配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合的關(guān)鍵技術(shù)研究

張佳龍

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司徐州供電分公司（江蘇 徐州 221005）

0 引言

電力對(duì)現(xiàn)代社會(huì)極其重要，缺少電力，社會(huì)將無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，廣大民眾也無法正常生活。通常，在配電網(wǎng)處于正常狀態(tài)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，一旦出現(xiàn)停電故障，大部分原因都是配電網(wǎng)設(shè)施與線路故障。在停電故障出現(xiàn)后，大部分地區(qū)都會(huì)處于“癱瘓”狀態(tài)，這就需要通過多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)展開切實(shí)保護(hù)。通過多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)，可以在設(shè)施與線路出現(xiàn)故障后立即對(duì)其展開切斷操作，并將其單獨(dú)隔離，這樣就可以最大限度控制大面積停電事故，并將停電事故造成的實(shí)際損失降至最低。

1 配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)的概念與基本原則

1.1 核心概念

在現(xiàn)代電力行業(yè)中，配電網(wǎng)一共三種運(yùn)行狀態(tài)，分為是正常、異常以及故障狀態(tài)。當(dāng)配電網(wǎng)處于正常狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)設(shè)施狀態(tài)為待命；當(dāng)配電網(wǎng)處于異常狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)設(shè)施會(huì)立即對(duì)相關(guān)人員發(fā)出警報(bào)信息；當(dāng)配電網(wǎng)處于故障狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)設(shè)施會(huì)立即對(duì)配電網(wǎng)提供相應(yīng)保護(hù)。而多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)，可以在配電網(wǎng)發(fā)生故障以后，促使多個(gè)繼電保護(hù)設(shè)施相互配合，為配電網(wǎng)提供保護(hù)，這樣即便故障已經(jīng)發(fā)生，也可以將損失與影響降至最低[1]。

1.2 基本原則

為了充分發(fā)揮配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)技術(shù)的自身作用，在實(shí)際應(yīng)用多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)時(shí)，相關(guān)人員一定要遵循相關(guān)原則。（1）相關(guān)人員需要根據(jù)繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)以及安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)規(guī)范，落實(shí)繼電保護(hù)技術(shù)，如果設(shè)施在發(fā)生故障后不需要在第一時(shí)間內(nèi)對(duì)其展開切斷操作，可將斷路裝置中的保護(hù)功能從瞬間調(diào)整為延時(shí)；（2）在將斷路裝置保護(hù)功能調(diào)整為延時(shí)后，延時(shí)時(shí)間宜控制在0.3 s 之內(nèi)，或是挑選結(jié)構(gòu)為彈簧儲(chǔ)能的短路裝置，這樣短路裝置彈性效果會(huì)更加顯著；（3）針對(duì)配電網(wǎng)中的饋線電流，宜將斷路裝置調(diào)整為瞬間狀態(tài)，否則當(dāng)饋線電流出現(xiàn)故障后，即便短路裝置在0.3 s 內(nèi)作出反應(yīng)，也無法降低故障實(shí)際影響及減少損失[2]。

2 配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合中存在的相關(guān)問題

2.1 保護(hù)問題

在現(xiàn)代配電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)中，繼電保護(hù)設(shè)施屬于為其提供安全保障的基礎(chǔ)部分，但實(shí)際上部分機(jī)電保護(hù)設(shè)施都存在一定的保護(hù)問題。機(jī)電保護(hù)設(shè)施保護(hù)問題的形成原因主要包括如下兩個(gè)方面：（1）人為原因。當(dāng)配電網(wǎng)經(jīng)過改造后，繼電保護(hù)設(shè)施并沒有隨之得到改造，這樣繼電保護(hù)設(shè)施就無法徹底掌握經(jīng)過改造的配電網(wǎng)，最終導(dǎo)致其無法充分發(fā)揮保護(hù)效果。（2）質(zhì)量原因。在配電網(wǎng)開始被社會(huì)大眾重視后，市場中出現(xiàn)了很多繼電保護(hù)設(shè)施，繼電保護(hù)設(shè)施型號(hào)、種類等也越發(fā)多樣，但由于沒有相應(yīng)機(jī)制，很多繼電保護(hù)設(shè)施存有質(zhì)量問題，該種設(shè)施即便被安裝到配電網(wǎng)中也無法發(fā)揮保護(hù)功能。

