配電網多級繼電保護配合的關鍵技術研究

廉亞鋒

（國網河南省電力公司 沁陽市供電公司，河南 焦作 454550）

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

1 配電網多級繼電保護配合技術的概念與重要性

對傳統電網系統的升級改造的方法是將智能技術引入其中，但是在對傳統電網進行智能電網改造升級的過程中，由于智能電網具備分布特點，這就導致供電設備處于交互運行狀態，從而使得現階段的配電網對多級繼電保護配合技術提出了更高的要求。[1]

隨著現代社會當中人類科學技術的快速不斷發展，多級繼電保護功能也得到更新。多級繼電保護配合技術就是在電力技術不斷更新迭代的時代背景下應運而生的產物。由于我國社會經濟的蓬勃發展，社會經濟的繁榮必然導致電力能源的需求量的增加，尤其是伴隨著我國工業化進程的不斷加快，我國很多大中型城市甚至出現了供電危機問題，特別是在城市帶地區，例如珠三角、長三角、環渤海等城市聚集群地區，電力供應不足的問題嚴重影響了本地經濟的穩定性，電力企業也具備階段供電壓力。因此，在如此經濟形勢下，在外部壓力和內部要求下，為了有效緩解電力供應帶來的壓力，電力企業必須認真充分地重視智能電網的建設與維護工作，實現對傳統電網的更新、升級與換代，而在對傳統電網的更新、升級與換代的過程中對于配電網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的發展和研究。而多級繼電保護技術作為現有多級繼電保護技術的主要技術之一，該技術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的在配電網電力運送的安全保障的關鍵。有效引入多級繼電保護技術，保證電網的安全可靠運行。[2]實際運行過程中，若電網出現故障問題，多級繼電保護裝置可以及時反應，并針對故障類型進行預警，以便維修人員可以及時趕到現場，確保正常供電。在了解配電網多級繼電保護配合技術之前應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 配電網多級繼電保護配合關鍵技術

2.1 單元件保護技術

單元件屬于多級繼電保護關鍵元件，應采用如下保護技術：

（1）產電裝置保護。重點處理發電機內部短路問題，保護匝間電路。多級繼電保護措施應嚴格按規范進行，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時，也應研究機組承受情況，針對契合點制定合理技術方案。

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

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

（4）直流線路多級繼電保護。電路會產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

廣域保護技術的運作模式是立足于廣泛收集電力各個設備狀態信息基礎，系統預測計算機軟件信息，明確電網故障的具體位置，提高檢修質量，具體包括以下幾種模式。

2.2.1 廣域集中式

系統內部設置中心校，覆蓋整個區域電網，確保廠站順利運行?；締卧O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，需要設置良好的通信條件。

2.3 重構技術

智能電網的發展對多級繼電保護技術提出了更多要求，為了有效適應電網結構與運行方式的變化，多級繼電保護應可以進行自我診斷與維護，促進電網的安全運行。多級繼電保護裝置在電網運行過程中極易出現元件失靈問題，采用重構技術可以快速檢測故障，尋找替換元件，恢復電網正常運行狀態。此技術改進了原有多級繼電保護系統，提高了自適應力能力，應用效果更為顯著。

2.4 電子傳感技術

智能電網系統主要應用智能控制設備，以有效管控系統元器件的運行狀態，發揮設備的檢測功能。電力設備兼顧變電、發電、配電等各個環節，新型電子傳感器改進了原有設備，增加了智能感應功能，可以廣泛收集電網實時運行數據，為電網維護檢修工作提供精準數據信息，保證多級繼電保護工作的規?；l展。在保護發電機時，應更多關注內部短路線路，尤其做好匝間短路保護，在設計保護方案的基礎上進行整定計算，完成精細化處理。同時，還應根據電力系統的實際運行狀態，進行過激磁等保護判斷，以協調系統的承受能力，保證電網系統的有序運行。[3]除此之外，還可以應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，降低二次電纜使用量，避免CT飽和問題，改善各類保護技術性能，顛覆保護應用方式與應用條件。

2.5 電網自愈技術

智能電網的關鍵特征便是自愈，其可以自行隔離系統中的某個元件，避免發生大規模的停電故障，并在少進行人工干預或不進行人工干預的情況下，短時間恢復電力系統的正常運行，降低經濟損失。因此，電網自愈技術具備安全與經濟特點，需要多級繼電保護技術具備更高的靈敏度，因此電力企業應不斷改進傳統的多級繼電保護配置方法，擴大智能電網的研究范圍，實現故障數據采集的便捷化，簡化數據計算流程。

2.6 通信技術

通信技術可以為傳感器傳遞各項監測數據，保證智能電網多級繼電保護作用的發揮。多級繼電保護系統需要在雙向通信系統中進行實時監測與校正，以自動復位故障。同時，通信技術可以提供多級繼電保護基礎服務，連接不同類型的智能電子設備，由主站進行統一管理，合理利用多級繼電保護裝置，減少資源浪費的同時監測擾動因素，實現多級繼電保護系統無功補償功能，提高多級繼電保護裝置運行性能，降低故障發生幾率。[4-6]

3 結語

綜上所述，多級繼電保護技術作為保障電力運送過程安全的關鍵技術，不光為配電網安全運行提供保障，也是在經濟新發展態勢下，我國大力對傳統電網進行升級改造的背景下，建設和完善智能化、自動化、信息化電網的關鍵舉措之一。因此，我國電力企業和相關技術人員要努力發展多級繼電保護技術，努力發展多級多級繼電保護技術，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鍵技術，只有抓住了關鍵，我們才能更好地建設和完善配電網的多級繼電保護技術。