基于35kV线路配网保护计算的分析与讨论

何俊 吴雪萍

摘  要：在配电网电力系统中，继电保护装置起到非常重要的作用，它让配电网的安全性和可靠性得到了充分的保障。但是随着电网规模正在不断的变大，同样对继电保护装置的能力要求性也越来越严格。为提升保护装置的性能，我们需要对继电保护动作行为进行提前计算、仿真，探究和对结果的校正、分析。到现在为止，继电保护数字计算、仿真技术已经成为了继电保护装置研发的重要手段。其中，针对配电网短路进行分析计算仍是一重要事项。

关键词：配电网;保护;计算;整定

中图分类号：TM773         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）07-0082-03

Abstract： In the power system of distribution network， relay protection device plays a very important role， it makes the security and reliability of distribution network fully guaranteed. However， with the continuous expansion of the scale of the power grid， the ability of relay protection devices is also becoming more and more stringent. In order to improve the performance of the protection device， we need to calculate and simulate the action behavior of relay protection in advance， explore and correct and analyze the results. Up to now， digital calculation and simulation technology of relay protection has become an important means of relay protection device research and development. Among them， it is still an important to analyze and calculate the short circuit of distribution network.

Keywords： distribution network; protection; calculation; setting

引言

隨着经济的快速发展，人民生活水平不断提高，居民用电负荷与日俱增，对供电可靠性的要求越来越高。配网系统因其分支线多且复杂，发生故障的概率较大。当配网系统发生故障时，如果不能迅速、准确地实现故障定位，检修工作人员就无法及时赶到故障发生点检修故障设备，不利于缩短停电时间、减少停电面积，严重影响配网的供电可靠性指标。如何准确、快速故障定位是提高配网运行可靠性的关键问题。

1 配电网保护的现状

目前，我国高压配电网大多数为220kV线路，220kV线路保护均已趋于微机化。而110kV线路保护设备针对各个地方，其运行方式、管理模式也不太一样，比如：110kV线路主保护有的地区电网习惯于采用光纤纵联保护。相对的也有采用距离保护作为主保护。但随着光纤的推广应用，光纤通道条件的改善性能越来越强大，光纤电流差动保护成为了首选主保护类型。因为现有110kV变电站的母线一般没有配置专用的母线保护。110kV变电站一般也没有配置独立的故障录波设备。同时当配电网拓扑结构和线路等设备的参数发生错误时，会对状态估计的准确性产生不可估量的严重后果，因此在研究配电网的状态估计时需要将参数估计结合起来考虑。

2 配电网规划概述

从电网规划角度来讲，扩建配电网或新建电源是电网安全稳定运行的必然要求。当线路的传输功率达到其传输功率极限时，原有线路就无法满足负荷需求，电网可靠性也会降低，扩建线路是提高配电网容量的有效方法之一。对于一个实际系统来说，扩建线路有多种方案，这些方案的预选投建线路不同，投资成本不同，而且方案实施后系统运行效益也不同。因此，需要利用优化理论对电网规划的各种方案进行计算和分析，从众多预选线路中选择最佳的线路进行投建，使其成本效益达到最优。

配电网规划问题需要用0-1变量来表示预选线路的投建情况，因此，这是一个有约束混合非线性优化规划问题。在实际电网中，线路规划基本都是非凸问题，这就更加大了此问题的难度。为了做好配电网规划的优化计算，电力工作者做了大量研究工作，尝试了各种办法[1-5]。其中绝大部分都是应用智能优化算法来进行求解。智能算法是通过模拟某些自然现象而做出的优化方法，比如模拟退火，遗传算法，禁忌搜索，神经网络等。其在寻找全局最优解方面具有优势。然而这些算法是通过搜索寻找最优解，无法保证每次都能搜索到最优解。

