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【摘 要】配电自动化是智能电网的重要组成部分，对于提高供电可靠性、扩大供电能力和实现电网的高效经济运行具有重要意义。配电网故障处理是配电自动化的核心内容，本文介绍了继电保护的作用与要求，分析了继电保护与配电自动化配合的配电网故障，并提出了故障处理的模式与方法。
【关键词】继电保护；配电网；故障处理
一、继电保护的作用与要求
（一）继电保护的作用
在电力系统被保护元件发生故障的时候，继电保护装置能自动、有选择性地将发生故障元件从电力系统中切除掉来保证无故障部分恢复正常运行状态，使故障元件避免继续遭到损害，以减少停电的范围；如果被保护元件出现异常运行状态时，继电保护装置能及时反应，根据维护条件，发出信号、减少负荷或跳闸动作指令。此时，一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件危害程度规定一定的延时，以避免不必要的动作。同时，继电保护装置也是电力系统的监控装置，可以及时测量系统电流电压，从而反映系统设备运行状态。
（二）继电保护的组成及要求
1、组成
继电保护一般由输入部分、测量部分、逻辑判断部分和输出执行部分组成。现场信号输入部分一般是要进行必要的前置处理，如隔离、电平转换、低通滤波等，使继电器能有效地检查各现场物理量。测量信号要转换为逻辑信号，根据测量部分各输出量的大小、性质、逻辑状态、输出顺序等信息，按照一定的逻辑关系组合运算最后确定执行动作，由输出执行部分完成最终任务。
2、要求
继电保护的基本要求应当满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性的要求。选择性指保护装置动作时，仅将故障器件从电力系统中当独切除，使停电的范围尽量地缩小，保证系统中无故障的部分正常运行；速动性是指保护装置应尽快切除短路故障，它的目的就是提高系统的稳定性，从而减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小受故障所影响范围，提高自动重合闸和备用设备自动投入的效果。灵敏性是指对于保护的范围内，发生故障或不正常运行状态的反应能力。可靠性是指继电保护装置在保护范围内发生动作时的可靠程度。
二、继电保护与配电自动化配合的配电网故障分析
配电网故障，在供电系统中普遍存在，部分供电企业选用断路器代替开关，并期望故障产生的时候，离故障区域最近的断路器可以及时跳闸将故障电流阻断，进而避免故障影响到整条供电线路。但是，在实际的情况之中，故障产生后，由于各级的开关保护配合问题的存在，导致了越级以及多级跳闸现象的发生，同时给判别故障的性质工作带来困难。为将这一现象避免，部分供电企业则利用负荷开关作馈线开关，这一方法虽解决了多级跳闸与故障性质的判断等问题，但却存在有一点故障全线就会出现瞬时停电的弊端，使得用户停电现象频繁。 随着馈线的主干线路的绝缘化与电缆化比例不断升高，供电的主干线出现故障的频率明显的减少，故障大部分在用户支路产生。所以，部分的供电企业在用户支线的入口位置，设置了具备单相接地与过电流储能跳闸功能饿开关，其目的是为了将用户侧的故障自动隔离，避免用户侧的故障波及全线，同时确立故障的责任分界点。
三、继电保护与配电自动化配合的配电网故障处理模式
在配电网故障处理中，故障定位、隔离和恢复等环节，是配电网运行管理的重要任务之一。完整的配电自动化的故障处理是建立在继电保护自动装置的正常工作基础之上。这里以故障定位为例来，来分析配电网故障处理的模式。配电网故障区段的定位主要有三种方法：短路电流指示故障定位、接地故障定位、利用距离继电器测量的故障定位。
（一）短路电流指示故障定位其原理是以有故障指示的线路为
边界支路，将网络分为几个子网络，然后根据相应的短路电流指示
器的方向信息，对子网络进行进一步划分，找到故障区段（图1）。
图1 DMS系统中的短路故障定位过程
DMS—配电管理系统 SCADA·数据采集和监视
