的局限性。

3.3最小用負荷供電恢復策略

以甩負荷最小為目標的供電恢復策略適用于外界環(huán)境影響較大的情況,雖不能恢復整體區(qū)域供電,但是能恢復盡可能大范圍的健全區(qū)域的供電。

3.4模式化供電恢復策略

近些年來,國內(nèi)外該領域內(nèi)的大量研究與實踐表明,設置備用線路、多分段等多種模式化的線路連接方式可以有效節(jié)約備用容量,用于故障發(fā)生時的應急儲備,有助于進一步提高對相關配電設備的使用效率。但是,不同的連接模式需要有相適應的故障恢復策略。

3.5區(qū)域間兩相短路接地供電恢復策略

當發(fā)生區(qū)域間兩相短路接地故障時,接地故障位置處于兩個不同的區(qū)域,尤其是對設施老舊、線路絕緣層老化嚴重的線路,更需要將發(fā)生接地故障的兩個區(qū)域進行有效隔離,然后再對健全區(qū)域進行供電恢復:如果故障線路為新建或者絕緣層效果較好的情況下,可以只選擇隔離其中一個接地故障區(qū)域,然后再對健全區(qū)域進行供電恢復。確定隔離區(qū)域時應當確?；謴凸╇姾罂梢苑崭嗟挠脩簟?

3.6多種供電恢復策略的綜合運用

當配電網(wǎng)中出現(xiàn)母線失壓、相間短路、斷路器跳閘等情況時,會將信號發(fā)送至配電自動化系統(tǒng),然后配電自動化系統(tǒng)對故障進行定位,并根據(jù)其設定的故障處理流程對故障進行定位分析,最終提出相應的供電恢復策略。下面對處理流程進行簡單介紹。

(1)首先辨別故障位置,如果故障是在供電線路上產(chǎn)生的,則進入到(2)步驟:反之,則判定為母線失壓,進入到(6)步驟。(2)按照零序電壓的相關信息判斷故障是否屬于區(qū)域間兩相短路接地故障,如果是,則執(zhí)行相應的供電恢復策略:反之,則進入到(3)步驟。(3)通過所判斷的故障位置確定其是否處于模式化的接線網(wǎng)中,如果是,則執(zhí)行相應的供電恢復策略:反之,則進入到(4)步驟。(4)確定能否制定可行、有效的短時供電恢復策略,并且防止在故障維修過程中發(fā)生超負荷運行,如果可以,則制定并執(zhí)行:反之,則進入到(5)步驟。(5)確定能否制定有效的即時供電恢復策略,如果條件滿足,則制定并執(zhí)行,但是執(zhí)行時可能會產(chǎn)生超負荷運行的情況,屆時就要進行到(6)步驟進行甩負荷,或者直接進行(6)步驟。(6)進行甩負荷,盡可能為更多的負荷恢復供電。

4結(jié)語

配電網(wǎng)相間短路在10kV線路中屬于最常發(fā)生的一種故障。當配電線路發(fā)生故障時,首先也是最關鍵的就是要對故障進行準確定位,判斷故障類型,從而制定可行的供電恢復策略,在對健全區(qū)域恢復供電時還要避免發(fā)生線路的超負荷運行,充分利用配電自動化系統(tǒng)對不同的故障類型進行處理,采取相應的供電恢復策略,為電網(wǎng)中故障的定位、供電恢復等提供有價值的信息。