2.2 改造問題

在現(xiàn)代電力行業(yè)中改造配電網(wǎng)，主要是為了促使配電網(wǎng)可以切實(shí)滿足社會(huì)大眾對(duì)電力的實(shí)際需求。為了保證此目標(biāo)得到實(shí)現(xiàn)，相關(guān)人員開始通過多接線與多分段等手段優(yōu)化配電網(wǎng)的靈活性，這樣在任何地區(qū)與所有時(shí)段下使用電力時(shí)，都可以保證電力供應(yīng)完全穩(wěn)定。然而，雖然經(jīng)過改造以后大部分用戶對(duì)電力的實(shí)際需求已經(jīng)得到滿足，但改造難度可能會(huì)限制配電網(wǎng)被改造后的實(shí)際效果，而且配電網(wǎng)的自身性能也出現(xiàn)諸多變動(dòng)。主要原因在于為適應(yīng)改造工程，配電網(wǎng)中多級(jí)繼電保護(hù)技術(shù)可能無法得到有效應(yīng)用[3]。

2.3 管理問題

在配電網(wǎng)開始出現(xiàn)一定變動(dòng)后，需要采取整定策略確保多級(jí)繼電保護(hù)之間可以相互配合，但實(shí)際上相關(guān)人員對(duì)整定管理存有問題。在完成配電網(wǎng)全面改造后，相關(guān)人員并沒有立即進(jìn)行整定，這就會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)此時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)安全無法得到保證。而且當(dāng)整定工作出現(xiàn)誤差后，也會(huì)限制多級(jí)繼電保護(hù)配合情況，這時(shí)一旦配電網(wǎng)中發(fā)生問題，多級(jí)繼電保護(hù)就無法在第一時(shí)間內(nèi)為配電網(wǎng)提供保護(hù)，部分區(qū)域就會(huì)出現(xiàn)跳閘情況。對(duì)于該種問題，供電企業(yè)應(yīng)在完成改造工程后立即進(jìn)行全面整定，并反復(fù)確定整定結(jié)果是否正確，這樣才能發(fā)揮多級(jí)繼電保護(hù)效用。

3 配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合關(guān)鍵技術(shù)

3.1 三段過流保護(hù)

對(duì)配電網(wǎng)而言，三段過流技術(shù)主要可以起到以下保護(hù)作用：（1）故障定位。三段過流技術(shù)在分析故障時(shí)，不需要考慮配電網(wǎng)中的任何關(guān)系，這樣供電企業(yè)工作人員便可在第一時(shí)間內(nèi)通過三段過流技術(shù)分析結(jié)果確定故障具體位置。（2）判斷狀態(tài)。無論配電網(wǎng)處于何種狀態(tài)中運(yùn)轉(zhuǎn)，三段過流技術(shù)都可以針對(duì)電力線運(yùn)行狀態(tài)展開分析，這樣當(dāng)供電企業(yè)工作人員需要了解配電網(wǎng)中某條電力線路的運(yùn)行狀況時(shí)，便可通過三段過流技術(shù)分析結(jié)果判斷電力線路運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)況。

3.2 四段保護(hù)配合

四段保護(hù)技術(shù)是環(huán)形配電網(wǎng)中的常見技術(shù)，如果配電網(wǎng)長時(shí)間處于異常狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，就可能影響或限制繼電保護(hù)工作的正常進(jìn)行，而且當(dāng)配電網(wǎng)中聯(lián)絡(luò)開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，電力線路中的饋線便會(huì)利用轉(zhuǎn)帶效果，促使另一饋線中的實(shí)際負(fù)荷產(chǎn)生變動(dòng)，與此同時(shí)，該饋線中的電流也會(huì)朝反方向流動(dòng)。這時(shí)，如果繼續(xù)根據(jù)原定電流參數(shù)對(duì)其展開調(diào)整，多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)就無法在配電網(wǎng)中提供保護(hù)。因此，為了發(fā)揮多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)功能與繼電保護(hù)設(shè)施性能，可以給環(huán)形配電網(wǎng)中所有設(shè)施配備相應(yīng)型號(hào)的功率元件，在完成功率元件安設(shè)后，需要立即針對(duì)電力線路中故障功率展開全面分析，并根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計(jì)兩種不相同的實(shí)際參數(shù)。這樣，當(dāng)配電網(wǎng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)便可通過正常參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，異常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)便可通過異常參數(shù)進(jìn)行調(diào)整[4]。

3.3 多級(jí)級(jí)差保護(hù)

