基于多级保护配合的配电网故障防御能力提升管理

黄锦铭 刘文静 王梦娇

摘要：配电网故障是造成电网故障停电的重要因素，提高配电网故障防御能力对于提高供电可靠性具有重要意义。随着配电网的建设，配电网网架结构发生了巨大变化，现有的继电保护整定原则已经不适应这种变化。为提高配网故障防御能力，在不增加主变遭受大短路电流冲击损坏风险的前提下，提出基于多级保护配合的配电网故障防御能力提升管理，提高配电网供电可靠性。

关键词：配电网;保护配合;故障防御

引言

随着配电网的建设，变电站出线断路器在电网中的位置发生了重大改变，从电网的最末端变为配电网的源端，现有的出线断路器整定原则已经不适应这种变化。按现原则整定的电流速断保护范围过大，与配电线路上的分支断路器、分界断路器同时跳闸，扩大了停电范围。同时还存在长线路的定时限过流保护限制带负荷能力的问题。另外，配电网设备数量巨大;配电线路改造工程多，参数变化频繁。配电线路上安装了大量的配网开关，但是没有明确配网开关的功能定位。现有的整定原则，没有考虑上下级的配合关系，造成多级保护同时动作，配变低压侧故障分界断路器越级跳闸。

一、多级保护配合模式的构建

（一）探索配电网网架结构

配网设备多而杂，继电保护装置的种类及厂家繁多。配网大规模建设和负荷的快速增长，与电网结构薄弱的矛盾加剧。从探索配电网网架结构入手，因地制宜规划、设计10kV配电网网架结构。目前，供电公司配电网网架主要由主干线、分支线、配电网断路器、配电网开关、分支断路器、分界断路器等设备构成。

（二）推进配电线路断路器标准化配置

多级串供的配网线路，根据实际长度、负荷密度、继电保护配合合理设置配电网断路器。推进配电线路进行标准化配置：干线至少三分段，联络开关全部自动化，大分支线路首段全部配置自动化断路器，终端监测范围达到配置标准。

设备选型标准化：加强分支断路器、分界断路器设备选型、定值指导和管理工作。伴随着居民用电负荷逐渐增大，线路跳闸率明显增加。而且在一些配网建设较薄弱的地区，多次出现由于分支线路故障而连带整条10kV配网线路跳闸现象。根据这一缺陷，公司引进了配置FTU的分支（分界）断路器，其断路器具备故障检测功能、保护控制功能和通信功能，适于安装在配电线路用户进线的责任分界点出，也可适用于符合要求的分支线路和末端线路。

设备台账精细化：加强对配网线路及设备参数的管理。在配电网整定计算系统中录入配电线路台账，准确录入其线路长度、导线型号、所带配变等参数，确保配电网台账完备并准确无误。要求10kV分支线路停电时也应通过OMS系统提交检修申请，经流程中各节点审批后方可进行工作。供电所对配电线路的参数进行全面的梳理和总结，既确保设备参数的准确无误，又为后续分界断路器定值整定工作的高效开展奠定堅实的基础。

（三）建立配电网多级继电保护协调配合模型

在公司现行的整定计算原则下，10kV线路已是电网的末端，各级保护级差均按照0.3s配置。通过查阅资料，将原来保护时间级差300ms减小为200ms。在不增加主变遭受大短路电流冲击损坏风险的前提下，利用“出线+分支+分界”保护（以下简称“三级保护”）尽量缩小故障影响范围。按照出线断路器保护、分支断路器保护、分界断路器保护的顺序逐级配合，时间级差0.2s。

主变10千伏侧保护的整定原则首先需要配合出线断路器整定原则的调整做出相应调整。主变10千伏侧保护配置两段式过流保护，包括限时速断保护、复压闭锁过流保护。限时速断，一时限跳分段断路器，二时限跳主变10千伏侧断路器，二时限时间不超过0.9s。可靠切除10kV母线故障。定时过流，一时限跳分段断路器，二时限跳主变10千伏侧断路器。做出线断路器保护的后备。

二、配电网故障防御能力提升管理在应用中取得的成效

推行多级保护配合模式，有效提升了配网故障防御能力，给电网运行带来了显著的安全效益和经济效益。

（一）配网故障防御能力显著提升

配网三级保护配置方法全面推广实施后，增强了各级定值配合，大幅度降低了了变电站10kV出线开关的跳闸次数。提高了配网供电可靠性。10kV出线与分支、分界断路器及用户进线开关定值配合良好，避免发生分支、分界断路器与进线开关拒动、误动及越级动作事件，10kV主干线故障跳闸率显著降低，公司配电网继电保护管理水平和配网供电可靠性得到全面提高。实现了用户、分支、变电站出线断路器三级级差保护配合，确保用户故障不影响分支、分支故障不影响主干线。迅速切除配网故障，缩小停电范围，快速恢复非故障区供电而不造成整条线路跳闸停电，最大限度地恢复健全区域供电，提高供电可靠性。

（二）主网设备运行可靠性提升

对配网继电保护整定计算的探究与实践，提升了配电网故障时断路器动作的正确率，有效缩小了停电范围，快速恢复非故障区供电，提高供电可靠性。有效规避了配网继电保护不正确动作为主网设备带来的安全风险。配网三级保护有效减少了变电站10kV出线开关的跳闸次数，避免变电站主变遭受短路故障电流多次冲击，减少由此引发的次生灾害。

（三）配网继电保护管理精益化水平提升

通过规范开展配网继电保护运行管理，配网继电保护保护的运行维护、检修管理，规范配网继电保护工作流程，实现配网继电保护管理流程化、规范化、标准化。加强了对分支断路器、分界断路器设备选型、定值指导和管理工作，指导10kV配电网网架结构的规划、设计，指导配电线路断路器标准化配置。对于多级串供的配网线路，根据实际长度、负荷密度、继电保护配合合理设置配电网断路器，避免配网继电保护设备设置不合理、重复和浪费。提高了配网继电保护设备管理水平。确保配网设备实现自动化，配网继电保护管理规范化，为实现坚强配网打下坚实的基础。