基于35kV線路配網保護計算的分析與討論

何俊 吳雪萍

摘? 要：在配電網電力系統中，繼電保護裝置起到非常重要的作用，它讓配電網的安全性和可靠性得到了充分的保障。但是隨著電網規模正在不斷的變大，同樣對繼電保護裝置的能力要求性也越來越嚴格。為提升保護裝置的性能，我們需要對繼電保護動作行為進行提前計算、仿真，探究和對結果的校正、分析。到現在為止，繼電保護數字計算、仿真技術已經成為了繼電保護裝置研發的重要手段。其中，針對配電網短路進行分析計算仍是一重要事項。

關鍵詞：配電網;保護;計算;整定

中圖分類號：TM773? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）07-0082-03

Abstract： In the power system of distribution network， relay protection device plays a very important role， it makes the security and reliability of distribution network fully guaranteed. However， with the continuous expansion of the scale of the power grid， the ability of relay protection devices is also becoming more and more stringent. In order to improve the performance of the protection device， we need to calculate and simulate the action behavior of relay protection in advance， explore and correct and analyze the results. Up to now， digital calculation and simulation technology of relay protection has become an important means of relay protection device research and development. Among them， it is still an important to analyze and calculate the short circuit of distribution network.

Keywords： distribution network; protection; calculation; setting

引言

隨著經濟的快速發展，人民生活水平不斷提高，居民用電負荷與日俱增，對供電可靠性的要求越來越高。配網系統因其分支線多且復雜，發生故障的概率較大。當配網系統發生故障時，如果不能迅速、準確地實現故障定位，檢修工作人員就無法及時趕到故障發生點檢修故障設備，不利于縮短停電時間、減少停電面積，嚴重影響配網的供電可靠性指標。如何準確、快速故障定位是提高配網運行可靠性的關鍵問題。

1 配電網保護的現狀

目前，我國高壓配電網大多數為220kV線路，220kV線路保護均已趨于微機化。而110kV線路保護設備針對各個地方，其運行方式、管理模式也不太一樣，比如：110kV線路主保護有的地區電網習慣于采用光纖縱聯保護。相對的也有采用距離保護作為主保護。但隨著光纖的推廣應用，光纖通道條件的改善性能越來越強大，光纖電流差動保護成為了首選主保護類型。因為現有110kV變電站的母線一般沒有配置專用的母線保護。110kV變電站一般也沒有配置獨立的故障錄波設備。同時當配電網拓撲結構和線路等設備的參數發生錯誤時，會對狀態估計的準確性產生不可估量的嚴重后果，因此在研究配電網的狀態估計時需要將參數估計結合起來考慮。

2 配電網規劃概述

從電網規劃角度來講，擴建配電網或新建電源是電網安全穩定運行的必然要求。當線路的傳輸功率達到其傳輸功率極限時，原有線路就無法滿足負荷需求，電網可靠性也會降低，擴建線路是提高配電網容量的有效方法之一。對于一個實際系統來說，擴建線路有多種方案，這些方案的預選投建線路不同，投資成本不同，而且方案實施后系統運行效益也不同。因此，需要利用優化理論對電網規劃的各種方案進行計算和分析，從眾多預選線路中選擇最佳的線路進行投建，使其成本效益達到最優。

配電網規劃問題需要用0-1變量來表示預選線路的投建情況，因此，這是一個有約束混合非線性優化規劃問題。在實際電網中，線路規劃基本都是非凸問題，這就更加大了此問題的難度。為了做好配電網規劃的優化計算，電力工作者做了大量研究工作，嘗試了各種辦法[1-5]。其中絕大部分都是應用智能優化算法來進行求解。智能算法是通過模擬某些自然現象而做出的優化方法，比如模擬退火，遺傳算法，禁忌搜索，神經網絡等。其在尋找全局最優解方面具有優勢。然而這些算法是通過搜索尋找最優解，無法保證每次都能搜索到最優解。

3 配網線路橫聯差動保護

電流保護和距離保護僅能對線路某端的電氣量進行反應，并不能精準地確定故障點。輸電線路縱聯保護不用和下級線路的保護系統搭配使用，該系統的大致工作原理是縱向聯系輸電線路兩端地保護設備，把兩端各項數據傳送至彼端完成對比判定，以此來精確的判斷是線路內部出現問題還是外部出現問題，有效的排除各類故障。

根據保護動作原理，縱聯保護有以下兩類：

3.1 方向比較式縱聯保護

此類系統通過判斷電網兩端的功率方向和測量阻抗方向，把判斷結果傳送至彼端，依據判斷結果，兩端的保護設備會把短路點確定出來。

3.2 縱聯電流差動保護

此種系統僅能反映出電流量，路徑里傳輸的是兩側電流地幅值與相位數據，系統判斷此類數據并對比，確定出故障點。

電流差動保護有如下優點：優秀的選擇性、靈敏性、快速性，在超高壓、特高壓線路上得到大量應用。

3.3 縱聯電流差動保護的工作原理

如果電網兩側自母線流向被保護線路的方向是電流的正方向，可知流入保護系統的電流是兩端電流之和：r=m+n。當r=m+n=0時，保護設備沉默，線路正常或外部（如k2點）發生故障。當線路地內部（如k1點）有問題時，兩側電源把短路電流流向短路點，此時m+n=k（k是k1點短路電流），r≠0，保護設備做出反應。因此，此種保護系統能把被保護線路里的任一故障點反應出來。

3.4 輸電線路縱聯電流差動保護特性分析

輸電線路縱聯差動保護常用的動作特性如下：

（1）不帶制動作用的動作特性。動作方程如下

Ir=|m+n|?Iset

其中，Ir是流向差動保護裝置繼電器地電流;Iset是差動保護地動作電流整定值。

（2）帶制動作用的動作特性。動作方程如下

|m+n|-K|m-n|?Iop0

其中，K是在0～1里選取得制動系數，Iop0為值不大的門限，是減小繼電器裝置運行產生的摩擦或確保線路狀態產生翻轉所必須地值，要小于上式中的Iset。

|m+n|隨著|m-n|的改變而改變，稱之為制動特性，因為這種特性使系統的靈活性和可靠性得到了很大的提高，所以被大量應用在電流差動保護中。

4 配電網線路保護的整定公式

配電網中主要是電流保護，其第I段整定：I'opA=K'rel×IABmax，當采用線路-變壓器組的接線方式時，這里將線路和變壓器等價為一個元件，則按躲過變壓器低壓側出口處短路來整定。若本線路15%處短路：

其第II段整定原則為：I″opA=K″relI'opB，其中K'rel取1.1～1.2，I'op.B是下一條線路電流Ⅰ段的整定值，當有多個相鄰下一級設備時（如下一級可能是線路或者是變壓器設備），首先按與各個相鄰下一級設備的Ⅰ段配合整定，然后選擇數值較大者。

6 結束語

如何在現代大規模配網正常運行的情況下，可以迅速準確的提供快速高效第一時間查找到故障所在，特別是針對存在雷雨、冰雹、暴雪等極端惡劣天氣下，有效的發現故障，進而處理解決故障，是將來配網工程項目應該解決的第一難題。研發故障應急處理系統，將會在將來的配電網運行維護過程中發揮重要作用。

參考文獻：

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