配电网保护定值可视化配置图开发

汪娇娇 叶睆 丁健

（广东电网有限责任公司茂名供电局 广东省茂名市 525000）

配电网是对用户供电至关重要的一环，对配电网设备进行准确的定值计算，对相关设备配置正确的保护方式，以及在电网发生故障时，对相关故障进行有效的处理和隔离，这些都是配电网整定人员必不可少的重要工作。近年来，电网伴随着社会的进步也在不断地加速建设，规模与往日也不可同日而语，虽说配电网站外定值计算相对简单，但是配电网线路繁多，保护人员需要计算的线路定值数量庞大，每条线路都需要手动绘制保护计算简化图，工作极其繁琐，耗费大量时间，工作效率低下。

就现在来看，全国的地调县调都已具有对配网整定计算以及分析的应用，但大部分定值还是通过人工整定，计算的方式也是以经验估算、经验值为主，总的来说还是比较容易造成定值不够精准，误差较大等问题； 且通过对单线图的简单分析与查看，单线图是一个svg 文件，里面包含的电力设备以及线路层级分明，对需要进行整定的设备也有特殊标识。而在配电网的继保工作中，不同位置的自动化断路器与自动化负荷开关都有相应的整定原则。文献[1]对配电网线路继电保护就设备的定值计算给出了详细的介绍，描述了定值计算的步骤和计算的方法。文献[2]研究了配电网在不同级的极差下使用不同的时间配合方式，描述了在4 种不同情况下的配电网分别采用的配合模式，分析了每一种模式下的各自的特点。文献[3]就对于在继电保护中常用的保护方式与方法下，提出了一些在整定人员整定时会发生的常见问题，同时提供了解决的办法和思路。

本文针对配电网继电保护现状和配电网单线图的特点，提出了配电网保护定值可视化配置图的开发。

1 可视化配置图的开发

1.1 识别单线图svg文件

通过接口技术从相应的配电网图模系统中获取配电网线路图文件；svg 简化图是从单线图系统读取到单线图后，运用Java 中的dom 文件解析技术转换而成的。读取单线图的所有信息，通过图中的分层关系和图中内置的关联信息，筛选出所需要的变电站，投入保护的开关，杆塔信息，再将无用的信息删减掉，形成一个比较简略的信息列表，如图1。

图1：单线图与简化图的svg 文件内容

图2：单线图与简化图

1.2 信息的筛选与转换生成简化图

利用java 编程将配电网线路图中与保护无关的设备信息过滤掉，只保留用于保护计算的设备，包括智能自动化负荷开关、智能自动化断路器、主干线及支线名称和重要杆塔信息，对得到的信息列表，使用对应的算法分析出线路中的开关的位置，开关之间的层级关系，进一步分析开关的保护对得到的信息列表进行整理排列出简化图所需要的列表信息，之后导出到对应文件夹中，自动生成专门用于保护计算的配电网保护计算简化图。

1.3 对简化图里面的开关进行规则配置

在单线图生成简化图的基础上，已经对配网的现有开关进行了开关的分类，根据配置原则对每个保护开关配置对应功能的保护：主干线的智能开关全部投逻辑功能，分支线的第一个智能开关投电流保护功能，后面的开关全部投逻辑功能；所有智能自动化负荷开关只能投逻辑功能。电流保护功能是指通过多级级差电流保护的配合来实现保护，逻辑功能是指电压-时间型开关之间的逻辑配合功能。

从单线图到简化图，再对简化图里面的开关进行分类并选择相应的整定原则对其进行保护整个过程可以用图3 表示。

2 投入电流保护功能的保护开关定值

对电流保护功能开关按照潮流流向进行级别划分，电流速断保护按不大于上一级分段断路器电流速断段定值的90%整定，若用于躲合闸涌流等特殊情况，可以按变电站馈线开关保护过流I 段定值的100%整定。定时限过流保护与配电网上一级分段断路器定时限过流保护定值配合，也可取上一级分段断路器定时限过流保护段电流值。动作时间从第一级开关开始以时间差ΔT 逐级递减。

一般来说，线路上最常规的设备就是负荷开关和断路器，一般给断路器配置的都是电流保护，而在配置相关的电流保护时，时间配合方面是一个大问题；以往的经验都是从线路的末端开始配合，但由于一条线路上开关设备较多，级别也较多，这样很容易导致站端的时间设定过大而满足不了继保的速动性；而这里提出的却是从站内开始进行配合，且将一些站外线路投入逻辑功能的保护，这样利用电流保护和逻辑功能的保护相互配合，减少了整条线路上的极差配置，保证了继电保护的速动性、可靠性、灵敏性。

例如，对于定时限过流保护，断路器从站内馈线开关保护开始往站外线路末端逐级配合，站内定时限过流动作时间作为第一级保护，以至少0.15s 的级差往站外线路末端逐级配合。

