配電網(wǎng)多級繼電保護(hù)配合技術(shù)研究

張哲++林林

摘要：介紹配電網(wǎng)多級保護(hù)配合的原理及可行性，論述多級級差保護(hù)與配電自動(dòng)化配合的故障處理方法，使用配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)和繼電保護(hù)技術(shù)保障配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，為提高電力系統(tǒng)供電可靠性提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；配電網(wǎng)；故障處理；多級級差

中圖分類號：TM407 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2016）09-0063-02

供電可靠性是衡量電力系統(tǒng)對用戶持續(xù)供電能力的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，直接關(guān)系著用戶的用電安全和供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。停電是影響供電可靠性的主要因素，造成停電的原因主要有計(jì)劃檢修和故障停電。計(jì)劃檢修導(dǎo)致的停電難以規(guī)避，是影響供電可靠性的主要因素。相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，造成用戶停電故障的因素主要發(fā)生在配電網(wǎng)側(cè)，因此，大力推廣和使用配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)和繼電保護(hù)技術(shù)有效保障配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，對提高電力系統(tǒng)供電可靠性具有十分重要的意義。

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)和繼電保護(hù)技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用也越來越廣泛。在實(shí)踐中，配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)與繼電保護(hù)系統(tǒng)都有各自的優(yōu)勢和不足，如果二者能夠協(xié)調(diào)配合，既能充分發(fā)揮繼電保護(hù)系統(tǒng)快速切除故障且不會(huì)對健全區(qū)域停電的優(yōu)勢，又能利用配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)解決繼電保護(hù)系統(tǒng)選擇性不足的問題。

1 配電網(wǎng)多級保護(hù)配合的可行性

1.1 基本原理

根據(jù)不同配電線路的特點(diǎn)采取不同的保護(hù)方式。大部分農(nóng)村配電線路的主要特點(diǎn)是供電半徑較長、分段數(shù)較少、開環(huán)運(yùn)行。此類線路發(fā)生故障時(shí)，各分段開關(guān)的短路電流都不相同，且短路電流相差較大。在這種情況下，應(yīng)選用多級保護(hù)配合方式，通常是電流定值和延時(shí)級差互相配合快速切除故障線路。

城市配電線路的主要特點(diǎn)是供電半徑較短、開環(huán)運(yùn)行。少部分農(nóng)村配電線路具有分段數(shù)較多且開環(huán)運(yùn)行的特點(diǎn)。當(dāng)上述兩種類型的配電線路發(fā)生故障時(shí)，各分段開關(guān)短路電流數(shù)值基本相近，在各分段開關(guān)設(shè)定不同的電流定值無法實(shí)現(xiàn)保護(hù)目的，因此，應(yīng)設(shè)定延時(shí)時(shí)間級差，有選擇性地對故障線路進(jìn)行切除處理。

1.2 時(shí)間級差保護(hù)配合的可操作性

對于兩級級差保護(hù)配合，通常對變電站出線開關(guān)和饋線開關(guān)設(shè)置不一樣的時(shí)間級差。短路電流對系統(tǒng)的沖擊是巨大的，為避免發(fā)生此類情況，通常把變電站低壓側(cè)母聯(lián)開關(guān)的最低過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間設(shè)置為0.5 s；為防止對上級保護(hù)整定值造成影響，必須在0.5 s內(nèi)安排多級保護(hù)延時(shí)配合。饋線斷路器開關(guān)動(dòng)作時(shí)間通常為 30～40 ms，熄弧時(shí)間為10 ms，保護(hù)響應(yīng)時(shí)間為30 ms，因此，饋線開關(guān)可設(shè)置0 s延時(shí)保護(hù)跳閘，在100 ms內(nèi)切除故障。如果在饋線分支開關(guān)或用戶開關(guān)配置熔斷器，能夠更快切除故障，但是，熔斷器需要人工操作恢復(fù)，處理瞬時(shí)性故障難度很大。如果適當(dāng)考慮時(shí)間差的問題，變壓器低壓側(cè)開關(guān)繼續(xù)保留250～300 ms的級差，而對變電站出線開關(guān)設(shè)置200～250 ms延時(shí)，可實(shí)現(xiàn)兩級級差保護(hù)配合。

隨著永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)和無觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的日趨完善，三級級差保護(hù)配合可極大縮短保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)分閘時(shí)間可達(dá)到10 ms，無觸點(diǎn)電子式分合閘可小于1 ms。受這兩方面技術(shù)支持，斷路器能在30 ms時(shí)間內(nèi)迅速切除故障。如果饋線開關(guān)設(shè)置動(dòng)作時(shí)間為0 s，則發(fā)生故障后，相關(guān)斷路器可在30 ms內(nèi)迅速切除故障。在適當(dāng)考慮時(shí)間差的情況下，在變壓器低壓側(cè)開關(guān)繼續(xù)保留200～250 ms時(shí)間級差，為上一級饋線開關(guān)設(shè)置100～150 ms延時(shí)時(shí)間，能確保實(shí)現(xiàn)三級級差保護(hù)配合。

