繼電保護在自動化配電網中的應用

王兆靖

摘要：為了滿足用電的需求，我國智能化配電網的建設正在快速開展中。在電力系統中，最重要的是系統的安全性和可靠性，所以繼電保護的應用越來越廣泛。文章從繼電保護的基本要求和自動化配電網的系統組成入手，首先分析了自動化配電網繼電保護應用中存在的問題，然后研究了自動化配電網繼電保護應用的改進措施。

關鍵詞：繼電保護；配電網；自動化；電力系統；用電需求 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM77 文章編號：1009-2374（2017）02-0062-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.029

1 繼電保護與自動化配電網

1.1 繼電保護的基本要求

繼電保護裝置能夠判斷被保護的元件是否處在正常運行狀態，進而分析它是否發生了故障。繼電保護裝置的這種功能可以將配電網的故障區分為保護區內和保護區外，進而方便自動化配電網的結構調整。從本質上講，繼電保護裝置是根據電氣發生故障前后的物理量變化來實現監測。根據自動化配電網的特性，繼電保護裝置應滿足的要求主要如下：

1.1.1 選擇性。當電力系統發生故障時，繼電保護裝置僅將故障的區域從配電網中切出，其他非故障區域的電網不受影響。這種選擇性是繼電保護裝置實現自動化配電網的核心所在，對自動化的調整電網結構有著重要的作用。

1.1.2 速度性。電力系統發生故障后，很可能對大型的設備造成損壞，因此繼電保護裝置必須要滿足速度性的需求，以最快的速度切斷故障區域電路。目前，繼電保護裝置的反應速度時間可以控制在0.08秒以內，基本滿足了自動化配電網的需求。

1.1.3 可靠性。基于自動化配電網的性能要求，繼電保護裝置必須有很強的可靠性，不發生誤動作，以確保能夠切實起到提升自動化配電網安全性的作用。

1.2 自動化配電網的系統組成

目前，我國的自動化配電網主要分為兩種：一種是集中智能式配電網；另一種是分散智能式配電網。兩種形式的自動化配電網各有利弊，但其系統的組成大致相同，具體如下：

1.2.1 一次設備。一次設備由自動離合器、環網柜和真空斷路器組成，它有一定的智能化，可以執行各種調度命令，是整個自動化配電網的基礎所在。同時，一次設備還可以與主控制器相連，實現遠程的操作。

1.2.2 故障定位系統。故障定位系統主要用來檢測自動化配電網的故障點，然后利用地理信息系統將自身監測到的信息反饋給主系統。

1.2.3 主站系統。主站系統由計算機網絡、操作平臺和操作軟件組成，是整個自動化配電網的中樞所在，可以整合信息做出判斷，然后給執行機構下達命令。同時主站系統還可以分享資源和管理維護，實現信息與數據的傳輸。

2 繼電保護自動化配電網應用中存在的問題

當電力系統中被保護的元件發生故障時，繼電保護裝置能夠快速地做出反應，有選擇地將故障元件從電力系統中排除。但是在被保護元件運行異常時，往往不需要繼電保護裝置快速反應，而是根據元件的危害程度規定一個延時，以免造成誤動作。從當前的實際情況來看，我國自動化配電網的繼電保護還存在一定問題，在一定程度上影響了我國自動化配電網的發展。

2.1 繼電保護設備的老化

我國的電網雖然一直在更新換代，但是這些更新主要是針對技術層面，所以電網系統中的繼電器有很多都是老式繼電器，其可靠性得不到保障。這種老式的繼電器缺點主要體現如下：

2.1.1 反應速度較慢。老式的繼電器由于自身的老化，反應速度較慢。當元件發生故障之后，切斷電路的速度無法滿足需求。這就無法起到保護設備的作用，如果故障較為嚴重，將會造成設備的嚴重損壞，進一步擴大故障的影響范圍。

2.1.2 誤動作較多。隨著我國電力需求的不斷增加，電網的電壓不斷升高。而電網電壓的增加又會使被保護元件的異常運行狀態更為頻繁，老式的繼電器無法精確地處理異常數據，往往會出現錯誤的狀態判斷，進而產生誤動作，將事故的范圍擴大。

2.2 配電環網缺少繼電保護

環網也是自動化配電網中必不可少的一部分，但是當前我國的環網卻基本沒有繼電保護裝置。從實際情況來看，當前的配電環網是以負荷開關為主的，需要人為的控制。因此當發生電力故障的時候，由于沒有斷路器，往往會造成整個電力網路的癱瘓。

配電環網缺少繼電保護不僅會擴大電力故障，還延長了維修的時間。一般情況下，都是電力部門接到故障的通知，然后趕往現場進行維修的操作，這就增加了維修的時間。另外，由于故障的影響范圍較大，很可能造成多個設備的損壞，也使得維修更為困難。