3 投入逻辑功能的保护开关定值

3.1 投入逻辑功能开关的定值

投入逻辑功能的定值主要包括X 时间（关合延时时间）、Y 时间（关合确认时间）、Z 时间（分闸延时时间）以及电压定值。

X 时间取值原则：

（1）从变电站或者开关馈线出来的第一台负荷开关定义它的关合延时时间为40S（这个合闸时间它与跟变电站站内的出线开关相配合，它是此开关原有的合闸时间加上储能时间和充电时间，再加上出线开关的重合闸时间，这几个值的总和定义了X 时间）。第一台之后的负荷开关关合延时时间定义为7S。

（2）在相对来说比较长的分支线位于断路器后面安装的负荷开关：

图3：定值设置流程图

图4：电压-时间型开关原理图

第1 条分支线（最接近变电站的出线开关的支线我们定义为第1 条支线，同理，之后是第2 条、第3 条）上面的第1 台负荷开关：X 时间定义为主干线上面的所有已投入保护的负荷开关的X 时间的总和减去此条支线T 接点之前的所有已投入保护的负荷开关X 时间的和，此支线第2 台及以后负荷开关的X 时间均整定为7S。

同理，第2 条分支线上面的第1 台负荷开关X 时间：它的时间应整定为第1 条分支线上最后一条支线的所有已投入负荷开关X时间的总和减去两条支线T 接点之间的负荷开关的X 时间的和再加上7S。该支线第2 台及以后负荷开关定值均整定为7S。

以此类推，第N 条分支线的第1 台负荷开关X 时间定值应整定为第N-1 条分支线上最后一条支线的所有已投入负荷开关X 时间的总和减去第N 条支线与第N-1 条支线T 接点之间的负荷开关的X 时间的和再加上7S，第X 条分支线第2 台及以后负荷开关X时间定值均整定为7S。

对于线路比较长的分支线上面的负荷开关都是安装在分支线断路器之后的，同时按照上面所说的原则进行了X 时间的整定之后，若在断路器之后的负荷开关整定的X 时间小于40S，直接取40S。

负荷开关关合确认时间（Y 时间）：负荷开关关合后，在Y 时间里判断是否合闸到故障线段，若合闸后在Y 时间内低压或过流元件启动，则判定合闸到故障线段，分闸并闭锁合闸，以保持分位状态。若合闸后Y 时间内低压或过流元件不启动，则判定合闸到非故障线段，则闭锁分闸以保持合位状态。Y 时间整定为5S。

Z：分闸延时时间（时间）：这里的Z 时间指的是负荷开关在失去电压后，开关进行分闸的延时时间。上一级电源线路发生瞬时性故障跳闸后发生重合闸使变电站在短时间内失去电压时，为避免负荷开关失电分闸，失电分闸延时整定为3.5S；

对于电压定值的整定，有压值，取70%至80%额定电压；失压值，取30%至40%额定电压；残压值，取40%至50%额定电压整定，且残压值大于无压值10%额定电压。

配电网地区的线路复杂多变，有许多地方位于山村里面，而对于山村来说，地势偏远，一条线路下来的总长很长，这样就造成了极差比较多，按照以前的整定方法很难去计算和配合，所以对配网线路采用本文说的整定配合方式去进行整定，这样便能解决线路长度长极差多不易配合的难题，在保证继电保护四要素的前提下良好的解决了配网线路的问题。

3.2 关于配网自动化开关逻辑功能的整定及其原理

当线路中的保护设备为配网自动化负荷开关时，真正在开关运行的时候会将其自动化终端的故障保护跳闸功能退出，对开关进行电压-时间型功能的整定。

投入逻辑功能开关的工作原理[4]是通过X、Y、Z 的时间配合来隔离故障区域，以图4 进行说明。

当线路上的1 点出现问题或是发生故障时，站端的断路器跳闸，后面线路的A、B 两个开关分闸，站内的开关进行第一次重合闸，经过重合闸通电后后A、B 两个开关经过40s 和7s（各自的X 时间）进行合闸，在进行开关合闸时，开关的Y 时间功能开始启动，如果发生在点1 的故障属于瞬时故障，那么在B 开关进行合闸后，电力系统便能恢复正常运行；如果发生在点2 的故障属于永久故障，那么B 开关在判定合闸到到故障线路的同时，分闸闭锁，站内的断路器再次跳闸同时进行第二次重合闸，而B 开关已经进行了分闸闭锁，相当于已经把点1 的故障点进行了隔离，那么此时其他区域便能正常运行。

4 结论

配电网继电保护整定计算关系到整个电网的运行，无论是从整定计算的合理性或是准确与否，都与用户和电网的可靠运行息息相关。本文从配电网保护工作人员的角度出发，提出了一种配电网继电保护简化图自动生成方法和系统，通过数据接口获取线路图，自动对其进行简化形成保护计算简图，自动计算保护设备定值，并以可视化的形式显示在系统中，保护工作人员只需对定值进行校验就能给出定值单，大大减轻了保护工作人员的工作时间，提高工作效率。