对边界支路的划分取决于该支路上的指示器的位置和数目。利用距离继电器测量的故障定位方法，一般形式是在馈线首端安装距离继电器，而在其分支装有短路电流指示器。利用距离继电器的测量阻抗值和短路电流指示器的结果。可以搜索故障支路，完成故障定位算法。
（二）接地故障定位传统的10kV配电方式是以辐射式为主，辐射式与树干式相结合为辅的供电方式（如图2）。由于多个用户“T”接于一条电源线，一旦电源干线发生故障或检修，必然造成干线线路后边的所有用户停皂。供电可靠性差。单相瞬时接地是电网中最常见的故障，为了有地效降低单相接地故障引起的工频过电压、避免瞬时接地故障造成供电中断，常采用中性点接地的运行方式。
图2 干线式配电网示意图
经过多年的运行实践，我国中压配电网多采用中性点不接地方式或谐振接地方式，少数城网和工矿企业采用低电阻或高电阻接地方式，其中谐振接地方式已经成为配电网的主流接地方式。
（三）利用距离继电器测量的故障定位在补偿电网中实现永久性单相接地故障定位比较困难。发生永久性接地故障后。如果不要求带故障运行，就可以将调谐线圈通过小电阻旁路，退出补偿，这样故障电流增大，可以由距离继电器检测、跳开故障线路。使用已有的相问故障定位距离继电器，需要解决小于负荷电流的单相接地故障电流的检测问题，以及在接地故障和相问故障下阻抗定值的自动调整问题。为了实现综合故障区段划分，需要从提高灵敏度的角度上对现有保护进行改进。
四、配电网继电保护故障处理
以10kv配电网继电保护为例分析故障处理
（一）替换处理
电力系统运行发生故障时，处理综合自动化保护装置内部故障最常用的方法是用好的或认为正常的相同元件代替怀疑的或认为有故障的元件，以此来判断好坏，这样可以快速地缩小故障查找范围，及时对故障进行处理。对于微机保护故障或内部回路复杂的单元继电器故障，可用附近备用或暂时处于检修的插件继电器取代原有设备，如果故障消失，则说明故障在换下来的元件内，否则就必须在其他地方继续查找故障。 （二）参照处理
此方法主要用于查找认为接线错误，定值校验过程中发现测试值与预想值有较大出入又无法断定原因之类的故障。通过对正常设备技术参数与非正常设备技术参数的比对，从参数的不同处找出不正常设备的故障点，在进行回路改造和设备更换后二次接线不能正确恢复时，可参照同类设备接线在继电器定值校验时，如发现某一只继电器测试值与其整定值相差甚远，此时不可轻易判断此继电器特性好与不好，可马上去调整继电器上的刻度值，或用同只表计去测量其他相同回路的同类继电器进行比较。
（三）短接处理
此方法主要用于电磁锁失灵、电流回路开路切换、继电器不动作、判断控制等转换开关的接点是否良好。具体操作是将回路某一段或一部分用短接线接入为短接，以此来判断故障是存在短接线范围内还是其他地方，从而缩小故障范围。
（四）直观处理
此方法用于一些无法用仪器逐点测试，或某一插件故障一时无备品更换，而又想将故障排除的情况。使用直观处理10kV开关拒分或拒合故障，在操作命令下发后，如直接观察到合闸接触器或跳闸线圈能动作，说明电气回路正常，故障存在机构内部。如在现场直接观察到继电器内部明显发黄，或哪个元器件发出浓烈的焦味等即可迅速确认故障所在，只需更换损坏的元件。
（五）分段逐项拆除处理
此方法主要用于查找直流接地、交流电源熔丝放不上等故障。当故障发生时，可将并联在一起的二次回路分段，进行顺序脱开，然后再依次放回，一旦故障出现，就表明故障存在于此路。再在这一路内用同样方法查找更小的分支路，直至找到故障点。对于直流接地故障通过拉路法查找排除故障；对电压互感器二次熔丝熔断，回路存在短路故障，或二次交流电压互串等，可分支路依次排查，从电压互感器二次短路相的总引出处将端子分离，此时故障消除然后逐个恢复，直至故障出现，再分支路进行依次排查；对整套装置的保护熔丝熔断或电源空气开关合不上，则可通过各块插件的拔插排查，并结合观察熔丝熔断情况变化来缩小故障范围。
参考文献：
[1]刘健，张志华，张小庆，赵树仁，宋晓林.配电网模式化故障处理方法研究[J].电网技术.2011，35（11）.
[2]刘健，赵倩，程红丽，翁望月，赵高长，刘巩权.配电网非健全信息故障诊断及故障处理[J].电力系统自动化.2010（7）.
