智能配電網(wǎng)繼電保護的應用分析

趙國華

【摘 ?要】隨著電力系統(tǒng)容量日益增大，范圍越來越廣，城市電網(wǎng)配電系統(tǒng)由于其覆蓋的地域極其遼闊、運行環(huán)境極其復雜以及各種人為因素的影響，電氣故障的發(fā)生是不能完全避免的。作為遏制電氣故障的繼電保護技術也不斷提出新的要求。本文主要闡述了電力系統(tǒng)繼電保護技術的應用發(fā)展分析。

【關鍵詞】智能配電網(wǎng);繼電保護技術;電力系統(tǒng)

1、配電網(wǎng)繼電保護基本概念

配電網(wǎng)繼電保護（distribution network relay protection）當配電網(wǎng)中的電力設備發(fā)生故障或出現(xiàn)影響安全運行的事件時，以終止這些故障或事件發(fā)展造成對配電網(wǎng)進一步破壞的自動化設施和裝備。這種性質(zhì)的自動化裝備的特點是非調(diào)節(jié)性的（即突然投人或切除某一設備）和要求快速動作。實現(xiàn)這種用于保護電網(wǎng)元件和線路的自動化成套硬件統(tǒng)稱為繼電保護裝置。在整個配電網(wǎng)中的各個分散的繼電保護裝置要求相互協(xié)同配合，并按預定順序進行工作，從而在配電網(wǎng)中形成一個龐大的繼電保護系統(tǒng)，簡稱繼電保護。繼電保護裝置功能盡可能在最短的時間和最小的區(qū)間內(nèi)自動把發(fā)生故障的線路、變壓器或其它電氣設備從電網(wǎng)中斷開，以減輕故障設備的損毀和對電網(wǎng)的影響。安全自動裝置功能盡快消除電網(wǎng)出現(xiàn)的異常事件，防止電網(wǎng)大面積停電和保持對重要用電戶連續(xù)供電，在事故后迅速恢復電網(wǎng)的正常供電和運行，例如自動重合閘、備用電源自動投入、自動切除供電負荷等。

繼電保護的基本要求可歸納為可靠性、快速性、選擇性、靈敏性四個方面。

（1）可靠性。是對保護的基本要求，是指一個元件、設備或系統(tǒng)在預定時間內(nèi)，在規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的能力。它又分為可信賴性和安全性兩個方面。可信賴性要求繼電保護在設計要求它動作的悄況下能夠正確地完成動作。安全性要求繼電保護在非設計要求它動作的其他所有情況下能夠可靠地不動作。繼電保護裝置的拒動和誤動都會給電力系統(tǒng)造成嚴重危害。但提高其不拒動和提高其不誤動作的可靠性的措施往往是互相矛盾的。

（2）快速性。是以允許的可能最快的速度動作于斷路器跳閘。

（3）選擇性。是繼電保護在對電網(wǎng)影響可能最小的處所實現(xiàn)對斷路器的控制操作，以終止故障和配電網(wǎng)事故的擴大。

（4）靈敏性。是繼電保護對設計規(guī)定要求動作的故障或異常事件的能夠動作反應的能力，一般都有具體的規(guī)定。

2、配電網(wǎng)繼電保護的重要性

繼電保護工作作為電網(wǎng)工作中的一個重要組成部分，其工作責任大、技術性強、任務繁重。繼電保護工作人員每天面對諸如電網(wǎng)結構、保護配置、設備投退、運行方式變化及故障情況等各種信息，對它們進行正確的分析、處理和統(tǒng)計，工作十分繁重，并且上下級局之間、局與各廠站之間存在著許多重復性數(shù)據(jù)錄入及維護工作。為了減輕繼電保護工作人員的工作強度，提高勞動生產(chǎn)率，開發(fā)繼電保護信息管理系統(tǒng)已成為電網(wǎng)發(fā)展的一個必然要求。

3、繼電保護裝置評價指標

3.1配電系統(tǒng)的幾種運行狀況

3.1.1正常運行 這種狀況系指系統(tǒng)中各種設備或線路均在其額定狀態(tài)下進行工作;各種信號、指示和儀表均工作在允許范圍內(nèi)的運行狀況;

3.1.2故障 這種狀況系指某些設備或線路出現(xiàn)了危及其本身或系統(tǒng)的安全運行，并有可能使事態(tài)進一步擴大的運行狀況;

