智能配電網(wǎng)機(jī)電保護(hù)電路的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

練石興

摘 要：城市用電需求的不斷增多使得其對(duì)供電質(zhì)量和功耗量的要求也不斷升高，催生出越來(lái)越智能化的配電網(wǎng)。智能配電網(wǎng)機(jī)電保護(hù)電路是反映配電網(wǎng)運(yùn)行異常和系統(tǒng)故障的重要裝置，是智能配電網(wǎng)安全運(yùn)行的有力保障。本文簡(jiǎn)要論述了繼電保護(hù)在配電網(wǎng)中的設(shè)計(jì)，并主要探究了優(yōu)化配電網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的策略和自適應(yīng)繼電保護(hù)，為智能配電網(wǎng)繼電保護(hù)電路的設(shè)計(jì)與發(fā)展提供理論參考。

關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng)；機(jī)電；保護(hù)電路；應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅速發(fā)展，城市用電需求在不斷加大，給供電系統(tǒng)帶來(lái)了一定的壓力，也迫使配電網(wǎng)向著越來(lái)越智能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。智能配電網(wǎng)的繼電保護(hù)電路的設(shè)計(jì)與優(yōu)化是智能配電網(wǎng)安全高效運(yùn)行的前提和關(guān)鍵，能夠及時(shí)反映著供電系統(tǒng)配電網(wǎng)的運(yùn)行中的異常和系統(tǒng)的故障，保障供電安全，提高供電質(zhì)量。未來(lái)，智能化的配電網(wǎng)是電網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)和方向，不斷優(yōu)化智能配電網(wǎng)的繼電保護(hù)電路設(shè)計(jì)，能夠使智能配電網(wǎng)在運(yùn)行中為電力服務(wù)質(zhì)量的提高提供更大的幫助。

一、智能配電網(wǎng)中的繼電保護(hù)電路設(shè)計(jì)

（一）配電網(wǎng)中常見的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

1. 繼電保護(hù)中的短路保護(hù)

通常情況下，當(dāng)配電網(wǎng)中發(fā)生短路故障時(shí)，負(fù)荷電流會(huì)小于故障電流，檢測(cè)方便，工作人員在檢查時(shí)很容易能檢測(cè)出故障。一般情況下使用的過(guò)流保護(hù)，都是針對(duì)定時(shí)限的相電流，通過(guò)延時(shí)的方法使母線、饋線和變壓器三者之間達(dá)到有效配合。距離保護(hù)的方法，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)短路故障進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)，還能夠檢車電壓故障和電流故障，方便工作人員進(jìn)行故障排除、定位和處理。

2. 繼電保護(hù)中的接地保護(hù)

配電網(wǎng)的實(shí)際工作中的很多故障和事故的發(fā)生都與接地故障有關(guān)，因此接地保護(hù)必須得到充分的重視。在對(duì)接地故障的檢測(cè)中，由于接地電阻較大，工作人員一定要使用專門的接地保護(hù)。接地保護(hù)中正常的相電流不需要監(jiān)視，由于數(shù)值確定，負(fù)荷電流產(chǎn)生的影響可以忽略不計(jì)，從而大大提高了靈敏度。但是，以不同原理為依據(jù)，需要檢測(cè)的量會(huì)比較少，導(dǎo)致檢測(cè)信號(hào)難度增大。當(dāng)接地障礙出現(xiàn)在部分電阻較小的接地系統(tǒng)中的時(shí)候，往往使用電流-時(shí)間繼電器進(jìn)行故障檢測(cè)；遇到高電阻故障時(shí)，檢測(cè)手段則運(yùn)用中性點(diǎn)電壓、距離、零序量、反時(shí)限等原理[1]。

（二）智能配電網(wǎng)中繼電保護(hù)自動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)

1. 通過(guò)綜合測(cè)控裝置實(shí)現(xiàn)繼電自動(dòng)保護(hù)

近年來(lái)高速發(fā)展的微電子技術(shù)使得外圍器件和CPU價(jià)格更加低廉，性能也更加優(yōu)越，并且更廣泛投入到市場(chǎng)之中。CPU不僅在計(jì)算能力上展現(xiàn)出強(qiáng)大的功能，很好的完成繼電保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)還能夠完成其他的一些動(dòng)作，形成一套多功能的綜合測(cè)評(píng)裝置。這種綜合裝置功能非常強(qiáng)大，包括了通訊、測(cè)量、控制和保護(hù)等多重功能，及時(shí)對(duì)繼電保護(hù)功能的發(fā)展與創(chuàng)新，同時(shí)也為更適合智能配電網(wǎng)的保護(hù)方法的研究奠定了堅(jiān)持的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。綜合測(cè)控裝置需要更加高標(biāo)準(zhǔn)的裝置制造工藝和先進(jìn)技術(shù)的支撐，對(duì)于技術(shù)革新和制造工藝也有著重要的反作用。目前，綜合測(cè)控裝置已經(jīng)成為了新的潮流和發(fā)展趨勢(shì)，得到廣泛應(yīng)用[2]。

2. 配電開關(guān)及10KV柱上開關(guān)智能化

智能配電網(wǎng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)不僅僅是繼電保護(hù)自動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，配電開關(guān)和10KV住上開關(guān)智能化的應(yīng)用也是其中一項(xiàng)重要內(nèi)容。當(dāng)前，已經(jīng)開發(fā)出并且廣泛使用的柱上裝置主要有兩種，一類是柱上開關(guān)與FTU（遠(yuǎn)方現(xiàn)場(chǎng)終端）分離，獨(dú)立工作完成功能的，另一類是將柱上開關(guān)與FTU相結(jié)合，變成機(jī)電一體化的裝備。這些智能化的裝備有著極好的通信能力，同時(shí)也為智能繼電保護(hù)系統(tǒng)整定和保護(hù)動(dòng)作設(shè)計(jì)提供了新的工作思路。

