配電自動(dòng)化與繼電保護(hù)配合策略研究

黃東海

摘 要：文章主要論述了配電自動(dòng)化與繼電保護(hù)配合的可行性，主要對(duì)電流速斷保護(hù)情況下的配合級(jí)差進(jìn)行了主要分析，給出了配置原則，最后對(duì)處理多級(jí)級(jí)差配合條件、接入分布式電源所帶來的影響進(jìn)行了討論。對(duì)配電自動(dòng)化與繼電保護(hù)配合進(jìn)行研究，結(jié)果：配合策略是可行的，不會(huì)對(duì)分支產(chǎn)生影響，也不會(huì)對(duì)主干線產(chǎn)生影響，安裝電流速斷保護(hù)裝置，也依然存在級(jí)差配合條件，協(xié)調(diào)配合配電自動(dòng)化與繼電保護(hù)，能夠促進(jìn)故障處理能力的提升。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；配電自動(dòng)化；故障定位；分布式接入電源；配電網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）19-0042-02

1 配電網(wǎng)分層次進(jìn)行保護(hù)

1.1 針對(duì)電網(wǎng)的分級(jí)保護(hù)措施實(shí)行的可行性分析

從配電線路來看，農(nóng)村和城市的配電方式之間存在很大的不同，因?yàn)檫@種線路的不合理導(dǎo)致了當(dāng)線路出現(xiàn)問題或發(fā)生意外時(shí)不能有效地進(jìn)行補(bǔ)救。農(nóng)村配電線路的特征是線路較長且分級(jí)不多，因此，當(dāng)出現(xiàn)線路故障時(shí)前面位置的開關(guān)可能會(huì)出現(xiàn)短路的現(xiàn)象，針對(duì)上述問題我們可以采用多級(jí)保護(hù)的方式對(duì)電力定值和延時(shí)級(jí)差之間進(jìn)行合理有效地配合來解決。城鎮(zhèn)與農(nóng)村配電方式不同的地方在于其分級(jí)明顯并且數(shù)量多，因此，對(duì)電流值的控制不容易把控。針對(duì)這種特點(diǎn)地配電方式當(dāng)出現(xiàn)意外情況時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況，有針對(duì)性的對(duì)其網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行排除故障處理。采用多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合的方式實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的保護(hù)其原理是：將變電站的出線和饋線的開關(guān)，根據(jù)不同的要求設(shè)定不同的動(dòng)作延長時(shí)間從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。在中國，之所以將所有的變壓器，其低壓值設(shè)定了最短時(shí)間為0.5秒的電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，其目的在于當(dāng)發(fā)生跳閘現(xiàn)象時(shí)，可以有效避免線路因短路而對(duì)電力系統(tǒng)帶來的危險(xiǎn)。利用這個(gè)時(shí)間差，既可以保護(hù)線路的正常工作，又可以滿足保護(hù)配合。

1.2 三級(jí)級(jí)差保護(hù)配合的可行性分析

在科技創(chuàng)新引領(lǐng)世界前進(jìn)的步伐中，開關(guān)技術(shù)，重點(diǎn)是永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)和無觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)技術(shù)深入研究和進(jìn)步，一定意義上促進(jìn)其取得了顯著的成效，在很大程度上降低了過流保護(hù)所花費(fèi)的時(shí)間。其中對(duì)永動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究起到了重要作用，通過改變其工作參數(shù)從而減少了線路分閘驅(qū)動(dòng)的時(shí)間，進(jìn)而有利于即時(shí)對(duì)配電網(wǎng)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行及早判斷，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了將一次故障處理時(shí)間控制在30ms。為了在故障出現(xiàn)的時(shí)候有足夠的時(shí)間可以對(duì)其進(jìn)行處理，盡量增加變壓器的低壓側(cè)的級(jí)差。如果想要預(yù)留225ms的時(shí)間級(jí)差，充分考慮到開關(guān)間的延時(shí)問題，因此把出線開關(guān)設(shè)定在±275ms而上級(jí)的饋線開關(guān)設(shè)定在±125ms就可實(shí)現(xiàn)。

