配電自動化與繼電保護配合策略研究

黃東海

摘 要：文章主要論述了配電自動化與繼電保護配合的可行性，主要對電流速斷保護情況下的配合級差進行了主要分析，給出了配置原則，最后對處理多級級差配合條件、接入分布式電源所帶來的影響進行了討論。對配電自動化與繼電保護配合進行研究，結果：配合策略是可行的，不會對分支產生影響，也不會對主干線產生影響，安裝電流速斷保護裝置，也依然存在級差配合條件，協調配合配電自動化與繼電保護，能夠促進故障處理能力的提升。

關鍵詞：繼電保護；配電自動化；故障定位；分布式接入電源；配電網

中圖分類號：TM77 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）19-0042-02

1 配電網分層次進行保護

1.1 針對電網的分級保護措施實行的可行性分析

從配電線路來看，農村和城市的配電方式之間存在很大的不同，因為這種線路的不合理導致了當線路出現問題或發生意外時不能有效地進行補救。農村配電線路的特征是線路較長且分級不多，因此，當出現線路故障時前面位置的開關可能會出現短路的現象，針對上述問題我們可以采用多級保護的方式對電力定值和延時級差之間進行合理有效地配合來解決。城鎮與農村配電方式不同的地方在于其分級明顯并且數量多，因此，對電流值的控制不容易把控。針對這種特點地配電方式當出現意外情況時可以根據實際情況，有針對性的對其網絡進行排除故障處理。采用多級級差保護配合的方式實現電網的保護其原理是：將變電站的出線和饋線的開關，根據不同的要求設定不同的動作延長時間從而實現保護。在中國，之所以將所有的變壓器，其低壓值設定了最短時間為0.5秒的電流保護動作時間，其目的在于當發生跳閘現象時，可以有效避免線路因短路而對電力系統帶來的危險。利用這個時間差，既可以保護線路的正常工作，又可以滿足保護配合。

1.2 三級級差保護配合的可行性分析

在科技創新引領世界前進的步伐中，開關技術，重點是永磁操動機構和無觸點驅動技術深入研究和進步，一定意義上促進其取得了顯著的成效，在很大程度上降低了過流保護所花費的時間。其中對永動操動機構的研究起到了重要作用，通過改變其工作參數從而減少了線路分閘驅動的時間，進而有利于即時對配電網中出現的問題進行及早判斷，目前已經實現了將一次故障處理時間控制在30ms。為了在故障出現的時候有足夠的時間可以對其進行處理，盡量增加變壓器的低壓側的級差。如果想要預留225ms的時間級差，充分考慮到開關間的延時問題，因此把出線開關設定在±275ms而上級的饋線開關設定在±125ms就可實現。

2 多級級差保護的配置要求

首先主干饋線所使用的開關都應該選擇負荷類型，各分支開關之間應該配合斷路器；其次瞬時電流速斷保護一般在出線開關處使用，這需要根據實際情況酌情考慮；最后，如果用戶斷路器區域具備多級級差保護配合條件，按照躲開下游最大負荷來設置電流定值，或者是通過勵磁涌流來設置電流定值。采用多級級差保護配置，有以下幾大優勢：第一，當故障發生在用戶或者是分支上，相應的分支就會跳閘，變電站出現開關正常，避免全部停電，有利于減少停電用戶數；不會產生越級跳閘現象。一般情況下出現跳閘現象時的處理都比較簡單快速并且不需要花費太多的時間；選擇負荷開關設置在主干線，這樣成本費用較少。

3 配電網配合繼電保護的故障處理

繼電保護在配網中應用的原理主要是通過變電站出線開關的重合器與饋線上其他分段開關配合實現的。其中就包括重合器與主干線電壓-時間型負荷開關配合、重合器與主干線電壓-電流-時間型負荷開關配合、重合器與分支斷路器開關配合。

重合器與主干線電壓-時間型負荷開關配合：配電網發生故障時，變電站出口斷路器重合以及線路上其他分段開關全線失壓分閘，重合器經過一定延時發生第一次重合閘，線路各開關分別延時合閘，一直合閘到故障發生處時，重合器與線路上其他開關再次全線失壓分閘，此時在故障處附近的開關由于延時未到設定時間而進行閉鎖分閘，從此把故障后半段隔離，當重合器經過一定延時第二次重合閘時，恢復非故障線路供電。

