基于差異化的配網(wǎng)保護(hù)裝置檢驗(yàn)方法研究

摘要：針對(duì)小電阻接地方式下，配網(wǎng)保護(hù)裝置基數(shù)大、動(dòng)作次數(shù)多、不正確動(dòng)作原因查找難的問題，提出一種基于差異化的配電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置檢驗(yàn)方法。該方法通過保護(hù)狀態(tài)評(píng)估、補(bǔ)充檢驗(yàn)、遙控開關(guān)等不同方式，校驗(yàn)配電網(wǎng)保護(hù)裝置、二次回路及開關(guān)機(jī)構(gòu)的完好性，在確保檢驗(yàn)工作安全、有效的同時(shí)，保障配電網(wǎng)的持續(xù)、有效供電。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);差異化檢驗(yàn);繼電保護(hù);動(dòng)作正確性

0? ? 引言

在電力系統(tǒng)線路故障中，單相短路接地故障占比最大，一般超過70%，尤其是對(duì)于架空線路較多、配電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的區(qū)域，瞬時(shí)性故障頻發(fā)，而相間短路故障相比要少一些。隨著10 kV小電阻接地方式[1]的逐步推廣，這些占比較大的單相故障將導(dǎo)致配電網(wǎng)保護(hù)跳閘次數(shù)急劇增加，保護(hù)動(dòng)作的正確與否，將直接影響配電網(wǎng)的安全、可靠、持續(xù)供電，同時(shí)也可能導(dǎo)致停電范圍的擴(kuò)大。

目前，由于前期缺乏完善的配網(wǎng)保護(hù)驗(yàn)收與檢驗(yàn)制度，配網(wǎng)作業(yè)不規(guī)范，產(chǎn)生了較多的歷史遺留問題。部分站外配網(wǎng)自動(dòng)化終端未進(jìn)行調(diào)試就帶負(fù)荷投入運(yùn)行，無法確保裝置的正確、可靠運(yùn)行;裝置未開展定期檢驗(yàn)，發(fā)生不正確動(dòng)作后，未進(jìn)行補(bǔ)充試驗(yàn)，不利于設(shè)備的運(yùn)維與管理。

因此，很必要對(duì)當(dāng)前狀態(tài)下的配電網(wǎng)保護(hù)裝置檢驗(yàn)方法進(jìn)行研究，尋找一種既能有效解決傳統(tǒng)檢驗(yàn)方法所暴露的保護(hù)裝置數(shù)量多、工作效率低的問題，又能確保裝置檢驗(yàn)工作安全、可靠、高效的檢驗(yàn)方法。本文所提出基于差異化的配網(wǎng)保護(hù)檢驗(yàn)方法，能夠通過對(duì)正確動(dòng)作保護(hù)的狀態(tài)評(píng)估、不正確動(dòng)作保護(hù)的補(bǔ)充試驗(yàn)、開關(guān)的遠(yuǎn)方遙控等方式，完成保護(hù)裝置、二次回路以及開關(guān)機(jī)構(gòu)的完好性校驗(yàn)，確保配電網(wǎng)絡(luò)的可靠運(yùn)行。

1? ? 配網(wǎng)保護(hù)配置與開關(guān)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

目前，按照配網(wǎng)保護(hù)相關(guān)要求，由于保護(hù)上下級(jí)時(shí)間配合的限制，配置的基本原則為：變電站外每回饋線干線上投入保護(hù)跳閘功能的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分段開關(guān)不超過兩級(jí)，配置一級(jí)聯(lián)絡(luò)開關(guān)，分支開關(guān)根據(jù)負(fù)荷分布情況適當(dāng)配置。

