配電網(wǎng)三級保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)的探究與實(shí)踐

黃錦銘

摘要：開發(fā)一種基于Simulink仿真的配電網(wǎng)三級保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算配電網(wǎng)開關(guān)保護(hù)定值、生成配電網(wǎng)拓?fù)鋱D并顯示開關(guān)保護(hù)定值與其上下級開關(guān)的保護(hù)定值的配合情況、計(jì)算故障電流并顯示故障發(fā)生時(shí)各級開關(guān)的保護(hù)動(dòng)作情況。通過編程實(shí)現(xiàn)快速計(jì)算、生成配電網(wǎng)拓?fù)鋱D、進(jìn)行故障模擬，極大地提高計(jì)算效率，同時(shí)通過模擬故障發(fā)生時(shí)各級開關(guān)的保護(hù)動(dòng)作情況，可直觀核驗(yàn)計(jì)算正確性，有效地提高計(jì)算正確率。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)：三級保護(hù)：整定計(jì)算系統(tǒng)

一、建立配電網(wǎng)三級繼電保護(hù)協(xié)調(diào)配合模型

在公司現(xiàn)行的整定計(jì)算原則下，10kV線路已是電網(wǎng)的末端，各級保護(hù)級差均按照0.3s配置。通過查閱資料，將原來保護(hù)時(shí)間級差300ms減小為200ms。在不增加主變遭受大短路電流沖擊損壞風(fēng)險(xiǎn)的前提下，利用“出線+分支+分界”保護(hù)（以下簡稱“三級保護(hù)”）盡量縮小故障影響范圍。按照出線斷路器保護(hù)、分支斷路器保護(hù)、分界斷路器保護(hù)的順序逐級配合，時(shí)間級差0.2s。同時(shí)明確每一級開關(guān)整定計(jì)算原則，例如設(shè)置幾段保護(hù)，每段保護(hù)的保護(hù)范圍及動(dòng)作時(shí)間，與上、下級保護(hù)定值的配合系數(shù)等，形成完善的配電網(wǎng)三級保護(hù)協(xié)調(diào)配合模型。

二、開發(fā)配電網(wǎng)三級保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)

（一）創(chuàng)建整定計(jì)算圖形用戶界面

利用Matlab中的創(chuàng)建工具GUIDE進(jìn)行GUI設(shè)計(jì)，創(chuàng)建用戶圖形界面，編寫MATLAB回調(diào)函數(shù)，使得所創(chuàng)建的用戶圖形界面完成對輸入編輯框的文本的調(diào)用、數(shù)值類型轉(zhuǎn)換，并根據(jù)建立配電網(wǎng)三級繼電保護(hù)協(xié)調(diào)配合模型創(chuàng)建公式，實(shí)現(xiàn)對調(diào)用的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算以及將計(jì)算結(jié)果寫入文本框等功能。

向配電設(shè)備管理人員收集配電開關(guān)實(shí)際負(fù)荷、所連接母線阻抗、母線至開關(guān)導(dǎo)線長度和型號、保護(hù)CT變比等參數(shù)，按照用戶圖形界面靜態(tài)文本框的指示，將開關(guān)參數(shù)輸入到指定編輯框，通過命令按鈕啟動(dòng)回調(diào)函數(shù)對配電網(wǎng)開關(guān)進(jìn)行保護(hù)定值計(jì)算，實(shí)現(xiàn)圖形用戶界面的執(zhí)行。

（二）利用PSB電力系統(tǒng)模塊庫創(chuàng)建仿真模型，生成配電網(wǎng)拓?fù)鋱D

在上述計(jì)算完成后，利用Simulink中的PSB電力系統(tǒng)模塊庫創(chuàng)建仿真模型，生成配電網(wǎng)拓?fù)鋱D，將計(jì)算過的配電網(wǎng)開關(guān)在拓?fù)鋱D上顯示，并自動(dòng)標(biāo)注計(jì)算出的保護(hù)定值。通過編寫的回調(diào)函數(shù)計(jì)算該開關(guān)保護(hù)定值與其上下級開關(guān)的保護(hù)定值的配合情況，即定值大小是否配合、時(shí)間長短是否配合。若不配合，則返回修改開關(guān)整定計(jì)算原則，即調(diào)整各項(xiàng)計(jì)算原則的優(yōu)先級或者上下級配合系數(shù)等;若配合，則進(jìn)行下一步。

（三）進(jìn)行故障電流計(jì)算并模擬故障發(fā)生時(shí)開關(guān)保護(hù)動(dòng)作情況

通過Powergui模塊進(jìn)行故障電流計(jì)算，并通過決策樹算法顯示故障發(fā)生時(shí)開關(guān)保護(hù)動(dòng)作情況：若各級開關(guān)發(fā)生誤動(dòng)、拒動(dòng)、越級動(dòng)作等不正確動(dòng)作情況，則返回修改開關(guān)整定計(jì)算原則;若開關(guān)動(dòng)作均正常，能把故障隔離在最小范圍內(nèi)，即故障點(diǎn)上游第一個(gè)開關(guān)保護(hù)動(dòng)作跳閘，其余開關(guān)正常運(yùn)行，則生成相應(yīng)的算稿和定值單。

三、配電網(wǎng)三級保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)在應(yīng)用中取得的成效

（一）有效提高了整定計(jì)算效率

配電網(wǎng)三級保護(hù)整定計(jì)算系統(tǒng)能夠集計(jì)算、拓?fù)?、故障模擬于一體，同時(shí)具備了保護(hù)定值計(jì)算、參數(shù)輸入的編輯框和計(jì)算結(jié)果可視化顯示、故障電流計(jì)算和開發(fā)動(dòng)作模擬仿真功能。在完成保護(hù)定值計(jì)算的同時(shí)也完成了正確性校驗(yàn)。繼電保護(hù)整定計(jì)算人員的工作方式由手工計(jì)算改為軟件計(jì)算，工作效率大大提升，從根本上解決了計(jì)算速度和效率跟不上配電網(wǎng)發(fā)展速度的問題。

（二）配電網(wǎng)故障防御能力顯著提升

系統(tǒng)在公司配電網(wǎng)全面推廣實(shí)施后，增強(qiáng)了各級定值配合，提高了配網(wǎng)供電可靠性。10kV出線與分支、分界斷路器及用戶進(jìn)線開關(guān)定值配合良好，避免發(fā)生分支、分界斷路器與進(jìn)線開關(guān)拒動(dòng)、誤動(dòng)及越級動(dòng)作事件，10kV主干線故障跳閘率顯著降低，公司配電網(wǎng)繼電保護(hù)管理水平和配網(wǎng)供電可靠性得到全面提高。

（三）提高了主網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行可靠性

配電網(wǎng)故障防御能力顯著提升有效縮小了停電范圍，快速恢復(fù)非故障區(qū)供電，提高供電可靠性。減少了變電站10kV出線開關(guān)的跳閘次數(shù)，避免變電站的主變遭受短路故障電流的沖擊，從而確保了主網(wǎng)設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。

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