配電網(wǎng)多級繼電保護配合的關(guān)鍵技術(shù)研究

廉亞鋒

（國網(wǎng)河南省電力公司 沁陽市供電公司，河南 焦作 454550）

2019 年12 月以來，疫情重創(chuàng)了國民經(jīng)濟，盡管在2020年之后各地復(fù)工熱潮之下國民經(jīng)濟大有恢復(fù)之勢，但是現(xiàn)階段我國又對經(jīng)濟發(fā)展提出了高質(zhì)量的要求，力求實現(xiàn)“碳中和”的目標，如此一來，對傳統(tǒng)的電力行業(yè)改革勢在必行。在對傳統(tǒng)電力行業(yè)進行改革之前就必須對一些基本技術(shù)進行相關(guān)研究，而對于配電網(wǎng)多級繼電保護配合的關(guān)鍵技術(shù)研究便是其中重要一點。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，沒有配電網(wǎng)的安全、有效運行，電力發(fā)電廠生產(chǎn)出來的電能就難以運送進千家萬戶和各類大、中、小工廠，進而導(dǎo)致國民經(jīng)濟發(fā)展停滯。

1 配電網(wǎng)多級繼電保護配合技術(shù)的概念與重要性

對傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)的升級改造的方法是將智能技術(shù)引入其中，但是在對傳統(tǒng)電網(wǎng)進行智能電網(wǎng)改造升級的過程中，由于智能電網(wǎng)具備分布特點，這就導(dǎo)致供電設(shè)備處于交互運行狀態(tài)，從而使得現(xiàn)階段的配電網(wǎng)對多級繼電保護配合技術(shù)提出了更高的要求。[1]

隨著現(xiàn)代社會當中人類科學(xué)技術(shù)的快速不斷發(fā)展，多級繼電保護功能也得到更新。多級繼電保護配合技術(shù)就是在電力技術(shù)不斷更新迭代的時代背景下應(yīng)運而生的產(chǎn)物。由于我國社會經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，社會經(jīng)濟的繁榮必然導(dǎo)致電力能源的需求量的增加，尤其是伴隨著我國工業(yè)化進程的不斷加快，我國很多大中型城市甚至出現(xiàn)了供電危機問題，特別是在城市帶地區(qū)，例如珠三角、長三角、環(huán)渤海等城市聚集群地區(qū)，電力供應(yīng)不足的問題嚴重影響了本地經(jīng)濟的穩(wěn)定性，電力企業(yè)也具備階段供電壓力。因此，在如此經(jīng)濟形勢下，在外部壓力和內(nèi)部要求下，為了有效緩解電力供應(yīng)帶來的壓力，電力企業(yè)必須認真充分地重視智能電網(wǎng)的建設(shè)與維護工作，實現(xiàn)對傳統(tǒng)電網(wǎng)的更新、升級與換代，而在對傳統(tǒng)電網(wǎng)的更新、升級與換代的過程中對于配電網(wǎng)正常工作運行的保障制度也不容忽視，因此就必須重視多級繼電保護技術(shù)的發(fā)展和研究。而多級繼電保護技術(shù)作為現(xiàn)有多級繼電保護技術(shù)的主要技術(shù)之一，該技術(shù)的顯著的保護作用和完善的保護體系日益成為諸多電力企業(yè)的在配電網(wǎng)電力運送的安全保障的關(guān)鍵。有效引入多級繼電保護技術(shù)，保證電網(wǎng)的安全可靠運行。[2]實際運行過程中，若電網(wǎng)出現(xiàn)故障問題，多級繼電保護裝置可以及時反應(yīng)，并針對故障類型進行預(yù)警，以便維修人員可以及時趕到現(xiàn)場，確保正常供電。在了解配電網(wǎng)多級繼電保護配合技術(shù)之前應(yīng)該對多級繼電保護的基本工作原理有個簡單的了解（如圖1）。

圖1 多級繼電保護的基本工作原理

2 配電網(wǎng)多級繼電保護配合關(guān)鍵技術(shù)

2.1 單元件保護技術(shù)

單元件屬于多級繼電保護關(guān)鍵元件，應(yīng)采用如下保護技術(shù)：

（1）產(chǎn)電裝置保護。重點處理發(fā)電機內(nèi)部短路問題，保護匝間電路。多級繼電保護措施應(yīng)嚴格按規(guī)范進行，精準計算，并檢測裝置運行靈敏程度。多級繼電保護后備系統(tǒng)時，也應(yīng)研究機組承受情況，針對契合點制定合理技術(shù)方案。

（2）轉(zhuǎn)變電壓裝置多級繼電保護。轉(zhuǎn)換電壓期間存在勵磁涌流，情況比較復(fù)雜。因此在變壓器多級繼電保護期間，應(yīng)著重處理勵磁涌流，深入研究變壓器多級繼電故障問題，并制定相應(yīng)的解決方案。

（3）對交流電路進行多級繼電保護。智能電網(wǎng)使用阻值較大的接地系統(tǒng)，系統(tǒng)波動會導(dǎo)致短路問題，無法及時處理距離保護，電路產(chǎn)生較大負荷。因此，應(yīng)重點保護變壓器內(nèi)部故障問題。

（4）直流線路多級繼電保護。電路會產(chǎn)生難以確定的行波訊號，無法接收準確信息，保護功能較差。因此，應(yīng)做好直流電路多級繼電保護工作，合理確定波速、母線接線方式等。

