配電網多級繼電保護配合的關鍵技術研究

張佳龍

國網江蘇省電力有限公司徐州供電分公司（江蘇 徐州 221005）

0 引言

電力對現代社會極其重要，缺少電力，社會將無法正常運轉，廣大民眾也無法正常生活。通常，在配電網處于正常狀態穩定運轉時，一旦出現停電故障，大部分原因都是配電網設施與線路故障。在停電故障出現后，大部分地區都會處于“癱瘓”狀態，這就需要通過多級繼電保護配合技術對配電網展開切實保護。通過多級繼電保護配合技術，可以在設施與線路出現故障后立即對其展開切斷操作，并將其單獨隔離，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際損失降至最低。

1 配電網多級繼電保護配合技術的概念與基本原則

1.1 核心概念

在現代電力行業中，配電網一共三種運行狀態，分為是正常、異常以及故障狀態。當配電網處于正常狀態時，繼電保護設施狀態為待命；當配電網處于異常狀態時，繼電保護設施會立即對相關人員發出警報信息；當配電網處于故障狀態時，繼電保護設施會立即對配電網提供相應保護。而多級繼電保護配合技術，可以在配電網發生故障以后，促使多個繼電保護設施相互配合，為配電網提供保護，這樣即便故障已經發生，也可以將損失與影響降至最低[1]。

1.2 基本原則

為了充分發揮配電網多級繼電保護技術的自身作用，在實際應用多級繼電保護配合技術時，相關人員一定要遵循相關原則。（1）相關人員需要根據繼電保護標準以及安全技術標準中的相關規范，落實繼電保護技術，如果設施在發生故障后不需要在第一時間內對其展開切斷操作，可將斷路裝置中的保護功能從瞬間調整為延時；（2）在將斷路裝置保護功能調整為延時后，延時時間宜控制在0.3 s 之內，或是挑選結構為彈簧儲能的短路裝置，這樣短路裝置彈性效果會更加顯著；（3）針對配電網中的饋線電流，宜將斷路裝置調整為瞬間狀態，否則當饋線電流出現故障后，即便短路裝置在0.3 s 內作出反應，也無法降低故障實際影響及減少損失[2]。

2 配電網多級繼電保護配合中存在的相關問題

2.1 保護問題

在現代配電網運轉中，繼電保護設施屬于為其提供安全保障的基礎部分，但實際上部分機電保護設施都存在一定的保護問題。機電保護設施保護問題的形成原因主要包括如下兩個方面：（1）人為原因。當配電網經過改造后，繼電保護設施并沒有隨之得到改造，這樣繼電保護設施就無法徹底掌握經過改造的配電網，最終導致其無法充分發揮保護效果。（2）質量原因。在配電網開始被社會大眾重視后，市場中出現了很多繼電保護設施，繼電保護設施型號、種類等也越發多樣，但由于沒有相應機制，很多繼電保護設施存有質量問題，該種設施即便被安裝到配電網中也無法發揮保護功能。

2.2 改造問題

在現代電力行業中改造配電網，主要是為了促使配電網可以切實滿足社會大眾對電力的實際需求。為了保證此目標得到實現，相關人員開始通過多接線與多分段等手段優化配電網的靈活性，這樣在任何地區與所有時段下使用電力時，都可以保證電力供應完全穩定。然而，雖然經過改造以后大部分用戶對電力的實際需求已經得到滿足，但改造難度可能會限制配電網被改造后的實際效果，而且配電網的自身性能也出現諸多變動。主要原因在于為適應改造工程，配電網中多級繼電保護技術可能無法得到有效應用[3]。

2.3 管理問題

在配電網開始出現一定變動后，需要采取整定策略確保多級繼電保護之間可以相互配合，但實際上相關人員對整定管理存有問題。在完成配電網全面改造后，相關人員并沒有立即進行整定，這就會導致配電網此時的運轉安全無法得到保證。而且當整定工作出現誤差后，也會限制多級繼電保護配合情況，這時一旦配電網中發生問題，多級繼電保護就無法在第一時間內為配電網提供保護，部分區域就會出現跳閘情況。對于該種問題，供電企業應在完成改造工程后立即進行全面整定，并反復確定整定結果是否正確，這樣才能發揮多級繼電保護效用。

