电网自动化保护协调研究

王波　李芳芳　张南

摘要 ：配电系统与电网区块并联时会对配电系统造成重大的影响，例如增加的故障电流可能造成断路器容量不足而失效、故障电流的方向改变造成保护电驿误动作，因此必需重新配置系统中的主保护电驿、后卫保护电驿及协调时间区间，将断电时间及断电区域减至最小并将未受损的区域做快速的隔离。

探讨并联运转时发生三相短路故障或单相接地故障的情形，并使用线性规划法完成保护协调优化。电网区块进入模式后，系统结构改变时的保护协调策略。

关键词 ：电网 自动化 保护 协调 研究1.电网

电网是将分布式电源、储能设备、及控制装置结合形成一可控的独立供电系统，并联在大电网中亦可视为一可控单元。对用户而言电网可满足以下的需求：降低馈线损耗、保持本地电压稳定、增加本地可靠性[1]，本文中则是视为一可控区块与放射型配电系统并联运转。

2.配电系统架构

配电系统考虑电业规划、建置成本与供电可靠性…等需求，因为区域需求的不同，有着不同的形态，而放射型配电系统为最简单的配电架构，目前国内的配电系统主要为放射型配电系统如图1所示，因而本文也以此讨论为主。

主变压器二次侧端使用MainCB保护，馈线上使用FCB保护而分歧在线四路开关使用四路开关上的LCB保护，末端高压客户端的责任分界点前可使用保护电驿或熔丝开关保护，如图1所示。

3.系统的保护协调

在故障发生时，为保护系统上设备不受损坏因此在故障发生时必需快速隔离故障区域因此会在系统中加装保护电驿，且隔离区域必需最小，因此对保护电驿动作方式有所规范[2]。在本文配电系统中加装的保护装置为过电流保护电驿，其动作原则为：

1.需快速隔離故障区域。

2.主保护电驿需比后卫保护电驿快动作。

过电流电驿，依照时间-动作电流特性曲线分为适度反时型（MI）、超反时型（VI）与极度反时型（EI）三种类型，公式（3-1）为其统一公式，依照不同类型有不同的保护系数。

如表1所示为过电流电驿各类型特性曲线不同的电驿系数，依照使用电驿的形式不同代入不同的系数。而本文中则是选用了超反时型、极度反时型两种类型。保护协调还需注意过电流保护电驿协调时的时间间隔（CTI），过电流电驿的间协调时间间隔一般为0.2～0.5秒，其时间包括主保护断路器启断时间（0.08秒）、后卫保护电驿惯性转动时间（0.1秒）及安全系数（0.22秒），因此一般CTI设定为0.3秒，但是因为不同型式的保护电驿会有不同的间隔时间，若使用数位式电驿时则可忽略后卫保护电驿惯性转动时间的0.1秒，故在此CTI设定为0.2秒而以熔丝为主保护，保护电驿为后卫保护时，主保护熔丝的最大清除时间保持0.3秒的间隔，但熔丝总清除时间在1秒以下时，两者差距可缩短至0.1秒。

4. 软件仿真

当系统发生故障时线路上的电流值会急速升高，此时需迅速将故障隔离，否则将会对系统及设备造成危害。本文中在PSCAD架构的配电系统中仿真三相短路故障及单相接地故障，利用故障时所产生的故障电流数据，以此数据规划配电系统的保护协调。

图2、3、4为模拟MainCB1的保护电驿在不同情况下发生近端故障时，故障在7秒时发生，持续1秒，在PSCAD上量测MainCB1的IED所量测到的故障电流波形。

5.三相短路故障

本节模拟三相短路故障发生于各故障点上时，所产生的故障电流并取得三相短路故障电流数值，在高压客户端部分可使用保护电驿或熔丝开关保护。

6.总结

故障电流可看出电网区块的并网与否会因电网区块的电流方向而造成故障电流的大小改变，证实配电系统的保护协调在有电网并网运转时需做适当的调整，才能确实地对系统上的设备做到确实的保护，而我们使用线性规划法执行保护协调优化，并调整其中不符保护协调曲线的跳脱时间，完成其保护协调。

参考文献：

[1] 张保会，尹项根主编.电力系统继电保护[M]. 中国电力出版社， 2005

[2] 张全元主编.变电运行现场技术问答[M]. 中国电力出版社， 2003

作者简介：

王波（1971，4，29—），男，工作单位 ：滨州供电公司，学历 ：大专，职称 ：高级技师，研究方向 ：电力自动化、数据网。