以10 kV 電力線路為例，多級(jí)級(jí)差保護(hù)技術(shù)主要通過配電網(wǎng)中饋線開關(guān)以及開關(guān)自身形式實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。一般情況下，多級(jí)級(jí)差技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)的保護(hù)時(shí)間為1 ～1.5 s。該技術(shù)在配電網(wǎng)運(yùn)行中可以發(fā)揮以下功能：（1）故障識(shí)別。以饋線與出線的開關(guān)為基礎(chǔ)，通過電流情況識(shí)別其中是否已經(jīng)出現(xiàn)或存在安全故障。（2）故障控制。在現(xiàn)代電力行業(yè)中，10 kV 電力線路最為常見，但也正因10 kV 線路較多，所以短路、停電等故障的出現(xiàn)概率也比其他線路更高。這時(shí)，通過多級(jí)級(jí)差技術(shù)可對(duì)各類故障起到一定的控制作用，將故障實(shí)際影響降至最低。以三級(jí)級(jí)差技術(shù)作為基礎(chǔ)，當(dāng)配電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，三級(jí)級(jí)差技術(shù)能夠通過驅(qū)動(dòng)在第一時(shí)間內(nèi)完成保護(hù)行為，如果配電網(wǎng)中突然發(fā)生緊急故障，三級(jí)級(jí)差技術(shù)可以在10 ms 之內(nèi)立即確定故障地點(diǎn)與故障原因。以二級(jí)級(jí)差技術(shù)作為基礎(chǔ)，該技術(shù)主要對(duì)配電網(wǎng)饋線電流中的短路裝置開關(guān)提供保護(hù)。當(dāng)二級(jí)級(jí)差技術(shù)發(fā)現(xiàn)其中發(fā)生故障以后，可以在第一時(shí)間內(nèi)控制短路裝置實(shí)施保護(hù)操作，促使配電網(wǎng)得到的實(shí)際保護(hù)更加全面。

4 配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)的有效方式

近幾年，在電力行業(yè)全面發(fā)展的背景下，配電網(wǎng)整體規(guī)模與性能得到一定提高。這本可以對(duì)社會(huì)大眾起到一定保障作用，促使社會(huì)大眾用電更加穩(wěn)定、安全，但由于配電網(wǎng)規(guī)模在得到拓展以后，其中繼電保護(hù)并沒有隨之得到升級(jí)與優(yōu)化，這樣就會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)運(yùn)行出現(xiàn)各種故障，或是諸多風(fēng)險(xiǎn)存在配電網(wǎng)之中，因此需要通過多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)展開切實(shí)保護(hù)。當(dāng)前，在配電網(wǎng)中應(yīng)用多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)時(shí)，有以下幾種有效方式：（1）當(dāng)變電站處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而其中的設(shè)施出現(xiàn)突發(fā)問題時(shí)，如果相關(guān)人員直接將正在運(yùn)行中的設(shè)施切斷，雖然可以對(duì)突發(fā)問題起到控制作用，還能降低突發(fā)問題對(duì)其他設(shè)施的實(shí)際影響，但這種操作可能會(huì)減少設(shè)施應(yīng)用年限，降低設(shè)施性能。此時(shí)，可針對(duì)問題設(shè)施采取緩沖方式進(jìn)行控制，這樣設(shè)施就會(huì)得到一定緩沖時(shí)間，不會(huì)對(duì)自身性能與應(yīng)用年限造成不利影響。（2）當(dāng)配電網(wǎng)中的繼電保護(hù)設(shè)施在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中突然出現(xiàn)故障，可以立即調(diào)整繼電保護(hù)設(shè)施的原本設(shè)置，這樣可對(duì)配電網(wǎng)展開有效控制；之后再對(duì)繼電保護(hù)設(shè)施展開切除處理，以免突然切除機(jī)電保護(hù)設(shè)施帶來不利影響。（3）針對(duì)所有配電網(wǎng)中的繼電保護(hù)設(shè)施展開全面調(diào)查，并記錄繼電保護(hù)設(shè)施與配電網(wǎng)相關(guān)設(shè)施的故障發(fā)生率，針對(duì)故障發(fā)生概率最高的繼電保護(hù)設(shè)施與配電網(wǎng)設(shè)施，采取增加線路數(shù)量的方式處理，這樣設(shè)施承載電力就會(huì)有所降低，促使其為配電網(wǎng)提供有效保護(hù)[5]。

5 結(jié)束語

近年來，無論是社會(huì)發(fā)展還是民眾生活，對(duì)配電網(wǎng)需求與要求都開始逐漸增加，該種趨勢迫使我國配電網(wǎng)必須進(jìn)行拓展，并開始將多級(jí)繼電保護(hù)配合技術(shù)落實(shí)其中。但部分配電網(wǎng)在落實(shí)多級(jí)繼電保護(hù)時(shí)，在保護(hù)、改造以及管理等方面依然存在些許問題，因此針對(duì)配電網(wǎng)多級(jí)繼電保護(hù)配合關(guān)鍵技術(shù)展開深入探討很有必要。只有這樣，才能促使配電網(wǎng)得到全面保護(hù)，從而為社會(huì)與民眾提供高質(zhì)量電力供應(yīng)服務(wù)。