2.3 繼電保護裝置自身的問題

在當前的自動化配電網絡中，繼電保護器自身也存在著問題。所以導致了繼電保護起不到應有的保護效果，降低了自動化配電網的可靠性。繼電保護裝置自身的問題主要體現在以下兩個方面：

2.3.1 繼電保護裝置的靈敏性設置問題。繼電保護裝置是檢測各個元件的運行狀態，若其物理量變化超過了設定的范圍，就會自動切斷局部的電路，起到保護設備和電網安全的作用。但是物理量變化的設定是有一個范圍的，避免由于不穩定的運行狀態而導致誤操作。以目前的實際情況來看，很多繼電保護裝置的靈敏性設置還存在問題，降低了繼電保護裝置所起的保護效果。

2.3.2 質量檢驗不到位。當前的繼電保護裝置在安裝前并沒有經過系統的檢查，所以很多裝置的質量是不合格的。安裝在自動化電網后，由于自身的質量問題，就存在安全隱患，無法正常監測電網元件的運行狀態，當發生故障后，也不能及時地切斷電路。

3 自動化配電網繼電保護應用的改進措施

3.1 針對性更換繼電保護設備

繼電保護設備的更換可以分兩個層次：第一個層次是老化設備的更換；第二個層次是舊式設備的更換。舊式設備的更換可以理解為技術的更新換代，因為隨著科技的發展，繼電保護器的功能一定會越來越強大，其監測的效果也會越來越好。特別是在當前的社會環境下，國家電網正在大力發展智能化和自動化，給繼電保護設備的更換提供了較好的環境，所以可以根據當地的實際情況，淘汰掉原本的舊設備，讓繼電保護更好地發揮

作用。

老化設備的更換主要針對繼電保護設備的使用情況，因為隨著使用時間的增加和一些其他的原因，導致了繼電保護設備的老化，影響它的正常使用，所以要針對性地進行老化設備的更換。

3.2 重合器與其他設備的配合使用

重合器有著雙時性的特點，可以實現重合與開斷，所以它能夠和其他設備配合，一起發揮出繼電保護的作用。首先，當電路出現故障的時候，重合器就能夠重合；然后分斷器記錄重合器的分閘次數，在達到預定設置次數的時候就閉鎖，實現電網故障區的隔離。這在一定程度上實現了智能化的電網控制，也減弱了非正常運行狀態對繼電保護裝置的影響。

重合器還可以與熔斷器配合實現繼電保護的作用，因為重合器能夠實現重合，而熔斷器可以監測流過元件的大電流，當電流過大的時候就自身熔斷，起到故障區的隔離作用。當然，重合器和其他設備的配合使用要根據實際情況確定。如配電變壓器的末端，可以選擇重合器與熔斷器的配合，實現繼電保護的作用。

3.3 繼電保護裝置的優化

為了更好地實現繼電保護的效果，還可以采用繼電保護裝置優化的方法。當前的繼電保護裝置還是采用較為傳統的方式，在一定程度上無法跟上智能化電網的發展速度。因此可以將信息化和數字化的技術引入到繼電保護中，突破繼電保護只能在局部中發揮作用的局限。例如，信息化的技術可以將多個繼電保護裝置連成一個整體，當一個繼電保護裝置執行電路斷開的動作后，馬上將信息上傳，然后中央處理器快速地做出反應，調整自動化電網的結構，用最快的速度恢復供電。

數字化的技術還有利于繼電保護裝置的維修，利用信號的發射與接受裝置，將不同的繼電保護裝置進行編碼，在計算機網絡中實時監控。當出現故障的時候就可以快速的定位，采取處理的措施，減少故障帶來的電網損失。

4 結語

自動化配電網已經成為國家電網發展的大方向，與之對應的繼電保護必須加快改進的步伐，以此來保障電網運行的安全性和穩定性。目前，繼電保護在自動化配電網絡中的作用不可替代，雖然還存在一些問題，但是可以通過改進的措施使之完善。本文針對繼電保護在自動化配電網中的應用問題，提出了一些意見，希望能夠推動我國繼電保護的發展，讓它為自動化電網的發展提供強有力的支持。

參考文獻

[1] 胡漢梅，鄭紅，趙軍磊，曾從海.基于配電網自動化的多Agent技術在含分布式電源的配電網繼電保護中的研究[J].電力系統保護與控制，2011，（11）.

[2] 王富松.區域繼電保護在含分布式電源配電網中的應用研究[D].重慶大學，2011.

[3] 鐘毓銘.配電網自動化繼電保護技術應用研究[J].科技與企業，2013，（11）.

[4] 黃寧生.淺談配電網自動化的繼電保護技術應用[J].企業技術開發，2013，（21）.

（責任編輯：蔣建華）