基于多級保護配合的配電網故障防御能力提升管理

黃錦銘 劉文靜 王夢嬌

摘要：配電網故障是造成電網故障停電的重要因素，提高配電網故障防御能力對于提高供電可靠性具有重要意義。隨著配電網的建設，配電網網架結構發生了巨大變化，現有的繼電保護整定原則已經不適應這種變化。為提高配網故障防御能力，在不增加主變遭受大短路電流沖擊損壞風險的前提下，提出基于多級保護配合的配電網故障防御能力提升管理，提高配電網供電可靠性。

關鍵詞：配電網;保護配合;故障防御

引言

隨著配電網的建設，變電站出線斷路器在電網中的位置發生了重大改變，從電網的最末端變為配電網的源端，現有的出線斷路器整定原則已經不適應這種變化。按現原則整定的電流速斷保護范圍過大，與配電線路上的分支斷路器、分界斷路器同時跳閘，擴大了停電范圍。同時還存在長線路的定時限過流保護限制帶負荷能力的問題。另外，配電網設備數量巨大;配電線路改造工程多，參數變化頻繁。配電線路上安裝了大量的配網開關，但是沒有明確配網開關的功能定位。現有的整定原則，沒有考慮上下級的配合關系，造成多級保護同時動作，配變低壓側故障分界斷路器越級跳閘。

一、多級保護配合模式的構建

（一）探索配電網網架結構

配網設備多而雜，繼電保護裝置的種類及廠家繁多。配網大規模建設和負荷的快速增長，與電網結構薄弱的矛盾加劇。從探索配電網網架結構入手，因地制宜規劃、設計10kV配電網網架結構。目前，供電公司配電網網架主要由主干線、分支線、配電網斷路器、配電網開關、分支斷路器、分界斷路器等設備構成。

（二）推進配電線路斷路器標準化配置

多級串供的配網線路，根據實際長度、負荷密度、繼電保護配合合理設置配電網斷路器。推進配電線路進行標準化配置：干線至少三分段，聯絡開關全部自動化，大分支線路首段全部配置自動化斷路器，終端監測范圍達到配置標準。

設備選型標準化：加強分支斷路器、分界斷路器設備選型、定值指導和管理工作。伴隨著居民用電負荷逐漸增大，線路跳閘率明顯增加。而且在一些配網建設較薄弱的地區，多次出現由于分支線路故障而連帶整條10kV配網線路跳閘現象。根據這一缺陷，公司引進了配置FTU的分支（分界）斷路器，其斷路器具備故障檢測功能、保護控制功能和通信功能，適于安裝在配電線路用戶進線的責任分界點出，也可適用于符合要求的分支線路和末端線路。

設備臺賬精細化：加強對配網線路及設備參數的管理。在配電網整定計算系統中錄入配電線路臺賬，準確錄入其線路長度、導線型號、所帶配變等參數，確保配電網臺賬完備并準確無誤。要求10kV分支線路停電時也應通過OMS系統提交檢修申請，經流程中各節點審批后方可進行工作。供電所對配電線路的參數進行全面的梳理和總結，既確保設備參數的準確無誤，又為后續分界斷路器定值整定工作的高效開展奠定堅實的基礎。

（三）建立配電網多級繼電保護協調配合模型

在公司現行的整定計算原則下，10kV線路已是電網的末端，各級保護級差均按照0.3s配置。通過查閱資料，將原來保護時間級差300ms減小為200ms。在不增加主變遭受大短路電流沖擊損壞風險的前提下，利用“出線+分支+分界”保護（以下簡稱“三級保護”）盡量縮小故障影響范圍。按照出線斷路器保護、分支斷路器保護、分界斷路器保護的順序逐級配合，時間級差0.2s。

主變10千伏側保護的整定原則首先需要配合出線斷路器整定原則的調整做出相應調整。主變10千伏側保護配置兩段式過流保護，包括限時速斷保護、復壓閉鎖過流保護。限時速斷，一時限跳分段斷路器，二時限跳主變10千伏側斷路器，二時限時間不超過0.9s。可靠切除10kV母線故障。定時過流，一時限跳分段斷路器，二時限跳主變10千伏側斷路器。做出線斷路器保護的后備。

二、配電網故障防御能力提升管理在應用中取得的成效

推行多級保護配合模式，有效提升了配網故障防御能力，給電網運行帶來了顯著的安全效益和經濟效益。

（一）配網故障防御能力顯著提升

配網三級保護配置方法全面推廣實施后，增強了各級定值配合，大幅度降低了了變電站10kV出線開關的跳閘次數。提高了配網供電可靠性。10kV出線與分支、分界斷路器及用戶進線開關定值配合良好，避免發生分支、分界斷路器與進線開關拒動、誤動及越級動作事件，10kV主干線故障跳閘率顯著降低，公司配電網繼電保護管理水平和配網供電可靠性得到全面提高。實現了用戶、分支、變電站出線斷路器三級級差保護配合，確保用戶故障不影響分支、分支故障不影響主干線。迅速切除配網故障，縮小停電范圍，快速恢復非故障區供電而不造成整條線路跳閘停電，最大限度地恢復健全區域供電，提高供電可靠性。

（二）主網設備運行可靠性提升

對配網繼電保護整定計算的探究與實踐，提升了配電網故障時斷路器動作的正確率，有效縮小了停電范圍，快速恢復非故障區供電，提高供電可靠性。有效規避了配網繼電保護不正確動作為主網設備帶來的安全風險。配網三級保護有效減少了變電站10kV出線開關的跳閘次數，避免變電站主變遭受短路故障電流多次沖擊，減少由此引發的次生災害。

（三）配網繼電保護管理精益化水平提升

通過規范開展配網繼電保護運行管理，配網繼電保護保護的運行維護、檢修管理，規范配網繼電保護工作流程，實現配網繼電保護管理流程化、規范化、標準化。加強了對分支斷路器、分界斷路器設備選型、定值指導和管理工作，指導10kV配電網網架結構的規劃、設計，指導配電線路斷路器標準化配置。對于多級串供的配網線路，根據實際長度、負荷密度、繼電保護配合合理設置配電網斷路器，避免配網繼電保護設備設置不合理、重復和浪費。提高了配網繼電保護設備管理水平。確保配網設備實現自動化，配網繼電保護管理規范化，為實現堅強配網打下堅實的基礎。