基于多級保護(hù)配合的配電網(wǎng)故障防御能力提升管理

黃錦銘 劉文靜 王夢嬌

摘要：配電網(wǎng)故障是造成電網(wǎng)故障停電的重要因素，提高配電網(wǎng)故障防御能力對于提高供電可靠性具有重要意義。隨著配電網(wǎng)的建設(shè)，配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，現(xiàn)有的繼電保護(hù)整定原則已經(jīng)不適應(yīng)這種變化。為提高配網(wǎng)故障防御能力，在不增加主變遭受大短路電流沖擊損壞風(fēng)險(xiǎn)的前提下，提出基于多級保護(hù)配合的配電網(wǎng)故障防御能力提升管理，提高配電網(wǎng)供電可靠性。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);保護(hù)配合;故障防御

引言

隨著配電網(wǎng)的建設(shè)，變電站出線斷路器在電網(wǎng)中的位置發(fā)生了重大改變，從電網(wǎng)的最末端變?yōu)榕潆娋W(wǎng)的源端，現(xiàn)有的出線斷路器整定原則已經(jīng)不適應(yīng)這種變化。按現(xiàn)原則整定的電流速斷保護(hù)范圍過大，與配電線路上的分支斷路器、分界斷路器同時(shí)跳閘，擴(kuò)大了停電范圍。同時(shí)還存在長線路的定時(shí)限過流保護(hù)限制帶負(fù)荷能力的問題。另外，配電網(wǎng)設(shè)備數(shù)量巨大;配電線路改造工程多，參數(shù)變化頻繁。配電線路上安裝了大量的配網(wǎng)開關(guān)，但是沒有明確配網(wǎng)開關(guān)的功能定位。現(xiàn)有的整定原則，沒有考慮上下級的配合關(guān)系，造成多級保護(hù)同時(shí)動作，配變低壓側(cè)故障分界斷路器越級跳閘。

一、多級保護(hù)配合模式的構(gòu)建

（一）探索配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

配網(wǎng)設(shè)備多而雜，繼電保護(hù)裝置的種類及廠家繁多。配網(wǎng)大規(guī)模建設(shè)和負(fù)荷的快速增長，與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱的矛盾加劇。從探索配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)入手，因地制宜規(guī)劃、設(shè)計(jì)10kV配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。目前，供電公司配電網(wǎng)網(wǎng)架主要由主干線、分支線、配電網(wǎng)斷路器、配電網(wǎng)開關(guān)、分支斷路器、分界斷路器等設(shè)備構(gòu)成。

（二）推進(jìn)配電線路斷路器標(biāo)準(zhǔn)化配置

多級串供的配網(wǎng)線路，根據(jù)實(shí)際長度、負(fù)荷密度、繼電保護(hù)配合合理設(shè)置配電網(wǎng)斷路器。推進(jìn)配電線路進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化配置：干線至少三分段，聯(lián)絡(luò)開關(guān)全部自動化，大分支線路首段全部配置自動化斷路器，終端監(jiān)測范圍達(dá)到配置標(biāo)準(zhǔn)。

設(shè)備選型標(biāo)準(zhǔn)化：加強(qiáng)分支斷路器、分界斷路器設(shè)備選型、定值指導(dǎo)和管理工作。伴隨著居民用電負(fù)荷逐漸增大，線路跳閘率明顯增加。而且在一些配網(wǎng)建設(shè)較薄弱的地區(qū)，多次出現(xiàn)由于分支線路故障而連帶整條10kV配網(wǎng)線路跳閘現(xiàn)象。根據(jù)這一缺陷，公司引進(jìn)了配置FTU的分支（分界）斷路器，其斷路器具備故障檢測功能、保護(hù)控制功能和通信功能，適于安裝在配電線路用戶進(jìn)線的責(zé)任分界點(diǎn)出，也可適用于符合要求的分支線路和末端線路。

設(shè)備臺賬精細(xì)化：加強(qiáng)對配網(wǎng)線路及設(shè)備參數(shù)的管理。在配電網(wǎng)整定計(jì)算系統(tǒng)中錄入配電線路臺賬，準(zhǔn)確錄入其線路長度、導(dǎo)線型號、所帶配變等參數(shù)，確保配電網(wǎng)臺賬完備并準(zhǔn)確無誤。要求10kV分支線路停電時(shí)也應(yīng)通過OMS系統(tǒng)提交檢修申請，經(jīng)流程中各節(jié)點(diǎn)審批后方可進(jìn)行工作。供電所對配電線路的參數(shù)進(jìn)行全面的梳理和總結(jié)，既確保設(shè)備參數(shù)的準(zhǔn)確無誤，又為后續(xù)分界斷路器定值整定工作的高效開展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（三）建立配電網(wǎng)多級繼電保護(hù)協(xié)調(diào)配合模型