2 多級(jí)級(jí)差保護(hù)的配置要求

首先主干饋線所使用的開關(guān)都應(yīng)該選擇負(fù)荷類型，各分支開關(guān)之間應(yīng)該配合斷路器；其次瞬時(shí)電流速斷保護(hù)一般在出線開關(guān)處使用，這需要根據(jù)實(shí)際情況酌情考慮；最后，如果用戶斷路器區(qū)域具備多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合條件，按照躲開下游最大負(fù)荷來設(shè)置電流定值，或者是通過勵(lì)磁涌流來設(shè)置電流定值。采用多級(jí)級(jí)差保護(hù)配置，有以下幾大優(yōu)勢：第一，當(dāng)故障發(fā)生在用戶或者是分支上，相應(yīng)的分支就會(huì)跳閘，變電站出現(xiàn)開關(guān)正常，避免全部停電，有利于減少停電用戶數(shù)；不會(huì)產(chǎn)生越級(jí)跳閘現(xiàn)象。一般情況下出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象時(shí)的處理都比較簡單快速并且不需要花費(fèi)太多的時(shí)間；選擇負(fù)荷開關(guān)設(shè)置在主干線，這樣成本費(fèi)用較少。

3 配電網(wǎng)配合繼電保護(hù)的故障處理

繼電保護(hù)在配網(wǎng)中應(yīng)用的原理主要是通過變電站出線開關(guān)的重合器與饋線上其他分段開關(guān)配合實(shí)現(xiàn)的。其中就包括重合器與主干線電壓-時(shí)間型負(fù)荷開關(guān)配合、重合器與主干線電壓-電流-時(shí)間型負(fù)荷開關(guān)配合、重合器與分支斷路器開關(guān)配合。

重合器與主干線電壓-時(shí)間型負(fù)荷開關(guān)配合：配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，變電站出口斷路器重合以及線路上其他分段開關(guān)全線失壓分閘，重合器經(jīng)過一定延時(shí)發(fā)生第一次重合閘，線路各開關(guān)分別延時(shí)合閘，一直合閘到故障發(fā)生處時(shí)，重合器與線路上其他開關(guān)再次全線失壓分閘，此時(shí)在故障處附近的開關(guān)由于延時(shí)未到設(shè)定時(shí)間而進(jìn)行閉鎖分閘，從此把故障后半段隔離，當(dāng)重合器經(jīng)過一定延時(shí)第二次重合閘時(shí)，恢復(fù)非故障線路供電。

重合器與主干線電壓-電流-時(shí)間型負(fù)荷開關(guān)配合：配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，電站出口斷路器重合器分閘，此時(shí)在故障前面的開關(guān)，因?yàn)橥瑫r(shí)檢測到開關(guān)失壓和過流，即失壓和過流各計(jì)數(shù)為1，因此分閘。在故障后面的開關(guān)，因?yàn)閮H是檢測到失壓而沒有過流，即失壓計(jì)數(shù)為1，過流計(jì)數(shù)為0，則該開關(guān)不分閘。重合器經(jīng)過一定延時(shí)發(fā)生第一次重合閘，故障前面的開關(guān)失壓和過流各計(jì)數(shù)為2，分閘。故障后面的開關(guān)失壓計(jì)數(shù)為1，分閘。重合器經(jīng)過一定延時(shí)發(fā)生第二次重合閘，靠近故障處，且在線路前面的開關(guān)，因?yàn)橥姇r(shí)間未達(dá)到要求而閉鎖分閘；靠近故障處，且在線路后面的開關(guān)，因?yàn)闄z測到殘壓而閉鎖分閘，由此將故障區(qū)間隔離。重合器經(jīng)過一定延時(shí)發(fā)生第三次重合閘時(shí)，對(duì)非故障區(qū)域進(jìn)行恢復(fù)供電。

重合器與分支斷路器開關(guān)配合：當(dāng)線路支線發(fā)生故障（接地故障）時(shí)，分支前面的主線開關(guān)，以及分支開關(guān)均流過故障電流，并根據(jù)暫態(tài)算法算出接地故障就在分支線后端，并產(chǎn)生記憶；重合器經(jīng)過一定延時(shí)第一次重合閘，主干線上其他開關(guān)因?yàn)闊o故障記憶，全部延時(shí)合閘，而分支開關(guān)再次流過故障電流時(shí)，發(fā)生零序電壓突變，直接分閘閉鎖，故障隔離；重合器經(jīng)過一定延時(shí)第二次重合閘，對(duì)非故障區(qū)域進(jìn)行恢復(fù)供電。