饋線自動(dòng)化開關(guān)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示，CB為變電站內(nèi)10 kV開關(guān)，F(xiàn)B為站外饋線分段開關(guān)，ZB為各支線開關(guān)，LB為聯(lián)絡(luò)開關(guān)。分段開關(guān)的安裝位置一般根據(jù)負(fù)荷分布情況，將整條饋線均衡地分割成幾個(gè)部分;分支開關(guān)則一般用于較大的分支線上，便于對(duì)支線負(fù)荷進(jìn)行分段控制。當(dāng)主干線后段或分支線路發(fā)生故障時(shí)，能夠通過分段開關(guān)或支線開關(guān)將故障快速隔離，縮小停電范圍，確保其他正常線路的持續(xù)、有效供電。而LB則主要用于線路負(fù)荷的轉(zhuǎn)供，確保A站FB1開關(guān)在計(jì)劃檢修或故障停運(yùn)后，可由B站CB2開關(guān)為線路繼續(xù)供電。

配網(wǎng)保護(hù)[2]可根據(jù)自動(dòng)化開關(guān)數(shù)量和位置進(jìn)行相應(yīng)的配置，各保護(hù)之間的時(shí)間級(jí)差為：彈簧操作機(jī)構(gòu)各級(jí)開關(guān)之間的時(shí)間級(jí)差ΔT應(yīng)不小于0.15 s，永磁操作機(jī)構(gòu)各級(jí)開關(guān)之間的時(shí)間級(jí)差ΔT應(yīng)不小于0.1 s。若線路分段開關(guān)較多，可能無法滿足級(jí)差配合要求，對(duì)于此類開關(guān)可將保護(hù)動(dòng)作時(shí)間設(shè)置為與相鄰保護(hù)相同或只投入告警功能，為后續(xù)的配網(wǎng)自愈工作提供數(shù)據(jù)與信息支撐。

2? ? 基于差異化的保護(hù)檢驗(yàn)方法

2.1? ? 保護(hù)狀態(tài)評(píng)估

對(duì)于配網(wǎng)保護(hù)引入狀態(tài)評(píng)估的方式，主要是以年度為單位，對(duì)本年度內(nèi)各分段開關(guān)在其前端線路首次發(fā)生故障時(shí)，分析該開關(guān)的動(dòng)作情況是否正確，并且以此分析結(jié)果為基礎(chǔ)，開展差異化的檢驗(yàn)策略。將上述分析結(jié)果分為以下三類：

（1）對(duì)于應(yīng)動(dòng)作且正確動(dòng)作的保護(hù)終端與開關(guān)視為已完成檢驗(yàn)，即利用實(shí)際的線路故障來校驗(yàn)其功能邏輯、二次回路以及機(jī)構(gòu)的完好性;

（2）對(duì)于不應(yīng)動(dòng)作且正確不動(dòng)作的保護(hù)終端視為待觀察設(shè)備，列入“待觀察”清單，維持現(xiàn)有運(yùn)行狀態(tài)，可暫不開展檢驗(yàn)工作;

（3）對(duì)于應(yīng)動(dòng)作而未動(dòng)作、不應(yīng)動(dòng)作而動(dòng)作這兩類，應(yīng)及時(shí)開展補(bǔ)充檢驗(yàn)，將相關(guān)設(shè)備列入“應(yīng)開展補(bǔ)充檢驗(yàn)”清單。

圖2為配網(wǎng)保護(hù)狀態(tài)評(píng)估流程，狀態(tài)評(píng)估后，對(duì)不正確動(dòng)作的保護(hù)及相關(guān)設(shè)備應(yīng)開展補(bǔ)充檢驗(yàn)，詳細(xì)分析不正確動(dòng)作原因。

2.2? ? 補(bǔ)充檢驗(yàn)

配網(wǎng)保護(hù)的補(bǔ)充檢驗(yàn)是對(duì)保護(hù)功能邏輯及二次回路開展的全面檢驗(yàn)，通常在保護(hù)或開關(guān)發(fā)生不正確動(dòng)作、二次設(shè)備及回路缺陷消除后開展，其工作流程如圖3所示。

