配电线路故障及自动重合闸保护研究

配电线路故障及自动重合闸保护研究

杨晓腾蒋政刘文祥

浙江天正电气股份有限公司 325600

摘要：在配电系统中，电气线路故障是不可避免的问题。电气线路故障可能由各种因素引起，如线路老化、过载、短路、过压、欠压、漏电等。这些故障一旦发生，可能对电力系统和电器设备造成严重的损坏甚至更大危害。而自动重合闸保护装置能够快速检测到电线路故障的发生，并采取相应的措施，如断开故障线路，以避免故障的进一步蔓延与扩大。本文旨在对配电线路故障及自动重合闸保护进行深入的研究，希望可以提高电力系统的可靠性和安全性，为电力行业的发展做出贡献。

关键词：配电线路故障；自动重合闸；保护

前言：电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，而配电线路作为电力系统的重要组成部分，常常面临着各种故障问题。这些故障不仅会造成电力供应中断，还可能引发严重的灾害事故，对人身安全和设备损坏造成威胁。为了保障电力系统的可靠运行和使用的安全性，人们对配电线路故障及其自动重合闸保护进行了深入研究。自动重合闸保护系统能够及时检测到线路故障，并进行快速的切除和重合闸操作，从而实现故障隔离和系统恢复，提高了电力系统的可靠性和供电质量。

一、配电线路故障类型及故障特征分析

配电线路故障主要包括单相接地故障、两相接地故障、三相短路故障和断线故障等。其中，单相接地故障是最常见的配电线路故障类型，约占全部故障的80%以上。单相接地故障通常表现为配电线路电压降低、电流增大、线路发热等现象，可能导致线路过载、短路、漏电等后果。两相接地故障表现为电压互感器一相高压保险断线或内部线圈匝间短路，也可能导致线路过载、短路等后果。三相短路故障表现为电流瞬间增大，电压降低，同时伴随着线路发热和火花等现象，可能导致线路烧毁、设备损坏等严重后果[1]。断线故障则表现为配电线路某相导线烧断或接头接触不良，可能导致配电线路电压波动、电流异常等现象。

二、自动重合闸技术原理及其在配电线路中的应用

（一）自动重合闸技术原理

自动重合闸技术是一种重要的电力系统保护技术，其主要作用是在一次故障发生后，能够自动地重新连接断开的线路，从而实现电力供应的快速恢复。这种技术通常包括一个或多个重合闸装置，这些装置在检测到线路故障后，会首先进行断路操作，以便切断故障点处的电流，防止故障扩大。然后在适当的时间或检测到故障消除后，这些装置会重新使保护开关合闸从而连接线路导通，以恢复电力供应。自动重合闸技术的工作原理主要基于故障检测、故障隔离和电力恢复三个环节。首先，故障检测环节通过安装在配电线路中的故障检测设备，实时监测线路的运行状态，一旦检测到故障信号，就会立即启动重合闸的分闸装置[2]。其次，故障隔离环节通过断路器操作使电路断开，将故障点与电力系统其他部分隔离，以防止故障扩大和对电力设备造成进一步损害。最后，电力恢复环节通过重合闸的自动合闸功能实现，重新连通电气线路，恢复电力供应。

（二）自动重合闸在配电线路中的应用

自动重合闸技术在配电线路中具有广泛的应用。当线路发生故障时，自动重合闸能够快速切断电流，防止故障扩大，同时等待一段时间，让系统有机会自我修复。如果线路故障能够自我修复，那么重合闸就会重新启动连接配电线路，恢复电力供应。如果故障仍然存在，那么配电系统就会被再次断开或者重新合闸失败，这就起到对线路的持续保护作用，等待人工干预或进一步的技术处理。自动重合闸技术在配电线路中的应用，可以大大提高电力系统的可靠性和连续性，能有效的减少人为操作和停电时间，提高电力供应的质量与效率。

图1 自动重合闸工作原理

三、基于故障特征的配电线路自动重合闸策略研究

（一）故障特征提取与分析

配电线路故障是电力系统中常见的问题，故障的发生可能会导致线路短路、烧损甚至火灾等严重后果。为了及时准确地检测和定位故障，并实现自动重合闸保护，需要对故障特征进行提取与分析。在配电线路中，常见的故障特征包括短路电流、过电压、过载等。通过监测这些特征参数，可以及时判断线路是否发生故障，并进行相应的保护措施。故障特征分析是对提取的故障特征进行深入分析，确定故障的类型、位置和严重程度。对于不同类型的故障，可能需要采取不同的保护策略，比如针对短路故障可能需要立即切除故障段，而对于过载故障可能需要进行限流保护[3]。通过对故障特征的提取与分析，可以建立起配电线路自动重合闸保护系统。当系统检测到故障特征时，可以自动触发重合闸装置，切断故障段，保护系统设备和人员安全。

（二）自动重合闸策略设计

当系统检测到线路故障时，应立即触发自动重合闸装置，将故障段切除，避免故障扩大。自动重合闸装置应具备自动判断和确定故障位置的能力，以缩短故障定位时间。同时，自动重合闸策略还应具备备用电源自动投入功能，在故障清除后及时恢复供电，减少停电时间。为了实现这些功能，自动重合闸策略可以采用多种技术手段，如微机保护、智能监测、故障定位等。这些技术手段可以提高自动重合闸装置的准确性和可靠性，确保在故障发生时能够及时、准确地切除故障段，并恢复供电。

图2 自动重合闸双触发流程图

（三）策略验证与分析

在策略验证与分析阶段，需要针对实际运行环境和条件进行测试和评估。通过模拟故障场景和实际故障案例来进行测试，对自动重合闸策略的有效性和可靠性进行验证。观察自动重合闸装置在各种情况下的工作状态与体现，如故障切除时间、故障定位准确性、恢复供电速度等。同时，还需要对自动重合闸策略在不同类型和程度的故障情况下的实际状态展现进行评估，以确保其在各种情况下都能有效发挥作用。由于配电线路的运行环境和条件可能存在差异，自动重合闸策略需要具备一定的适应性和灵活性，能够适应不同线路的特殊情况。评估过程中，需要考虑到线路长度、负荷分布、设备状况等因素对自动重合闸策略的影响，并进行针对性的优化和调整。

四、结语

在配电线路系统中，故障的发生不可避免，而及时有效地对故障进行处理是保障系统正常运行的关键。由于电力配电系统的区域性，时效性和稳定性等都有较高要求，自动重合闸在电力系统中能快速有效的发现故障并保护线路及相应设备，在故障消失后将及时自动重启并恢复电力系统供电。针对配电线路故障及自动重合闸保护进行了深入研究，通过对故障类型和原因的分析，以及自动重合闸保护装置的工作原理和功能的探讨，为提高系统的稳定性和可靠性提供了有力支持。通过我们深刻认识到了配电线路故障对系统运行的影响，可以为配电线路系统的安全运行提供了一定的保障。

参考文献：

[1]张崇禹,杜彦红.如何降低配电线故障率浅析[J].农村电工,2022,30(11):40-41.DOI:10.16642/j.cnki.ncdg.2022.11.026.

[2]俱世豪,何昊洋,高嘉迪.带有自动重合闸的方向性零序电流保护仿真[J].工业控制计算机,2022,35(07):157-158+160.

[3]李欣.10kV配电线路运行故障及防控策略[J].科技风,2018,(17):199.DOI:10.19392/j.cnki.1671-7341.201817185.