配电网多级继电保护配合技术研究

李志峰

摘要：随着我国城市化进程的不断推进，电力工业对人们的生活和工作产生的影响也与日俱增。要减少配电网络故障对电力系统的不利影响，必须提高配电网络的运营水平。多层保护的配合技术是加强配网运行效果的一项关键技术，值得深入研究。

关键词：配电网；多级继电保护；电力安全

1常见的配电网多级继电保护配合技术

1.1三段式过流保护配合技术

三级过流保护技术是一种传统的配电网技术，其瞬时电流快速断开保护的定值不具有延迟作用。一般采用三级过流保护与三相电流联合进行整定的方法；在对灵敏度参数进行检验时，必须考虑最少的短路电流。三级过电流保护的主要优点是对短路故障进行快速的分析，并对近区或远区的故障进行快速的判定，从而加快了保护工作的进行；通过对故障进行快速的断开，可以使配电网络在较短的时间内恢复到正常状态。

1.2延时级差全配合技术

在采用延迟级差全配技术的情况下，若要特别针对Ⅲ级的主断路和分支断路器进行强化，则需要建立与保护动作时间相结合的示范级差保护系统。当副分支断路器的延迟参数为0时，分支断路器的延迟时间为T，此时，整个分岔断路器的延迟时间将是分支断路器延迟的两倍。延迟级差全配技术最大的优点是能够与配电系统的故障相结合，实现全面的协同管理，即使发生了故障，也不会对主干线的总体供电质量造成很大的影响。但是，在变电站运行过程中，当断路器出现故障时，必须在较短的时间内将电力供应中断。

1.3延时级差部分配合技术

延时级差分段匹配技术是指在变电所使用的断路器采用Ⅰ和Ⅱ段保护，而分支段采用三级保护的技术。当分支断路器的下部发生二相短路故障时，该分支断路器与该断路器组成了第二级的级差保护系统。将分支断路器和I级保护延迟值归0，可以根据电流的固定值来选择跳过分支断路器。延迟级差部件匹配技术的优点是采用断路器实现快速断路保护，可以在很短的时间内大幅度减少近端线路的电流，从而改善配网的运行安全。

1.4多段过流保护与延时级差混合配合技术结语

在配网运行过程中，应结合三级过流保护配合、延时级差配合等不同的保护结构，并依据可配合级数、断路器最大操作时间、最大操作时间等参数，实现保护配合。采用多段过流保护和延迟级差混配技术，主干线采用Ⅰ和Ⅱ共同保护，分支和次级分支采用Ⅲ保护。在运行过程中，当主干线发生故障时，在Ⅰ级保护范围内，将瞬间断开线路。

2配电网多级继电保护配合技术的具体应用

2.1三段式过流保护配合技术的应用

2.1.1馈线长度

(1)在常规的过电流保护下，馈电的长度。从配电网的观点来看，若配电网在运行过程中能达到多层保护协作，则可沿线路设置n组三段过电流保护，从而将馈线分成n个馈线区段，每级过滤保护设备所连接的线路是馈线保护通路。在防护通路中，第n条馈线分段至变电站主线的长度可用Zn来表示。当最小操作模式发生二相短路时，需要一级保护设备的I级保护，通过瞬间电流快速切断来增加极限保护的有效性。为了满足电力系统的要求，必须通过对n-1级延/秒保护的范围进行严格的控制，以改善保护的敏感性，使之符合目前n级三段过流保护的工作要求。当干线线路与线路断面相同时，应对线路的单元长度进行阻抗控制，从而改善其可靠性。在不同的保护级别下，最小馈线长度的计算公式不尽相同，若计算公式涉及到迭代法，则应选择最大值。

(2)在差分定值改善法中的馈电长度。三级电流保护的定值无需在运行过程中区分出不同的短路类型。当配电网发生二相短路故障时，将会影响到保护范围，而保护距离的不够则会对供电可靠性产生一定的影响。特别是在架空配电网络中，大部分的故障都是双相短路，所以必须找到一种合适的匹配技术。在配电网运行过程中，通过继电器设备可以很容易地分辨出三相和两相短路中的哪个，如果要把两种短路模式分开来看，则必须根据配电网终端故障时的短路电流来确定电流速度，而灵敏度检验则要考虑到不同的短路电流。当线路发生两相短路时，其保护范围将大大超过常规整定方式，从而大大提高了保护的可靠性。对继电保护整定方法进行分析，可以在不同容量情况下，对各种保护的临界表面进行配置，并对其进行调整和优化，从而达到了保护的目的。当系统容量和电源半径等参数确定时，可以采用短路方式进行整定，并通过增加保护级数，使快速断路的保护范围进一步扩展，提高了保护的效率。

2.1.2保护配置

通过对馈线长度的分析，得出了采用n级三段过流保护的最短馈线长度是n+1组保护设备的最低布置。在给定电源半径条件下，馈线可以设置三个等级的过电流保护。由于该系统位于配电网的末端，不需要对其与下线的协作进行太多的考虑，只要满足要求，就可以仅设置I段保护，而定值参数则根据输电线路两端的两相短路敏感度来进行调整。若该系统为辐射型，其保护结构较为简单，在配置过程中，仅通过对电源半径的比对，即可基本确定保护级数。在对配有联络线的配电系统进行保护时，应对其操作模式进行全面的分析，从而确定其保护级数。针对环形配电系统，在多层保护中，应着重考虑在非正常工况下的联络断开能力。当接触开关完成闭合后，馈线的方向会发生改变，从而使线路上的电流发生很大的改变，使整个系统的电压和电压都发生了变化。为改善保护的品质，应在环形配电线路上加装失效电源定向元件，使之达到多层保护的协同作用。针对每个继电器的故障方向单元，根据不同的方向，分别设定适当的正反整定值，根据实际情况分析、确认正、反两个方向的保护序列，在不需要方向保护的情况下，可以实现方向保护的闭锁。

2.2分布式电源对配电网多级继电保护配合技术的影响

当配电网络具有分布式供电时，当发生相间短路时，通过断路器、馈线沿分段开关的短路电流将比没有连接时的短路电流有所变化。当分布式电源接入后，若发生在分布式电源的下游，则由于故障馈线的存在，会对其产生短路电流的影响，从而降低短路电流，从而导致下游开关的电流增大；若在供电的上游出现故障，则会造成短路电流通过故障点流向下游的开关点，同时，其它馈线也会通过母线将电流注入到故障点，从而造成短路电流的产生。在无电流快速断路保护的情况下，多级差动保护的配合比较简单，仅采用出线开关、分支及用户开关过流保护，实现了协同作用。由于过流保护灵敏度高，而分布式电源总体容量小，因此在实际工作中，通常不会发生过流保护拒动现象。采用无电流快速断开保护的馈线，一般不会对多层保护的协作造成严重的影响。

结语

综上所述，多层继电保护配合技术是提高配电网安全的一项关键技术。随着越来越多的人认识到了多层保护的作用，多级保护的配合技术也越来越成熟。

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