[3]刘健，张志华，张小庆，郑剑敏.继电保护与配电自动化配合的配电网故障处理[J].电力系统保护与控制.2011，39（16）.
【关键词】继电保护；配电网；故障处理
一、继电保护的作用与要求
（一）继电保护的作用
在电力系统被保护元件发生故障的时候，继电保护装置能自动、有选择性地将发生故障元件从电力系统中切除掉来保证无故障部分恢复正常运行状态，使故障元件避免继续遭到损害，以减少停电的范围；如果被保护元件出现异常运行状态时，继电保护装置能及时反应，根据维护条件，发出信号、减少负荷或跳闸动作指令。此时，一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件危害程度规定一定的延时，以避免不必要的动作。同时，继电保护装置也是电力系统的监控装置，可以及时测量系统电流电压，从而反映系统设备运行状态。
（二）继电保护的组成及要求
1、组成
继电保护一般由输入部分、测量部分、逻辑判断部分和输出执行部分组成。现场信号输入部分一般是要进行必要的前置处理，如隔离、电平转换、低通滤波等，使继电器能有效地检查各现场物理量。测量信号要转换为逻辑信号，根据测量部分各输出量的大小、性质、逻辑状态、输出顺序等信息，按照一定的逻辑关系组合运算最后确定执行动作，由输出执行部分完成最终任务。
2、要求
继电保护的基本要求应当满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性的要求。选择性指保护装置动作时，仅将故障器件从电力系统中当独切除，使停电的范围尽量地缩小，保证系统中无故障的部分正常运行；速动性是指保护装置应尽快切除短路故障，它的目的就是提高系统的稳定性，从而减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小受故障所影响范围，提高自动重合闸和备用设备自动投入的效果。灵敏性是指对于保护的范围内，发生故障或不正常运行状态的反应能力。可靠性是指继电保护装置在保护范围内发生动作时的可靠程度。
二、继电保护与配电自动化配合的配电网故障分析
配电网故障，在供电系统中普遍存在，部分供电企业选用断路器代替开关，并期望故障产生的时候，离故障区域最近的断路器可以及时跳闸将故障电流阻断，进而避免故障影响到整条供电线路。但是，在实际的情况之中，故障产生后，由于各级的开关保护配合问题的存在，导致了越级以及多级跳闸现象的发生，同时给判别故障的性质工作带来困难。为将这一现象避免，部分供电企业则利用负荷开关作馈线开关，这一方法虽解决了多级跳闸与故障性质的判断等问题，但却存在有一点故障全线就会出现瞬时停电的弊端，使得用户停电现象频繁。 随着馈线的主干线路的绝缘化与电缆化比例不断升高，供电的主干线出现故障的频率明显的减少，故障大部分在用户支路产生。所以，部分的供电企业在用户支线的入口位置，设置了具备单相接地与过电流储能跳闸功能饿开关，其目的是为了将用户侧的故障自动隔离，避免用户侧的故障波及全线，同时确立故障的责任分界点。
三、继电保护与配电自动化配合的配电网故障处理模式
在配电网故障处理中，故障定位、隔离和恢复等环节，是配电网运行管理的重要任务之一。完整的配电自动化的故障处理是建立在继电保护自动装置的正常工作基础之上。这里以故障定位为例来，来分析配电网故障处理的模式。配电网故障区段的定位主要有三种方法：短路电流指示故障定位、接地故障定位、利用距离继电器测量的故障定位。
（一）短路电流指示故障定位其原理是以有故障指示的线路为
边界支路，将网络分为几个子网络，然后根据相应的短路电流指示
器的方向信息，对子网络进行进一步划分，找到故障区段（图1）。
图1 DMS系统中的短路故障定位过程
DMS—配电管理系统 SCADA·数据采集和监视
对边界支路的划分取决于该支路上的指示器的位置和数目。利用距离继电器测量的故障定位方法，一般形式是在馈线首端安装距离继电器，而在其分支装有短路电流指示器。利用距离继电器的测量阻抗值和短路电流指示器的结果。可以搜索故障支路，完成故障定位算法。