根據(jù)保護(hù)配置的相關(guān)要求主干線必須安裝保護(hù)器，如果不安裝保護(hù)器，會(huì)導(dǎo)致變電站出線斷路器的保護(hù)動(dòng)作發(fā)生跳閘現(xiàn)象，以及無法與線路上其他開關(guān)進(jìn)行電壓、電流和時(shí)間上的配合。同時(shí)繼電保護(hù)需要根據(jù)所獲得的故障信息，由配電自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行判斷，使用遙控開關(guān)動(dòng)作來處理故障，恢復(fù)區(qū)域供電。

4 采用分布式電源接入對(duì)配合方案的作用效果

一旦分布式電源接入了電路中可能會(huì)出現(xiàn)一些意想不到的效果，我們無從估量，所以針對(duì)分布式電源接入對(duì)配合方案的作用效果需要進(jìn)行分析?？紤]大一個(gè)事實(shí)就是沒有瞬時(shí)電流速斷保護(hù)饋線的話，會(huì)使得多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合的原則變得很簡單，實(shí)現(xiàn)配合方案，主要是通過變電站出線開關(guān)、分支或用戶開關(guān)過電流保護(hù)延長動(dòng)作時(shí)間，如果在饋線的母線上接入分布式電源，并且故障發(fā)生在饋線母線上，那么提供分布式電源則會(huì)增加電流，有利于過電流保護(hù)靈敏度的提升，有利于保護(hù)動(dòng)作。如果在饋線的本線上接入分布式電源，有助于保護(hù)下游開關(guān)的過電流現(xiàn)象發(fā)生，避免下游發(fā)生問題時(shí)由于流過上游開關(guān)時(shí)，短路電流會(huì)有所減小，但是電流保護(hù)動(dòng)作的靈敏程度一般，加之分布式電源容量不是很大。因此，饋線如果不安裝瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，即使沒有安裝分布式電源也不會(huì)對(duì)多級(jí)級(jí)差保護(hù)的配合關(guān)系造成影響。

當(dāng)饋線設(shè)置了瞬時(shí)電流速斷保護(hù)并且母線相鄰的饋線上有分布式電源，那么如果在該饋線上出現(xiàn)了意外狀況，那么此時(shí)的電路保護(hù)范圍會(huì)不斷的增加，以此對(duì)電路的下游部分也起到保護(hù)作用，這樣就會(huì)造成跳閘現(xiàn)象的發(fā)生。增大跳閘的可能。

如果本饋線上接入分布式電源，不會(huì)對(duì)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)產(chǎn)生影響，當(dāng)分布式電源的下端發(fā)生了意外，變電站的出現(xiàn)開關(guān)短路電流會(huì)慢慢減小，進(jìn)而將電流速斷保護(hù)電路的區(qū)域減小，這是非常有利于下游部分開關(guān)之間的多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合、變電站出線開關(guān)多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合。一旦接入了分布式電源，不論在饋線上有沒有設(shè)置瞬時(shí)電流速裝置，當(dāng)發(fā)生短路情況時(shí)，其反相電流會(huì)影響過流保護(hù)誤動(dòng)，從而對(duì)多級(jí)級(jí)差保護(hù)產(chǎn)生破壞，因此，在必要的情況下，要考慮是否裝置方向元件。

5 結(jié)束語

綜上所述，通過分析配電自動(dòng)化與繼電保護(hù)配合策略，并對(duì)其進(jìn)行研究，我們可以得到以下結(jié)論：（1）發(fā)生故障的原因大多都是因?yàn)轲伨€之間的短路所引起的，即使瞬時(shí)電流速斷保護(hù)裝置于變電站出現(xiàn)斷路器上，對(duì)于這種狀況，即時(shí)某些地方的饋線無法實(shí)現(xiàn)多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合，也無法達(dá)到配合條件，提高配電自動(dòng)化處理故障的能力，繼電保護(hù)器仍可以實(shí)現(xiàn)配合條件。（2）如果饋線沒有裝置瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，接入分布式電源，不會(huì)對(duì)多級(jí)級(jí)差保護(hù)的配合關(guān)系產(chǎn)生破壞性。如果饋線裝置了瞬時(shí)電流保護(hù)，而接入的分布式電源是從母線相鄰饋線部分接入的，那么則會(huì)使得瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的區(qū)域范圍擴(kuò)大，多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合的區(qū)域范圍則會(huì)相應(yīng)減小。（3）如果發(fā)生在附近的饋線中，那么為了降低發(fā)生分布式電源產(chǎn)生的反向故障電流的情況出現(xiàn)概率，減小出現(xiàn)過流保護(hù)誤動(dòng)的情況發(fā)生，配置方向元件需要選擇性的進(jìn)行。

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