基于差異化的配網保護裝置檢驗方法研究

摘要：針對小電阻接地方式下，配網保護裝置基數大、動作次數多、不正確動作原因查找難的問題，提出一種基于差異化的配電網繼電保護裝置檢驗方法。該方法通過保護狀態評估、補充檢驗、遙控開關等不同方式，校驗配電網保護裝置、二次回路及開關機構的完好性，在確保檢驗工作安全、有效的同時，保障配電網的持續、有效供電。

關鍵詞：配電網;差異化檢驗;繼電保護;動作正確性

0? ? 引言

在電力系統線路故障中，單相短路接地故障占比最大，一般超過70%，尤其是對于架空線路較多、配電網絡復雜的區域，瞬時性故障頻發，而相間短路故障相比要少一些。隨著10 kV小電阻接地方式[1]的逐步推廣，這些占比較大的單相故障將導致配電網保護跳閘次數急劇增加，保護動作的正確與否，將直接影響配電網的安全、可靠、持續供電，同時也可能導致停電范圍的擴大。

目前，由于前期缺乏完善的配網保護驗收與檢驗制度，配網作業不規范，產生了較多的歷史遺留問題。部分站外配網自動化終端未進行調試就帶負荷投入運行，無法確保裝置的正確、可靠運行;裝置未開展定期檢驗，發生不正確動作后，未進行補充試驗，不利于設備的運維與管理。

因此，很必要對當前狀態下的配電網保護裝置檢驗方法進行研究，尋找一種既能有效解決傳統檢驗方法所暴露的保護裝置數量多、工作效率低的問題，又能確保裝置檢驗工作安全、可靠、高效的檢驗方法。本文所提出基于差異化的配網保護檢驗方法，能夠通過對正確動作保護的狀態評估、不正確動作保護的補充試驗、開關的遠方遙控等方式，完成保護裝置、二次回路以及開關機構的完好性校驗，確保配電網絡的可靠運行。

1? ? 配網保護配置與開關網絡結構

目前，按照配網保護相關要求，由于保護上下級時間配合的限制，配置的基本原則為：變電站外每回饋線干線上投入保護跳閘功能的關鍵節點分段開關不超過兩級，配置一級聯絡開關，分支開關根據負荷分布情況適當配置。

饋線自動化開關網絡結構如圖1所示，CB為變電站內10 kV開關，FB為站外饋線分段開關，ZB為各支線開關，LB為聯絡開關。分段開關的安裝位置一般根據負荷分布情況，將整條饋線均衡地分割成幾個部分;分支開關則一般用于較大的分支線上，便于對支線負荷進行分段控制。當主干線后段或分支線路發生故障時，能夠通過分段開關或支線開關將故障快速隔離，縮小停電范圍，確保其他正常線路的持續、有效供電。而LB則主要用于線路負荷的轉供，確保A站FB1開關在計劃檢修或故障停運后，可由B站CB2開關為線路繼續供電。

配網保護[2]可根據自動化開關數量和位置進行相應的配置，各保護之間的時間級差為：彈簧操作機構各級開關之間的時間級差ΔT應不小于0.15 s，永磁操作機構各級開關之間的時間級差ΔT應不小于0.1 s。若線路分段開關較多，可能無法滿足級差配合要求，對于此類開關可將保護動作時間設置為與相鄰保護相同或只投入告警功能，為后續的配網自愈工作提供數據與信息支撐。

2? ? 基于差異化的保護檢驗方法

2.1? ? 保護狀態評估

對于配網保護引入狀態評估的方式，主要是以年度為單位，對本年度內各分段開關在其前端線路首次發生故障時，分析該開關的動作情況是否正確，并且以此分析結果為基礎，開展差異化的檢驗策略。將上述分析結果分為以下三類：

（1）對于應動作且正確動作的保護終端與開關視為已完成檢驗，即利用實際的線路故障來校驗其功能邏輯、二次回路以及機構的完好性;

（2）對于不應動作且正確不動作的保護終端視為待觀察設備，列入“待觀察”清單，維持現有運行狀態，可暫不開展檢驗工作;

（3）對于應動作而未動作、不應動作而動作這兩類，應及時開展補充檢驗，將相關設備列入“應開展補充檢驗”清單。

圖2為配網保護狀態評估流程，狀態評估后，對不正確動作的保護及相關設備應開展補充檢驗，詳細分析不正確動作原因。

2.2? ? 補充檢驗

配網保護的補充檢驗是對保護功能邏輯及二次回路開展的全面檢驗，通常在保護或開關發生不正確動作、二次設備及回路缺陷消除后開展，其工作流程如圖3所示。

針對配網線路故障時出現了不正確動作，導致越級跳上級開關的，分析不正確動作表象，判斷出現異常的原因;再根據需要對線路申請停電，并進行保護裝置、二次回路、一次開關機構等一連串設備的全面檢驗。若檢驗結果正常，則補充檢驗工作結束;若檢驗結果不正常，則需根據檢驗結果重新排查問題所在，直至將問題排查并解決。

2.3? ? 遙控開關

除上文所提到的已正確動作過或開展過補充檢驗的設備外，對于年度周期內從未動作過的配網自動化開關，可通過配網調度遠程遙控的方式進行開關的分、合閘操作，確保配網終端控制器至一次開關機構的二次回路功能完好，而二次部分可通過不停電的方式單獨校驗，從而通過分階段的方式完成裝置的檢驗。

3? ? 注意事項與下一步工作

本文提出的考慮差異化的配網裝置檢驗方法是建立在對保護動作情況分析的基礎上，因此需要充分掌握每條饋線裝設的保護和自動化開關的數量、上下級情況、故障點位置等諸多信息，需做好以下幾點：

（1）配網運維人員上報的故障點必須準確無誤，否則直接影響后續分析和判斷的準確性;

（2）必須落實好二次安全措施的執行，防止因措施不到位而導致其他保護誤動;

（3）必須做好調試工具接入位置的確認，防止誤加量到運行中間隔。

在開展補充檢驗時，對安裝于配電房的保護裝置來說，可提供試驗電源給外接試驗儀使用。但對于安裝于戶外的柱上開關來說，由于線路停電，保護裝置需要依靠裝置內蓄電池供電，且無法提供試驗電源;除需攜帶試驗儀外，還需額外攜帶發電機來提供試驗電源，工作效率低，人力、物力成本高，不利于補充檢驗工作的開展。因此，很有必要研究一種適用于各種作業環境的、便于攜帶的簡易裝置來開展補充試驗，以提高現場工作效率，減少人力、物力資源的投入，下一步將開展此類裝置的研究與開發工作。

4? ? 結語

本文提出了一種基于差異化的配網保護裝置及回路的檢驗方法，該方法針對配網保護數量多、分布廣、運維難度大的特點，根據保護的實際運行情況，采用不同的維護策略，在確保設備安全可靠運行的同時，提高了配網保護的檢驗效率與覆蓋面，保障了配電網線路的持續、可靠供電。

[參考文獻]

[1] 廖峰，陳錦榮，黎永豪，等.小電阻接地方式下接地變壓器零序差動保護的研究及應用[J].廣東電力，2020，33（7）：100-106.

[2] GERS J M，HOLMES E J.配電網保護（原書第3版）[M].郭麗萍，譯.北京：機械工業出版社，2015.

收稿日期：2020-08-31

作者簡介：廖峰（1985—），男，福建南平人，高級工程師，研究方向：電力系統繼電保護。