針對(duì)配網(wǎng)線路故障時(shí)出現(xiàn)了不正確動(dòng)作，導(dǎo)致越級(jí)跳上級(jí)開關(guān)的，分析不正確動(dòng)作表象，判斷出現(xiàn)異常的原因;再根據(jù)需要對(duì)線路申請(qǐng)停電，并進(jìn)行保護(hù)裝置、二次回路、一次開關(guān)機(jī)構(gòu)等一連串設(shè)備的全面檢驗(yàn)。若檢驗(yàn)結(jié)果正常，則補(bǔ)充檢驗(yàn)工作結(jié)束;若檢驗(yàn)結(jié)果不正常，則需根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果重新排查問題所在，直至將問題排查并解決。

2.3? ? 遙控開關(guān)

除上文所提到的已正確動(dòng)作過或開展過補(bǔ)充檢驗(yàn)的設(shè)備外，對(duì)于年度周期內(nèi)從未動(dòng)作過的配網(wǎng)自動(dòng)化開關(guān)，可通過配網(wǎng)調(diào)度遠(yuǎn)程遙控的方式進(jìn)行開關(guān)的分、合閘操作，確保配網(wǎng)終端控制器至一次開關(guān)機(jī)構(gòu)的二次回路功能完好，而二次部分可通過不停電的方式單獨(dú)校驗(yàn)，從而通過分階段的方式完成裝置的檢驗(yàn)。

3? ? 注意事項(xiàng)與下一步工作

本文提出的考慮差異化的配網(wǎng)裝置檢驗(yàn)方法是建立在對(duì)保護(hù)動(dòng)作情況分析的基礎(chǔ)上，因此需要充分掌握每條饋線裝設(shè)的保護(hù)和自動(dòng)化開關(guān)的數(shù)量、上下級(jí)情況、故障點(diǎn)位置等諸多信息，需做好以下幾點(diǎn)：

（1）配網(wǎng)運(yùn)維人員上報(bào)的故障點(diǎn)必須準(zhǔn)確無誤，否則直接影響后續(xù)分析和判斷的準(zhǔn)確性;

（2）必須落實(shí)好二次安全措施的執(zhí)行，防止因措施不到位而導(dǎo)致其他保護(hù)誤動(dòng);

（3）必須做好調(diào)試工具接入位置的確認(rèn)，防止誤加量到運(yùn)行中間隔。

在開展補(bǔ)充檢驗(yàn)時(shí)，對(duì)安裝于配電房的保護(hù)裝置來說，可提供試驗(yàn)電源給外接試驗(yàn)儀使用。但對(duì)于安裝于戶外的柱上開關(guān)來說，由于線路停電，保護(hù)裝置需要依靠裝置內(nèi)蓄電池供電，且無法提供試驗(yàn)電源;除需攜帶試驗(yàn)儀外，還需額外攜帶發(fā)電機(jī)來提供試驗(yàn)電源，工作效率低，人力、物力成本高，不利于補(bǔ)充檢驗(yàn)工作的開展。因此，很有必要研究一種適用于各種作業(yè)環(huán)境的、便于攜帶的簡易裝置來開展補(bǔ)充試驗(yàn)，以提高現(xiàn)場工作效率，減少人力、物力資源的投入，下一步將開展此類裝置的研究與開發(fā)工作。

4? ? 結(jié)語

本文提出了一種基于差異化的配網(wǎng)保護(hù)裝置及回路的檢驗(yàn)方法，該方法針對(duì)配網(wǎng)保護(hù)數(shù)量多、分布廣、運(yùn)維難度大的特點(diǎn)，根據(jù)保護(hù)的實(shí)際運(yùn)行情況，采用不同的維護(hù)策略，在確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行的同時(shí)，提高了配網(wǎng)保護(hù)的檢驗(yàn)效率與覆蓋面，保障了配電網(wǎng)線路的持續(xù)、可靠供電。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 廖峰，陳錦榮，黎永豪，等.小電阻接地方式下接地變壓器零序差動(dòng)保護(hù)的研究及應(yīng)用[J].廣東電力，2020，33（7）：100-106.

[2] GERS J M，HOLMES E J.配電網(wǎng)保護(hù)（原書第3版）[M].郭麗萍，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015.

收稿日期：2020-08-31

作者簡介：廖峰（1985—），男，福建南平人，高級(jí)工程師，研究方向：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)。