3.1.3異常運行 這種狀況系指系統(tǒng)的正常運行遭到了破壞，但尚未構成故障時的運行狀況。

3.2 繼電保護裝置屬于可修復元件，在分析其可靠性時，應該先正確劃分其狀態(tài)，常見的狀態(tài)有：

①正常運行狀態(tài)。這是保護裝置的正常狀態(tài)。

②檢修狀態(tài)。為使保護裝置能夠長期穩(wěn)定運行，應定期對其進行檢修，檢修時保護裝置退出運行。

③正常動作狀態(tài)。這是指被保護元件發(fā)生故障時，保護裝置正確動作于跳閘的狀態(tài)。

④誤動作狀態(tài)。是指保護裝置不應動作時，它錯誤動作的狀態(tài)。例如，由于整定錯誤，發(fā)生區(qū)外故障時，保護裝置錯誤動作于跳閘。

⑤拒動作狀態(tài)。是指保護裝置應該動作時，它拒絕動作的狀態(tài)。例如，由于整定錯誤或內(nèi)部機械故障而導致保護裝置拒動。

⑥故障維修狀態(tài)。保護裝置發(fā)生故障后對其進行維修時所處的狀態(tài)。

3.3 目前常用的評價統(tǒng)計指標

3.3.1 正確動作率 即一定期限內(nèi)（例如一年）被統(tǒng)計的繼電保護裝置的正確動作次數(shù)與總動作次數(shù)之比。

正確動作率=（正確動作次數(shù)/總動作次數(shù)）×100

用正確動作率可以觀測該繼電保護系統(tǒng)每年的變化趨勢，也可以反映不同的繼電保護系統(tǒng)（如220kv與500kv）之間的對比情況，從中找出薄弱環(huán)節(jié)。

3.3.2 可靠度r（t）是指元件在起始時刻正常的條件下，在時間區(qū)間（0，t）不發(fā)生故障的概率。對于繼電保護裝置，注意力主要集中在從起始時刻到首次故障的時間。

3.3.3 可用率a（t）是指元件在起始時刻正常工作的條件下，時刻t正常工作的概率?？煽慷扰c可用率的不同在于，可靠度中的定義要求元件在時間區(qū)間（0，t）連續(xù)的處于正常狀態(tài)，而可用率則無此要求。

3.3.4 故障率h（t）是指元件從起始時刻直到時刻t完好條件下，在時刻t以后單位時間里發(fā)生故障的概率。

3.3.5 平均無故障工作時間m t b f 設從修復到首次故障之間的時間間隔為無故障工作時間，則其數(shù)學期望值為平均無故障工作時間。

3.3.6 修復率m（t）是指元件自起始時刻直到時刻t故障的條件下，自時刻t以后每單位時間里修復的概率

3.3.7 平均修復時間m t t r 平均修復時間是修復時間的數(shù)學期望值。

4、配電網(wǎng)繼電保護裝置的實際運用

近年來，由于電網(wǎng)繼電保護技術均已達到先進水平，在經(jīng)過實際應用，相信該系統(tǒng)在電網(wǎng)安全運行方面將發(fā)揮重要作用。

電網(wǎng)繼電保護及故障信息處理系統(tǒng)主要由網(wǎng)、省、地級電力調(diào)度中心或集控站的主站，各級電廠、變電站端的子站及錄波裝置通過電力信息傳輸網(wǎng)絡共同組成。系統(tǒng)設計目的是能夠切實提高電網(wǎng)的信息化和智能化，并具有高安全性和高可靠性，要優(yōu)先采用電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，保障故障錄波數(shù)據(jù)能實時上傳。因此系統(tǒng)必須具有分層、分布、開放、易擴展的特性。

該系統(tǒng)實現(xiàn)了事故推畫面、故事匯總、網(wǎng)絡探測和跨安全區(qū)應用的技術創(chuàng)新，至投入使用以來，經(jīng)歷了夏季高溫用電高峰、暴風雨，冬季冰雪等突發(fā)事件的檢驗，結果表明繼電保護裝置能夠較好的保證電網(wǎng)的安全運行。

5 使用新技術提高繼電保護功效

風能、生物能和太陽能等新能源都是配電網(wǎng)接入時必須面臨的新技術，此外，還包括新思想的運用，比如繼電保護領域中已經(jīng)逐漸應用開來的自適應保護思想。對于新能源的接入，智能配電網(wǎng)在建設中應注意各種能源接入的隨機性，以智能配電網(wǎng)接入安全為前提，進行相應的調(diào)度后，在向效率更高、使用更加靈活的方式努力。其中，對于靈活的控制性已經(jīng)成為智能配電網(wǎng)的關鍵，其不但改變了傳統(tǒng)的故障暫停特征，而且亦是各種新技術應用的突破口。

結束語

在智能配電系統(tǒng)中，各種類型的、大量的電氣設備通過電氣線路緊密地聯(lián)結在一起。為了確保供電系統(tǒng)的正常運行，必須正確地設置繼電保護裝置并準確整定各項相關定值，從而保證系統(tǒng)的正常運行。

參考文獻：

[1]鐵冬雁.淺談電力系統(tǒng)繼電保護技術.電子世界.2012年第9期

[2]羅鎮(zhèn).配電網(wǎng)系統(tǒng)繼電保護的應用探討.城市建設.2011年第11期

（作者單位：國網(wǎng)山西電力公司晉城供電公司）