（二）接地故障定位传统的10kV配电方式是以辐射式为主，辐射式与树干式相结合为辅的供电方式（如图2）。由于多个用户“T”接于一条电源线，一旦电源干线发生故障或检修，必然造成干线线路后边的所有用户停皂。供电可靠性差。单相瞬时接地是电网中最常见的故障，为了有地效降低单相接地故障引起的工频过电压、避免瞬时接地故障造成供电中断，常采用中性点接地的运行方式。
图2 干线式配电网示意图
经过多年的运行实践，我国中压配电网多采用中性点不接地方式或谐振接地方式，少数城网和工矿企业采用低电阻或高电阻接地方式，其中谐振接地方式已经成为配电网的主流接地方式。
（三）利用距离继电器测量的故障定位在补偿电网中实现永久性单相接地故障定位比较困难。发生永久性接地故障后。如果不要求带故障运行，就可以将调谐线圈通过小电阻旁路，退出补偿，这样故障电流增大，可以由距离继电器检测、跳开故障线路。使用已有的相问故障定位距离继电器，需要解决小于负荷电流的单相接地故障电流的检测问题，以及在接地故障和相问故障下阻抗定值的自动调整问题。为了实现综合故障区段划分，需要从提高灵敏度的角度上对现有保护进行改进。
四、配电网继电保护故障处理
以10kv配电网继电保护为例分析故障处理
（一）替换处理
电力系统运行发生故障时，处理综合自动化保护装置内部故障最常用的方法是用好的或认为正常的相同元件代替怀疑的或认为有故障的元件，以此来判断好坏，这样可以快速地缩小故障查找范围，及时对故障进行处理。对于微机保护故障或内部回路复杂的单元继电器故障，可用附近备用或暂时处于检修的插件继电器取代原有设备，如果故障消失，则说明故障在换下来的元件内，否则就必须在其他地方继续查找故障。 （二）参照处理
此方法主要用于查找认为接线错误，定值校验过程中发现测试值与预想值有较大出入又无法断定原因之类的故障。通过对正常设备技术参数与非正常设备技术参数的比对，从参数的不同处找出不正常设备的故障点，在进行回路改造和设备更换后二次接线不能正确恢复时，可参照同类设备接线在继电器定值校验时，如发现某一只继电器测试值与其整定值相差甚远，此时不可轻易判断此继电器特性好与不好，可马上去调整继电器上的刻度值，或用同只表计去测量其他相同回路的同类继电器进行比较。
（三）短接处理
此方法主要用于电磁锁失灵、电流回路开路切换、继电器不动作、判断控制等转换开关的接点是否良好。具体操作是将回路某一段或一部分用短接线接入为短接，以此来判断故障是存在短接线范围内还是其他地方，从而缩小故障范围。
（四）直观处理
此方法用于一些无法用仪器逐点测试，或某一插件故障一时无备品更换，而又想将故障排除的情况。使用直观处理10kV开关拒分或拒合故障，在操作命令下发后，如直接观察到合闸接触器或跳闸线圈能动作，说明电气回路正常，故障存在机构内部。如在现场直接观察到继电器内部明显发黄，或哪个元器件发出浓烈的焦味等即可迅速确认故障所在，只需更换损坏的元件。
（五）分段逐项拆除处理
此方法主要用于查找直流接地、交流电源熔丝放不上等故障。当故障发生时，可将并联在一起的二次回路分段，进行顺序脱开，然后再依次放回，一旦故障出现，就表明故障存在于此路。再在这一路内用同样方法查找更小的分支路，直至找到故障点。对于直流接地故障通过拉路法查找排除故障；对电压互感器二次熔丝熔断，回路存在短路故障，或二次交流电压互串等，可分支路依次排查，从电压互感器二次短路相的总引出处将端子分离，此时故障消除然后逐个恢复，直至故障出现，再分支路进行依次排查；对整套装置的保护熔丝熔断或电源空气开关合不上，则可通过各块插件的拔插排查，并结合观察熔丝熔断情况变化来缩小故障范围。
参考文献：
[1]刘健，张志华，张小庆，赵树仁，宋晓林.配电网模式化故障处理方法研究[J].电网技术.2011，35（11）.
[2]刘健，赵倩，程红丽，翁望月，赵高长，刘巩权.配电网非健全信息故障诊断及故障处理[J].电力系统自动化.2010（7）.
[3]刘健，张志华，张小庆，郑剑敏.继电保护与配电自动化配合的配电网故障处理[J].电力系统保护与控制.2011，39（16）.