配電網多級繼電保護配合技術研究

張哲++林林

摘要：介紹配電網多級保護配合的原理及可行性，論述多級級差保護與配電自動化配合的故障處理方法，使用配電網自動化技術和繼電保護技術保障配電網安全穩定運行，為提高電力系統供電可靠性提供技術參考。

關鍵詞：繼電保護；配電網；故障處理；多級級差

中圖分類號：TM407 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）09-0063-02

供電可靠性是衡量電力系統對用戶持續供電能力的重要標準之一，直接關系著用戶的用電安全和供電企業的經濟效益。停電是影響供電可靠性的主要因素，造成停電的原因主要有計劃檢修和故障停電。計劃檢修導致的停電難以規避，是影響供電可靠性的主要因素。相關統計資料顯示，造成用戶停電故障的因素主要發生在配電網側，因此，大力推廣和使用配電網自動化技術和繼電保護技術有效保障配電網安全穩定運行，對提高電力系統供電可靠性具有十分重要的意義。

近年來，隨著科學技術的飛速發展，配電網自動化技術和繼電保護技術日趨成熟，應用也越來越廣泛。在實踐中，配電網自動化系統與繼電保護系統都有各自的優勢和不足，如果二者能夠協調配合，既能充分發揮繼電保護系統快速切除故障且不會對健全區域停電的優勢，又能利用配電網自動化系統解決繼電保護系統選擇性不足的問題。

1 配電網多級保護配合的可行性

1.1 基本原理

根據不同配電線路的特點采取不同的保護方式。大部分農村配電線路的主要特點是供電半徑較長、分段數較少、開環運行。此類線路發生故障時，各分段開關的短路電流都不相同，且短路電流相差較大。在這種情況下，應選用多級保護配合方式，通常是電流定值和延時級差互相配合快速切除故障線路。

城市配電線路的主要特點是供電半徑較短、開環運行。少部分農村配電線路具有分段數較多且開環運行的特點。當上述兩種類型的配電線路發生故障時，各分段開關短路電流數值基本相近，在各分段開關設定不同的電流定值無法實現保護目的，因此，應設定延時時間級差，有選擇性地對故障線路進行切除處理。

1.2 時間級差保護配合的可操作性

對于兩級級差保護配合，通常對變電站出線開關和饋線開關設置不一樣的時間級差。短路電流對系統的沖擊是巨大的，為避免發生此類情況，通常把變電站低壓側母聯開關的最低過流保護動作時間設置為0.5 s；為防止對上級保護整定值造成影響，必須在0.5 s內安排多級保護延時配合。饋線斷路器開關動作時間通常為 30～40 ms，熄弧時間為10 ms，保護響應時間為30 ms，因此，饋線開關可設置0 s延時保護跳閘，在100 ms內切除故障。如果在饋線分支開關或用戶開關配置熔斷器，能夠更快切除故障，但是，熔斷器需要人工操作恢復，處理瞬時性故障難度很大。如果適當考慮時間差的問題，變壓器低壓側開關繼續保留250～300 ms的級差，而對變電站出線開關設置200～250 ms延時，可實現兩級級差保護配合。

隨著永磁操動機構和無觸點驅動技術的日趨完善，三級級差保護配合可極大縮短保護動作時間。永磁操動機構分閘時間可達到10 ms，無觸點電子式分合閘可小于1 ms。受這兩方面技術支持，斷路器能在30 ms時間內迅速切除故障。如果饋線開關設置動作時間為0 s，則發生故障后，相關斷路器可在30 ms內迅速切除故障。在適當考慮時間差的情況下，在變壓器低壓側開關繼續保留200～250 ms時間級差，為上一級饋線開關設置100～150 ms延時時間，能確保實現三級級差保護配合。

2 多級級差保護與配電自動化配合的故障處理

2.1 多級級差保護配置原則

為實現兩級級差保護，在選取線路開關及配置保護方面必須遵循的基本原則是：1） 主干饋線開關通常選用負荷開關，以達到標準要求；2） 用戶開關和分支開關的標準要求較高，一般負荷開關難以滿足要求，故應采用斷路器，并將其保護動作延時時間設定為0 s；3） 變電站出線開關的標準要求也較高，故也應采用斷路器，并把保護動作延時時間設定為200～250 ms。

采用兩級級差或三級級差保護配合具有以下優點：1） 分支或用戶發生故障后，相應斷路器立即跳閘切除故障，而變電站出線斷路器不跳閘，不會造成全線停電。2） 避免出現開關多級跳閘或越級跳閘問題，簡化故障處理，操作開關數少，恢復故障時間短。3） 主干線可以采用負荷開關，不必采用斷路器，降低工程造價。

2.2 多級級差保護與配電自動化配合的故障處理

以兩級級差保護為例，介紹多級級差保護與配電自動化配合的故障處理方法。主干線線路類型存在差異，具體故障處理措施如下。

2.2.1 處理主干線為全架空饋線的故障 發生饋線故障后，變電站出線斷路器跳閘切除故障，經0.5 s延時，斷路器如果自動重合則為瞬時性故障，如果不能自動重合則為永久性故障。主站根據收到的故障信息判斷故障位置，將瞬時性故障信息存入瞬時性故障處理記錄；對于永久性故障，遙控故障位置附近開關分閘隔離故障，同時遙控變電站出線斷路器和聯絡開關進行合閘，恢復非故障區域供電，并將故障信息存入永久性故障處理記錄。

2.2.2 處理主干線為全電纜饋線的故障 此類故障通常是永久性故障，發生故障后，變電站出線斷路器立即跳閘切除故障。主站根據收集到的故障信息判斷故障位置，遙控故障區位置附近開關分閘隔離故障，同時遙控變電站出線斷路器和環網柜聯絡開關進行合閘，恢復非故障區域供電，并將故障信息存入永久性故障處理記錄。

2.2.3 處理分支線路或用戶處發生的故障 發生故障后，斷路器立即跳閘切除故障。如果跳閘斷路器所帶支線為架空線路，經過0.5 s延時后斷路器進行自動重合，如果發生的是瞬時性故障，斷路器可以自動重合；如果發生的是永久性故障，斷路器則難以自動重合。電纜線路的上級斷路器出現跳閘，則發生永久性故障，斷路器不會自動重合。

3 電壓時間型饋線與兩級級差保護的配合

電壓時間型饋線基本原理是，通過電壓時間型分段器與重合器相互配合作用，對出現故障的線路進行切除隔離。此項技術優點很多，但是也存在一定缺點：線路的任何位置發生故障，都會造成斷路器跳閘，導致大面積停電。如果這一技術與兩級級差保護配合使用，就可解決停電范圍過大的問題，具體方法如下：將重合器時間設定為200～250 ms，用其作為變電站出口開關；將電壓時間型分段器作為饋線開關，用戶分支開關使用斷路器，設定動作延時為0 s，并配置延時時間為0.5 s的一次快速重合閘。

4 結語

如果使用上述方法，主干線故障處理程序與常規電壓時間型饋線故障處理步調保持一致性。當用戶或分支線路發生故障時，對應的開關第一時間跳閘，而變電站出口開關不會跳閘，經過0.5 s延時時間自動重合，如果成功重合閘，恢復供電，則發生的故障是瞬時性故障；如果出現二次跳閘，則發生的故障是永久性故障，通過遙控裝置發出信號，對故障線路進行切除隔離。電壓時間型饋線與兩級級差保護相互配合，一方面可以避免出現大面積停電問題，另一方面線路分支或用戶故障不會對其他分支、主干線、用戶造成不良影響。

參考文獻

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