3 配网线路横联差动保护

电流保护和距离保护仅能对线路某端的电气量进行反应，并不能精准地确定故障点。输电线路纵联保护不用和下级线路的保护系统搭配使用，该系统的大致工作原理是纵向联系输电线路两端地保护设备，把两端各项数据传送至彼端完成对比判定，以此来精确的判断是线路内部出现问题还是外部出现问题，有效的排除各类故障。

根据保护动作原理，纵联保护有以下两类：

3.1 方向比较式纵联保护

此类系统通过判断电网两端的功率方向和测量阻抗方向，把判断结果传送至彼端，依据判断结果，两端的保护设备会把短路点确定出来。

3.2 纵联电流差动保护

此种系统仅能反映出电流量，路径里传输的是两侧电流地幅值与相位数据，系统判断此类数据并对比，确定出故障点。

电流差动保护有如下优点：优秀的选择性、灵敏性、快速性，在超高压、特高压线路上得到大量应用。

3.3 纵联电流差动保护的工作原理

如果电网两侧自母线流向被保护线路的方向是电流的正方向，可知流入保护系统的电流是两端电流之和：r=m+n。当r=m+n=0时，保护设备沉默，线路正常或外部（如k2点）发生故障。当线路地内部（如k1点）有问题时，两侧电源把短路电流流向短路点，此时m+n=k（k是k1点短路电流），r≠0，保护设备做出反应。因此，此种保护系统能把被保护线路里的任一故障点反应出来。

3.4 输电线路纵联电流差动保护特性分析

输电线路纵联差动保护常用的动作特性如下：

（1）不带制动作用的动作特性。动作方程如下

Ir=|m+n|?Iset

其中，Ir是流向差动保护装置继电器地电流;Iset是差动保护地动作电流整定值。

（2）带制动作用的动作特性。动作方程如下

|m+n|-K|m-n|?Iop0

其中，K是在0～1里选取得制动系数，Iop0为值不大的门限，是减小继电器装置运行产生的摩擦或确保线路状态产生翻转所必须地值，要小于上式中的Iset。

|m+n|随着|m-n|的改变而改变，称之为制动特性，因为这种特性使系统的灵活性和可靠性得到了很大的提高，所以被大量应用在电流差动保护中。

4 配电网线路保护的整定公式

配电网中主要是电流保护，其第I段整定：I'opA=K'rel×IABmax，当采用线路-变压器组的接线方式时，这里将线路和变压器等价为一个元件，则按躲过变压器低压侧出口处短路来整定。若本线路15%处短路：

其第II段整定原则为：I″opA=K″relI'opB，其中K'rel取1.1～1.2，I'op.B是下一条线路电流Ⅰ段的整定值，当有多个相邻下一级设备时（如下一级可能是线路或者是变压器设备），首先按与各个相邻下一级设备的Ⅰ段配合整定，然后选择数值较大者。

6 结束语

如何在现代大规模配网正常运行的情况下，可以迅速准确的提供快速高效第一时间查找到故障所在，特别是针对存在雷雨、冰雹、暴雪等极端恶劣天气下，有效的发现故障，进而处理解决故障，是将来配网工程项目应该解决的第一难题。研发故障应急处理系统，将会在将来的配电网运行维护过程中发挥重要作用。

参考文献：

[1]胡吟，韦钢，言大伟，等.分布式电源在配电网中的优化配置[J].电力系统保护与控制，2012（11）.

[2]谭又宁，王倩，黄涛，等.含大容量分布式电源的配电网继电保护影响分析和保护方案研究[J].电力学报，2012（02）.

[3]于建成，迟福建，徐科，等.分布式电源接入对电网的影响分析[J].电力系统及其自动化学报，2012（01）.

[4]谢秉鑫，王宗，范士林.分布式电源对于配電网谐波特性的影响[J].电力系统保护与控制，2012（02）.

[5]赵毅，孙文瑶，许傲然.分布式电源并网对配电网影响的研究[J].沈阳工程学院学报（自然科学版），2012（01）.