3. 通過(guò)就地化繼電保護(hù)自動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)繼電自動(dòng)保護(hù)

就地化的繼電保護(hù)自動(dòng)裝置，不僅能夠簡(jiǎn)化接線步驟，提高工作效率，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)更加可靠的操作。通過(guò)采用通信手段將集控中心與就地裝置緊密聯(lián)系，大大減輕了集控中心的復(fù)雜程度和空間壓力。即使是環(huán)境較為惡劣的地區(qū)，裝置也能夠有良好的適應(yīng)。未來(lái)，電壓等級(jí)較高的領(lǐng)域?qū)?huì)成為繼電保護(hù)自動(dòng)裝置就地化的發(fā)展方向，技術(shù)的突破是其中的關(guān)鍵所在。

二、對(duì)智能配電網(wǎng)的繼電保護(hù)電路設(shè)計(jì)的優(yōu)化思路

（一）科學(xué)配置線路，加強(qiáng)電壓保護(hù)

中壓或者低壓配網(wǎng)中輸電線路短路是最常見的問(wèn)題之一。由于不同運(yùn)行方式會(huì)導(dǎo)致電流的速斷保護(hù)和電壓的速斷保護(hù)靈敏度變化。因此，必須要對(duì)輸電線路進(jìn)行科學(xué)的保護(hù)配置，確保電力輸送過(guò)程中的故障能夠迅速得到清除。

（二）加強(qiáng)縱聯(lián)保護(hù)，保證供電質(zhì)量

當(dāng)前，隨著電子與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置以其在保障電力供應(yīng)安全性上的突出表現(xiàn)而得到了廣泛普及。這種保護(hù)措施要求切斷全部配電線路故障，能夠有效控制電壓跌落的持續(xù)時(shí)間，杜絕甩負(fù)荷現(xiàn)象的發(fā)生，保障電力線路輸電安全和質(zhì)量，盡可能降低經(jīng)濟(jì)損失。

（三）加強(qiáng)光纖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，穩(wěn)定運(yùn)行

光纖通信作為電力系統(tǒng)中最普遍的通信方法，具有速度快穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，而繼電保護(hù)要求信息快速傳播，同時(shí)也要保證傳輸?shù)陌踩浴Ｒ虼耍\(yùn)用獨(dú)立的廣信通道傳送繼電保護(hù)技術(shù)，對(duì)保障電力線路的安全性，穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的作用[3]。

三、智能配電網(wǎng)中的自適應(yīng)繼電保護(hù)

（一）自適應(yīng)保護(hù)電流

在電流速斷保護(hù)方面，不同于傳統(tǒng)的電流速斷保護(hù)的自適應(yīng)電流速斷保護(hù)的定值可以根據(jù)系統(tǒng)短路類型和運(yùn)行方式進(jìn)行變化，時(shí)刻保持最佳狀態(tài)，使得保護(hù)性能得到明顯的提高。在過(guò)電流保護(hù)上，自適應(yīng)過(guò)電流保護(hù)以實(shí)際運(yùn)行方式和負(fù)荷電流為依據(jù)確定其特性和定值，可以靈活調(diào)整，有效規(guī)避了傳統(tǒng)過(guò)電流保護(hù)靈敏度較低的缺陷，具有更顯著的優(yōu)勢(shì)。

（二）自適應(yīng)保護(hù)電動(dòng)機(jī)

自適應(yīng)保護(hù)電動(dòng)機(jī)發(fā)揮作用首先依賴于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的自適判據(jù)，它能夠?qū)﹄妱?dòng)機(jī)的啟動(dòng)工作進(jìn)行智能識(shí)別，以此調(diào)整電動(dòng)機(jī)的整定值，保證能夠在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)最輕微的故障并及時(shí)發(fā)出動(dòng)作，提高保護(hù)的靈敏度。其次，還可以自動(dòng)識(shí)別電動(dòng)機(jī)是否處于啟動(dòng)狀態(tài)，對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間進(jìn)行保護(hù)。另外，保護(hù)兩段式定時(shí)限電流還可以保護(hù)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)相間短路的情況，也能夠避免自啟動(dòng)過(guò)程中的誤動(dòng)情況。而保護(hù)正序過(guò)流反時(shí)限則可以躲避電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流，然后在啟動(dòng)結(jié)束時(shí)，再將定制保護(hù)恢復(fù)為整定電流值，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)，提高繼電保護(hù)的安全性。

結(jié)語(yǔ)：經(jīng)濟(jì)發(fā)展推動(dòng)者人們生活質(zhì)量的不斷提高，居民用電量也在逐年增加。居戶需求的增大加大了電壓的等級(jí)，對(duì)供電系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。加強(qiáng)智能配電網(wǎng)的繼電保護(hù)是保障配電網(wǎng)運(yùn)行安全、運(yùn)行效率的重要舉措。因此，一定要對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行不斷的科學(xué)優(yōu)化，將更多的新技術(shù)和新理念應(yīng)用到實(shí)際的智能配電網(wǎng)繼電保護(hù)之中，提高安全性和高效性，有效減少越級(jí)跳閘的弊病規(guī)避其帶來(lái)的損失，為國(guó)民提供更優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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