在公司現(xiàn)行的整定計(jì)算原則下，10kV線路已是電網(wǎng)的末端，各級保護(hù)級差均按照0.3s配置。通過查閱資料，將原來保護(hù)時(shí)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(fēng)險(xiǎn)的前提下，利用“出線+分支+分界”保護(hù)（以下簡稱“三級保護(hù)”）盡量縮小故障影響范圍。按照出線斷路器保護(hù)、分支斷路器保護(hù)、分界斷路器保護(hù)的順序逐級配合，時(shí)間級差0.2s。

主變10千伏側(cè)保護(hù)的整定原則首先需要配合出線斷路器整定原則的調(diào)整做出相應(yīng)調(diào)整。主變10千伏側(cè)保護(hù)配置兩段式過流保護(hù)，包括限時(shí)速斷保護(hù)、復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)。限時(shí)速斷，一時(shí)限跳分段斷路器，二時(shí)限跳主變10千伏側(cè)斷路器，二時(shí)限時(shí)間不超過0.9s?？煽壳谐?0kV母線故障。定時(shí)過流，一時(shí)限跳分段斷路器，二時(shí)限跳主變10千伏側(cè)斷路器。做出線斷路器保護(hù)的后備。

二、配電網(wǎng)故障防御能力提升管理在應(yīng)用中取得的成效

推行多級保護(hù)配合模式，有效提升了配網(wǎng)故障防御能力，給電網(wǎng)運(yùn)行帶來了顯著的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。

（一）配網(wǎng)故障防御能力顯著提升

配網(wǎng)三級保護(hù)配置方法全面推廣實(shí)施后，增強(qiáng)了各級定值配合，大幅度降低了了變電站10kV出線開關(guān)的跳閘次數(shù)。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(jìn)線開關(guān)定值配合良好，避免發(fā)生分支、分界斷路器與進(jìn)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(hù)管理水平和配網(wǎng)供電可靠性得到全面提高。實(shí)現(xiàn)了用戶、分支、變電站出線斷路器三級級差保護(hù)配合，確保用戶故障不影響分支、分支故障不影響主干線。迅速切除配網(wǎng)故障，縮小停電范圍，快速恢復(fù)非故障區(qū)供電而不造成整條線路跳閘停電，最大限度地恢復(fù)健全區(qū)域供電，提高供電可靠性。

（二）主網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行可靠性提升

對配網(wǎng)繼電保護(hù)整定計(jì)算的探究與實(shí)踐，提升了配電網(wǎng)故障時(shí)斷路器動作的正確率，有效縮小了停電范圍，快速恢復(fù)非故障區(qū)供電，提高供電可靠性。有效規(guī)避了配網(wǎng)繼電保護(hù)不正確動作為主網(wǎng)設(shè)備帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。配網(wǎng)三級保護(hù)有效減少了變電站10kV出線開關(guān)的跳閘次數(shù)，避免變電站主變遭受短路故障電流多次沖擊，減少由此引發(fā)的次生災(zāi)害。

（三）配網(wǎng)繼電保護(hù)管理精益化水平提升

通過規(guī)范開展配網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)行管理，配網(wǎng)繼電保護(hù)保護(hù)的運(yùn)行維護(hù)、檢修管理，規(guī)范配網(wǎng)繼電保護(hù)工作流程，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)繼電保護(hù)管理流程化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。加強(qiáng)了對分支斷路器、分界斷路器設(shè)備選型、定值指導(dǎo)和管理工作，指導(dǎo)10kV配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)，指導(dǎo)配電線路斷路器標(biāo)準(zhǔn)化配置。對于多級串供的配網(wǎng)線路，根據(jù)實(shí)際長度、負(fù)荷密度、繼電保護(hù)配合合理設(shè)置配電網(wǎng)斷路器，避免配網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)備設(shè)置不合理、重復(fù)和浪費(fèi)。提高了配網(wǎng)繼電保護(hù)設(shè)備管理水平。確保配網(wǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動化，配網(wǎng)繼電保護(hù)管理規(guī)范化，為實(shí)現(xiàn)堅(jiān)強(qiáng)配網(wǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。