配電網(wǎng)三級保護整定計算系統(tǒng)的探究與實踐

黃錦銘

摘要：開發(fā)一種基于Simulink仿真的配電網(wǎng)三級保護整定計算系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)計算配電網(wǎng)開關(guān)保護定值、生成配電網(wǎng)拓撲圖并顯示開關(guān)保護定值與其上下級開關(guān)的保護定值的配合情況、計算故障電流并顯示故障發(fā)生時各級開關(guān)的保護動作情況。通過編程實現(xiàn)快速計算、生成配電網(wǎng)拓撲圖、進行故障模擬，極大地提高計算效率，同時通過模擬故障發(fā)生時各級開關(guān)的保護動作情況，可直觀核驗計算正確性，有效地提高計算正確率。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)：三級保護：整定計算系統(tǒng)

一、建立配電網(wǎng)三級繼電保護協(xié)調(diào)配合模型

在公司現(xiàn)行的整定計算原則下，10kV線路已是電網(wǎng)的末端，各級保護級差均按照0.3s配置。通過查閱資料，將原來保護時間級差300ms減小為200ms。在不增加主變遭受大短路電流沖擊損壞風險的前提下，利用“出線+分支+分界”保護（以下簡稱“三級保護”）盡量縮小故障影響范圍。按照出線斷路器保護、分支斷路器保護、分界斷路器保護的順序逐級配合，時間級差0.2s。同時明確每一級開關(guān)整定計算原則，例如設(shè)置幾段保護，每段保護的保護范圍及動作時間，與上、下級保護定值的配合系數(shù)等，形成完善的配電網(wǎng)三級保護協(xié)調(diào)配合模型。

二、開發(fā)配電網(wǎng)三級保護整定計算系統(tǒng)

（一）創(chuàng)建整定計算圖形用戶界面

利用Matlab中的創(chuàng)建工具GUIDE進行GUI設(shè)計，創(chuàng)建用戶圖形界面，編寫MATLAB回調(diào)函數(shù)，使得所創(chuàng)建的用戶圖形界面完成對輸入編輯框的文本的調(diào)用、數(shù)值類型轉(zhuǎn)換，并根據(jù)建立配電網(wǎng)三級繼電保護協(xié)調(diào)配合模型創(chuàng)建公式，實現(xiàn)對調(diào)用的數(shù)值進行計算以及將計算結(jié)果寫入文本框等功能。

向配電設(shè)備管理人員收集配電開關(guān)實際負荷、所連接母線阻抗、母線至開關(guān)導線長度和型號、保護CT變比等參數(shù)，按照用戶圖形界面靜態(tài)文本框的指示，將開關(guān)參數(shù)輸入到指定編輯框，通過命令按鈕啟動回調(diào)函數(shù)對配電網(wǎng)開關(guān)進行保護定值計算，實現(xiàn)圖形用戶界面的執(zhí)行。

（二）利用PSB電力系統(tǒng)模塊庫創(chuàng)建仿真模型，生成配電網(wǎng)拓撲圖

在上述計算完成后，利用Simulink中的PSB電力系統(tǒng)模塊庫創(chuàng)建仿真模型，生成配電網(wǎng)拓撲圖，將計算過的配電網(wǎng)開關(guān)在拓撲圖上顯示，并自動標注計算出的保護定值。通過編寫的回調(diào)函數(shù)計算該開關(guān)保護定值與其上下級開關(guān)的保護定值的配合情況，即定值大小是否配合、時間長短是否配合。若不配合，則返回修改開關(guān)整定計算原則，即調(diào)整各項計算原則的優(yōu)先級或者上下級配合系數(shù)等;若配合，則進行下一步。

（三）進行故障電流計算并模擬故障發(fā)生時開關(guān)保護動作情況

通過Powergui模塊進行故障電流計算，并通過決策樹算法顯示故障發(fā)生時開關(guān)保護動作情況：若各級開關(guān)發(fā)生誤動、拒動、越級動作等不正確動作情況，則返回修改開關(guān)整定計算原則;若開關(guān)動作均正常，能把故障隔離在最小范圍內(nèi)，即故障點上游第一個開關(guān)保護動作跳閘，其余開關(guān)正常運行，則生成相應的算稿和定值單。

三、配電網(wǎng)三級保護整定計算系統(tǒng)在應用中取得的成效

（一）有效提高了整定計算效率

配電網(wǎng)三級保護整定計算系統(tǒng)能夠集計算、拓撲、故障模擬于一體，同時具備了保護定值計算、參數(shù)輸入的編輯框和計算結(jié)果可視化顯示、故障電流計算和開發(fā)動作模擬仿真功能。在完成保護定值計算的同時也完成了正確性校驗。繼電保護整定計算人員的工作方式由手工計算改為軟件計算，工作效率大大提升，從根本上解決了計算速度和效率跟不上配電網(wǎng)發(fā)展速度的問題。

（二）配電網(wǎng)故障防御能力顯著提升

系統(tǒng)在公司配電網(wǎng)全面推廣實施后，增強了各級定值配合，提高了配網(wǎng)供電可靠性。10kV出線與分支、分界斷路器及用戶進線開關(guān)定值配合良好，避免發(fā)生分支、分界斷路器與進線開關(guān)拒動、誤動及越級動作事件，10kV主干線故障跳閘率顯著降低，公司配電網(wǎng)繼電保護管理水平和配網(wǎng)供電可靠性得到全面提高。

（三）提高了主網(wǎng)設(shè)備運行可靠性

配電網(wǎng)故障防御能力顯著提升有效縮小了停電范圍，快速恢復非故障區(qū)供電，提高供電可靠性。減少了變電站10kV出線開關(guān)的跳閘次數(shù)，避免變電站的主變遭受短路故障電流的沖擊，從而確保了主網(wǎng)設(shè)備的安全可靠運行。

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