3 配電網多級繼電保護配合關鍵技術

3.1 三段過流保護

對配電網而言，三段過流技術主要可以起到以下保護作用：（1）故障定位。三段過流技術在分析故障時，不需要考慮配電網中的任何關系，這樣供電企業工作人員便可在第一時間內通過三段過流技術分析結果確定故障具體位置。（2）判斷狀態。無論配電網處于何種狀態中運轉，三段過流技術都可以針對電力線運行狀態展開分析，這樣當供電企業工作人員需要了解配電網中某條電力線路的運行狀況時，便可通過三段過流技術分析結果判斷電力線路運轉實況。

3.2 四段保護配合

四段保護技術是環形配電網中的常見技術，如果配電網長時間處于異常狀態下運轉，就可能影響或限制繼電保護工作的正常進行，而且當配電網中聯絡開關處于關閉狀態時，電力線路中的饋線便會利用轉帶效果，促使另一饋線中的實際負荷產生變動，與此同時，該饋線中的電流也會朝反方向流動。這時，如果繼續根據原定電流參數對其展開調整，多級繼電保護配合技術就無法在配電網中提供保護。因此，為了發揮多級繼電保護配合技術功能與繼電保護設施性能，可以給環形配電網中所有設施配備相應型號的功率元件，在完成功率元件安設后，需要立即針對電力線路中故障功率展開全面分析，并根據分析結果設計兩種不相同的實際參數。這樣，當配電網正常運轉時便可通過正常參數進行調整，異常運轉時便可通過異常參數進行調整[4]。

3.3 多級級差保護

以10 kV 電力線路為例，多級級差保護技術主要通過配電網中饋線開關以及開關自身形式實現保護功能。一般情況下，多級級差技術對配電網的保護時間為1 ～1.5 s。該技術在配電網運行中可以發揮以下功能：（1）故障識別。以饋線與出線的開關為基礎，通過電流情況識別其中是否已經出現或存在安全故障。（2）故障控制。在現代電力行業中，10 kV 電力線路最為常見，但也正因10 kV 線路較多，所以短路、停電等故障的出現概率也比其他線路更高。這時，通過多級級差技術可對各類故障起到一定的控制作用，將故障實際影響降至最低。以三級級差技術作為基礎，當配電網穩定運轉時，三級級差技術能夠通過驅動在第一時間內完成保護行為，如果配電網中突然發生緊急故障，三級級差技術可以在10 ms 之內立即確定故障地點與故障原因。以二級級差技術作為基礎，該技術主要對配電網饋線電流中的短路裝置開關提供保護。當二級級差技術發現其中發生故障以后，可以在第一時間內控制短路裝置實施保護操作，促使配電網得到的實際保護更加全面。

4 配電網多級繼電保護的有效方式

近幾年，在電力行業全面發展的背景下，配電網整體規模與性能得到一定提高。這本可以對社會大眾起到一定保障作用，促使社會大眾用電更加穩定、安全，但由于配電網規模在得到拓展以后，其中繼電保護并沒有隨之得到升級與優化，這樣就會導致配電網運行出現各種故障，或是諸多風險存在配電網之中，因此需要通過多級繼電保護配合技術對配電網展開切實保護。當前，在配電網中應用多級繼電保護配合技術時，有以下幾種有效方式：（1）當變電站處于運轉狀態而其中的設施出現突發問題時，如果相關人員直接將正在運行中的設施切斷，雖然可以對突發問題起到控制作用，還能降低突發問題對其他設施的實際影響，但這種操作可能會減少設施應用年限，降低設施性能。此時，可針對問題設施采取緩沖方式進行控制，這樣設施就會得到一定緩沖時間，不會對自身性能與應用年限造成不利影響。（2）當配電網中的繼電保護設施在正常運轉中突然出現故障，可以立即調整繼電保護設施的原本設置，這樣可對配電網展開有效控制；之后再對繼電保護設施展開切除處理，以免突然切除機電保護設施帶來不利影響。（3）針對所有配電網中的繼電保護設施展開全面調查，并記錄繼電保護設施與配電網相關設施的故障發生率，針對故障發生概率最高的繼電保護設施與配電網設施，采取增加線路數量的方式處理，這樣設施承載電力就會有所降低，促使其為配電網提供有效保護[5]。

5 結束語

近年來，無論是社會發展還是民眾生活，對配電網需求與要求都開始逐漸增加，該種趨勢迫使我國配電網必須進行拓展，并開始將多級繼電保護配合技術落實其中。但部分配電網在落實多級繼電保護時，在保護、改造以及管理等方面依然存在些許問題，因此針對配電網多級繼電保護配合關鍵技術展開深入探討很有必要。只有這樣，才能促使配電網得到全面保護，從而為社會與民眾提供高質量電力供應服務。