2 多級級差保護(hù)與配電自動(dòng)化配合的故障處理

2.1 多級級差保護(hù)配置原則

為實(shí)現(xiàn)兩級級差保護(hù)，在選取線路開關(guān)及配置保護(hù)方面必須遵循的基本原則是：1） 主干饋線開關(guān)通常選用負(fù)荷開關(guān)，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；2） 用戶開關(guān)和分支開關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求較高，一般負(fù)荷開關(guān)難以滿足要求，故應(yīng)采用斷路器，并將其保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間設(shè)定為0 s；3） 變電站出線開關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求也較高，故也應(yīng)采用斷路器，并把保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間設(shè)定為200～250 ms。

采用兩級級差或三級級差保護(hù)配合具有以下優(yōu)點(diǎn)：1） 分支或用戶發(fā)生故障后，相應(yīng)斷路器立即跳閘切除故障，而變電站出線斷路器不跳閘，不會(huì)造成全線停電。2） 避免出現(xiàn)開關(guān)多級跳閘或越級跳閘問題，簡化故障處理，操作開關(guān)數(shù)少，恢復(fù)故障時(shí)間短。3） 主干線可以采用負(fù)荷開關(guān)，不必采用斷路器，降低工程造價(jià)。

2.2 多級級差保護(hù)與配電自動(dòng)化配合的故障處理

以兩級級差保護(hù)為例，介紹多級級差保護(hù)與配電自動(dòng)化配合的故障處理方法。主干線線路類型存在差異，具體故障處理措施如下。

2.2.1 處理主干線為全架空饋線的故障 發(fā)生饋線故障后，變電站出線斷路器跳閘切除故障，經(jīng)0.5 s延時(shí)，斷路器如果自動(dòng)重合則為瞬時(shí)性故障，如果不能自動(dòng)重合則為永久性故障。主站根據(jù)收到的故障信息判斷故障位置，將瞬時(shí)性故障信息存入瞬時(shí)性故障處理記錄；對于永久性故障，遙控故障位置附近開關(guān)分閘隔離故障，同時(shí)遙控變電站出線斷路器和聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行合閘，恢復(fù)非故障區(qū)域供電，并將故障信息存入永久性故障處理記錄。

2.2.2 處理主干線為全電纜饋線的故障 此類故障通常是永久性故障，發(fā)生故障后，變電站出線斷路器立即跳閘切除故障。主站根據(jù)收集到的故障信息判斷故障位置，遙控故障區(qū)位置附近開關(guān)分閘隔離故障，同時(shí)遙控變電站出線斷路器和環(huán)網(wǎng)柜聯(lián)絡(luò)開關(guān)進(jìn)行合閘，恢復(fù)非故障區(qū)域供電，并將故障信息存入永久性故障處理記錄。

2.2.3 處理分支線路或用戶處發(fā)生的故障 發(fā)生故障后，斷路器立即跳閘切除故障。如果跳閘斷路器所帶支線為架空線路，經(jīng)過0.5 s延時(shí)后斷路器進(jìn)行自動(dòng)重合，如果發(fā)生的是瞬時(shí)性故障，斷路器可以自動(dòng)重合；如果發(fā)生的是永久性故障，斷路器則難以自動(dòng)重合。電纜線路的上級斷路器出現(xiàn)跳閘，則發(fā)生永久性故障，斷路器不會(huì)自動(dòng)重合。

3 電壓時(shí)間型饋線與兩級級差保護(hù)的配合

電壓時(shí)間型饋線基本原理是，通過電壓時(shí)間型分段器與重合器相互配合作用，對出現(xiàn)故障的線路進(jìn)行切除隔離。此項(xiàng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)很多，但是也存在一定缺點(diǎn)：線路的任何位置發(fā)生故障，都會(huì)造成斷路器跳閘，導(dǎo)致大面積停電。如果這一技術(shù)與兩級級差保護(hù)配合使用，就可解決停電范圍過大的問題，具體方法如下：將重合器時(shí)間設(shè)定為200～250 ms，用其作為變電站出口開關(guān)；將電壓時(shí)間型分段器作為饋線開關(guān)，用戶分支開關(guān)使用斷路器，設(shè)定動(dòng)作延時(shí)為0 s，并配置延時(shí)時(shí)間為0.5 s的一次快速重合閘。

4 結(jié)語

如果使用上述方法，主干線故障處理程序與常規(guī)電壓時(shí)間型饋線故障處理步調(diào)保持一致性。當(dāng)用戶或分支線路發(fā)生故障時(shí)，對應(yīng)的開關(guān)第一時(shí)間跳閘，而變電站出口開關(guān)不會(huì)跳閘，經(jīng)過0.5 s延時(shí)時(shí)間自動(dòng)重合，如果成功重合閘，恢復(fù)供電，則發(fā)生的故障是瞬時(shí)性故障；如果出現(xiàn)二次跳閘，則發(fā)生的故障是永久性故障，通過遙控裝置發(fā)出信號，對故障線路進(jìn)行切除隔離。電壓時(shí)間型饋線與兩級級差保護(hù)相互配合，一方面可以避免出現(xiàn)大面積停電問題，另一方面線路分支或用戶故障不會(huì)對其他分支、主干線、用戶造成不良影響。

參考文獻(xiàn)

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