2.2 廣域保護技術(shù)

廣域保護技術(shù)的運作模式是立足于廣泛收集電力各個設(shè)備狀態(tài)信息基礎(chǔ)，系統(tǒng)預(yù)測計算機軟件信息，明確電網(wǎng)故障的具體位置，提高檢修質(zhì)量，具體包括以下幾種模式。

2.2.1 廣域集中式

系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置中心校，覆蓋整個區(qū)域電網(wǎng)，確保廠站順利運行。基本單元設(shè)置被保護裝置，集中處理所有信息完成故障判斷。此種模式的使用可以集中處理大規(guī)模信息，保證主機的安全處理能力。

2.2.2 IED 分布式

IED 分布模式具備靈活的保護裝置，無需過度依賴決策單元。但需要在信息交互過程中處理大量信息，需要設(shè)置良好的通信條件。

2.3 重構(gòu)技術(shù)

智能電網(wǎng)的發(fā)展對多級繼電保護技術(shù)提出了更多要求，為了有效適應(yīng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與運行方式的變化，多級繼電保護應(yīng)可以進行自我診斷與維護，促進電網(wǎng)的安全運行。多級繼電保護裝置在電網(wǎng)運行過程中極易出現(xiàn)元件失靈問題，采用重構(gòu)技術(shù)可以快速檢測故障，尋找替換元件，恢復(fù)電網(wǎng)正常運行狀態(tài)。此技術(shù)改進了原有多級繼電保護系統(tǒng)，提高了自適應(yīng)力能力，應(yīng)用效果更為顯著。

2.4 電子傳感技術(shù)

智能電網(wǎng)系統(tǒng)主要應(yīng)用智能控制設(shè)備，以有效管控系統(tǒng)元器件的運行狀態(tài)，發(fā)揮設(shè)備的檢測功能。電力設(shè)備兼顧變電、發(fā)電、配電等各個環(huán)節(jié)，新型電子傳感器改進了原有設(shè)備，增加了智能感應(yīng)功能，可以廣泛收集電網(wǎng)實時運行數(shù)據(jù)，為電網(wǎng)維護檢修工作提供精準數(shù)據(jù)信息，保證多級繼電保護工作的規(guī)模化發(fā)展。在保護發(fā)電機時，應(yīng)更多關(guān)注內(nèi)部短路線路，尤其做好匝間短路保護，在設(shè)計保護方案的基礎(chǔ)上進行整定計算，完成精細化處理。同時，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)，進行過激磁等保護判斷，以協(xié)調(diào)系統(tǒng)的承受能力，保證電網(wǎng)系統(tǒng)的有序運行。[3]除此之外，還可以應(yīng)用光電流互感器與光電壓互感器，隔離高壓與弱電絕緣，減少占地面積。同時，引入光纖傳遞信號無電磁干擾等技術(shù)，降低二次電纜使用量，避免CT飽和問題，改善各類保護技術(shù)性能，顛覆保護應(yīng)用方式與應(yīng)用條件。

2.5 電網(wǎng)自愈技術(shù)

智能電網(wǎng)的關(guān)鍵特征便是自愈，其可以自行隔離系統(tǒng)中的某個元件，避免發(fā)生大規(guī)模的停電故障，并在少進行人工干預(yù)或不進行人工干預(yù)的情況下，短時間恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常運行，降低經(jīng)濟損失。因此，電網(wǎng)自愈技術(shù)具備安全與經(jīng)濟特點，需要多級繼電保護技術(shù)具備更高的靈敏度，因此電力企業(yè)應(yīng)不斷改進傳統(tǒng)的多級繼電保護配置方法，擴大智能電網(wǎng)的研究范圍，實現(xiàn)故障數(shù)據(jù)采集的便捷化，簡化數(shù)據(jù)計算流程。

2.6 通信技術(shù)

通信技術(shù)可以為傳感器傳遞各項監(jiān)測數(shù)據(jù)，保證智能電網(wǎng)多級繼電保護作用的發(fā)揮。多級繼電保護系統(tǒng)需要在雙向通信系統(tǒng)中進行實時監(jiān)測與校正，以自動復(fù)位故障。同時，通信技術(shù)可以提供多級繼電保護基礎(chǔ)服務(wù)，連接不同類型的智能電子設(shè)備，由主站進行統(tǒng)一管理，合理利用多級繼電保護裝置，減少資源浪費的同時監(jiān)測擾動因素，實現(xiàn)多級繼電保護系統(tǒng)無功補償功能，提高多級繼電保護裝置運行性能，降低故障發(fā)生幾率。[4-6]

3 結(jié)語

綜上所述，多級繼電保護技術(shù)作為保障電力運送過程安全的關(guān)鍵技術(shù)，不光為配電網(wǎng)安全運行提供保障，也是在經(jīng)濟新發(fā)展態(tài)勢下，我國大力對傳統(tǒng)電網(wǎng)進行升級改造的背景下，建設(shè)和完善智能化、自動化、信息化電網(wǎng)的關(guān)鍵舉措之一。因此，我國電力企業(yè)和相關(guān)技術(shù)人員要努力發(fā)展多級繼電保護技術(shù)，努力發(fā)展多級多級繼電保護技術(shù)，抓住主要矛盾的主要方面，努力研究多級繼電保護配合的關(guān)鍵技術(shù)，只有抓住了關(guān)鍵，我們才能更好地建設(shè)和完善配電網(wǎng)的多級繼電保護技術(shù)。