重合器與主干線電壓-電流-時間型負荷開關配合：配電網發生故障時，電站出口斷路器重合器分閘，此時在故障前面的開關，因為同時檢測到開關失壓和過流，即失壓和過流各計數為1，因此分閘。在故障后面的開關，因為僅是檢測到失壓而沒有過流，即失壓計數為1，過流計數為0，則該開關不分閘。重合器經過一定延時發生第一次重合閘，故障前面的開關失壓和過流各計數為2，分閘。故障后面的開關失壓計數為1，分閘。重合器經過一定延時發生第二次重合閘，靠近故障處，且在線路前面的開關，因為通電時間未達到要求而閉鎖分閘；靠近故障處，且在線路后面的開關，因為檢測到殘壓而閉鎖分閘，由此將故障區間隔離。重合器經過一定延時發生第三次重合閘時，對非故障區域進行恢復供電。

重合器與分支斷路器開關配合：當線路支線發生故障（接地故障）時，分支前面的主線開關，以及分支開關均流過故障電流，并根據暫態算法算出接地故障就在分支線后端，并產生記憶；重合器經過一定延時第一次重合閘，主干線上其他開關因為無故障記憶，全部延時合閘，而分支開關再次流過故障電流時，發生零序電壓突變，直接分閘閉鎖，故障隔離；重合器經過一定延時第二次重合閘，對非故障區域進行恢復供電。

根據保護配置的相關要求主干線必須安裝保護器，如果不安裝保護器，會導致變電站出線斷路器的保護動作發生跳閘現象，以及無法與線路上其他開關進行電壓、電流和時間上的配合。同時繼電保護需要根據所獲得的故障信息，由配電自動化系統對其進行判斷，使用遙控開關動作來處理故障，恢復區域供電。

4 采用分布式電源接入對配合方案的作用效果

一旦分布式電源接入了電路中可能會出現一些意想不到的效果，我們無從估量，所以針對分布式電源接入對配合方案的作用效果需要進行分析。考慮大一個事實就是沒有瞬時電流速斷保護饋線的話，會使得多級級差保護配合的原則變得很簡單，實現配合方案，主要是通過變電站出線開關、分支或用戶開關過電流保護延長動作時間，如果在饋線的母線上接入分布式電源，并且故障發生在饋線母線上，那么提供分布式電源則會增加電流，有利于過電流保護靈敏度的提升，有利于保護動作。如果在饋線的本線上接入分布式電源，有助于保護下游開關的過電流現象發生，避免下游發生問題時由于流過上游開關時，短路電流會有所減小，但是電流保護動作的靈敏程度一般，加之分布式電源容量不是很大。因此，饋線如果不安裝瞬時電流速斷保護，即使沒有安裝分布式電源也不會對多級級差保護的配合關系造成影響。

當饋線設置了瞬時電流速斷保護并且母線相鄰的饋線上有分布式電源，那么如果在該饋線上出現了意外狀況，那么此時的電路保護范圍會不斷的增加，以此對電路的下游部分也起到保護作用，這樣就會造成跳閘現象的發生。增大跳閘的可能。

如果本饋線上接入分布式電源，不會對瞬時電流速斷保護產生影響，當分布式電源的下端發生了意外，變電站的出現開關短路電流會慢慢減小，進而將電流速斷保護電路的區域減小，這是非常有利于下游部分開關之間的多級級差保護配合、變電站出線開關多級級差保護配合。一旦接入了分布式電源，不論在饋線上有沒有設置瞬時電流速裝置，當發生短路情況時，其反相電流會影響過流保護誤動，從而對多級級差保護產生破壞，因此，在必要的情況下，要考慮是否裝置方向元件。

5 結束語

綜上所述，通過分析配電自動化與繼電保護配合策略，并對其進行研究，我們可以得到以下結論：（1）發生故障的原因大多都是因為饋線之間的短路所引起的，即使瞬時電流速斷保護裝置于變電站出現斷路器上，對于這種狀況，即時某些地方的饋線無法實現多級級差保護配合，也無法達到配合條件，提高配電自動化處理故障的能力，繼電保護器仍可以實現配合條件。（2）如果饋線沒有裝置瞬時電流速斷保護，接入分布式電源，不會對多級級差保護的配合關系產生破壞性。如果饋線裝置了瞬時電流保護，而接入的分布式電源是從母線相鄰饋線部分接入的，那么則會使得瞬時電流速斷保護的區域范圍擴大，多級級差保護配合的區域范圍則會相應減小。（3）如果發生在附近的饋線中，那么為了降低發生分布式電源產生的反向故障電流的情況出現概率，減小出現過流保護誤動的情況發生，配置方向元件需要選擇性的進行。

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