配电网多级继电保护配合的关键技术探讨

摘要：工矿企业大用户和居民用电需求高速增长，经过一次改造的配电网设施暴露出与日俱增的用电负荷不匹配问题，只有掌握配电网多级继电保护配合的关键技术，才能确保有效发挥配电网多级继电保护功效。文章针对目前配电网多级继电保护配合的关键技术特点进行了分析，探讨了提高配电网多级继电保护选择性和可靠性的可行性和可操作性。

关键词：配电网；多级继电保护配合；关键技术；配电设施；用电负荷 文献标识码：A

中图分类号：TM76 文章编号：1009-2374（2016）27-0126-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.27.059

据相关资料显示，我国90%以上的配电网停电都是由于输电线路或配电设备故障引起的，而配电网多级继电保护之间配合得当将有效缩小停电范围，更可快速可靠切除故障线路或设备，确保故障设备免于进一步受损坏，进而减少电网经济损失。由此可见，实现配电网多级继电保护配合相当关键，进一步深入探讨和研究这一技术尤显重要。

1 目前我国配电网多级继电保护存在的问题

虽然经过多年的发展，我国配电网多级继电保护产品技术已较为先进，各级保护配合整定及运行经验也日臻成熟，但是在实际安装及运行过程中，仍然存在诸多亟待解决的问题，具体表现如下：第一，配电网多级继电保护配合核算整定管理制度执行不严。我国配电网改扩建速度较快，相应继电保护核算整定工作难于同步，一方面是责任单位（往往为地方（县级）供电公司）管理不到位，保护装置配置本身存在不匹配情况，另一方面核算人素质不高或责任意识不强，整定核算错误，各级保护定值整定失当，导致经常出现拒跳或越级跳闸情况，进而发生设备绝缘受损或停电范围扩大。第二，配电网改造前期设计工作疏忽，配网继电保护升级改造不到位。虽然配电网升级改造后多分段、多联络接线方式能在某种程度上解决了配电网运行方式灵活选择问题，但因设计原因，配网继电保护配置实现不了多级配合问题，进而影响多级保护选择性及可靠性优点发挥。第三，配电网多级继电保护装置本身软硬件存在不足，满足不了配电网升级后整定核算要求。当前，配电网保护设备生产厂家综合能力参差不齐，部分厂家产品更新能力不足，但常以低价或其他不正当方式获取中标，这种产品运用到升级改造后的配电网必将给运行带来隐患。第四，受配电网继电保护新装或运维人员自身业务素质所限，调试质量不过关或运维过程不认真，使配电网多级继电保护新装调试或检修整定错误，从而影响配电网多级继电保护安全运行。

2 配电网多级继电保护配合分析

农村配电线路一般属于供电半径较长，而且T接支路较少，配电线路一旦出现故障，配置简单的三段式过流保护即可实现多级保护配合，而城市配电线路一般属于供电半径较短，而且T接支路较多，配电网发生故障时，其故障电流与负荷电流相比变化量较小，较难达到速断保护动作条件，需要通过延时段保护动作来切除故障。因此，配电网多级继电保护配合的可行性和可操作分析应以城市配电网为对象，以便对配电网多级继电保护配合关键技术进行研究和分析，从而寻求提高我国配电网多级继电保护配合技术水平。

3 配电网多级继电保护配合关键技术分析

3.1 三段式过流保护配合技术

配电网三段式过流保护配合技术最大的优势就是不需要考虑上下级之间的搭配关系，只需要在动作时限上进行有效的配合。我国传统的三段式过流保护配合技术主要能够实现n级的保护配合，沿着n套三段式过流进行保护装置，将整个馈线分成n个馈线段，如图1所示：

随着我国科学技术水平的不断提高，基于差异化定值的三段式过流保护配合技术已经成型，它很容易就能够正确区分出线路情况，是三相短路还是两相短路，从而进行准确定位，能够在从根本上提高配电网多级继电保护配合的安全性和可靠性。例如：对于图2中所示的配电网模式，其中变电站出现的断路器S1与断路器ABCD共同构成了4级三段式过流保护配合体系，因此运用三段式过流保护配合技术能够提高配电网多级继电保护配合的质量和水平，其中B与C都为三级，Ⅰ段所有断路器的保护动作时间均为0s，而Ⅱ段所有断路器的保护动作时间均为ΔT。

3.2 多级级差保护配合技术

所谓多级级差保护配合技术主要是指利用变电站10kV出现开关和馈线开关两种不同开关形式来设置不同的保护动作，从而延迟保护动作的有效时间，这样不仅能够起到良好的保护作用，同时还能对其故障进行有效的排除。通常情况下多级级差保护配合技术一般将保护实现设置为1s左右，这样做的目的就是为了减少短路电流对整个配电系统造成的影响，从而确保整个配电多级继电保护工作的顺利开展。其中多级级差保护配合技术又可以分为两级级差保护配合技术和三级级差保护配合技术两种形式。

两级级差保护配合技术主要是指将馈线断路器的开关设置在40ms上下，其熄弧时间设置在10ms上下，其加固时间设置在20ms上下，这种方式虽然能够较快地切除故障，但是每次都需要人工手动恢复，不利于瞬时性故障的维修和保护。而增加了变电站出现开关，就能够将其保护动作延时时间设置为200ms上下，变电站的变压器还能够预留出250ms的级差，这样既能够提高配电网多级继电保护配合技术的质量和水平，同时还能提供多样的选择性，其优势是显而易见的。三级级差保护配合技术主要是使用了无触点驱动技术，在短时间内对整个配电网多级继电进行保护，其中利用无触点驱动技术在10ms上下就能准确找出故障的原因，从而在最快的时间内起到保护的作用，与此同时，馈线开关能够设置100ms上下的保护动作延时时间，而变电站出现开关还能够设置200ms上下的保护动作延时时间，这样能够从根本上起到保护的作用。例如：对于图3中所示的配电网模式，在C1、C2、D1、D2下游存在着两相相间短路故障的时候，需要利用次干线断路器与变电站出线断路器二者相互结合，使用多级级差保护配合技术延迟进行保护，其中次干线断路器与变电站出线断路器时间均

为0s。

4 配电网多级继电保护配合模式分析

目前我国配电网多级继电保护配合主要是两种方法：一种是三段式过流保护配合法；另一种是延时时间差配合法。根据这两种不同的模式又可以分为4种形式，如图3所示。模式1，主要是利用三段式过流保护配合模式分别对不同的线路进行了保护，使用三段式过流保护Ⅰ、Ⅱ段线路。这种模式需要根据电流之间的定值进行分析和处理，其优势在于能够实现主干线上多级级别的保护配合，如果分支线或者是整个用户出现任何故障，主干线上都可以进行保护工作，唯一的缺点就在于其选择能力较差，一旦出现故障会导致很多用户停电。模式2，主要是指延时时间保护配合模式，使用三段式过流保护Ⅲ段线路。这种模式通过设置不同的时间就能够进行有效的保护，其主要优势就是通过两相相间短路或者是三相相间短路进行全面的保护，而且还不影响任何主干线和次干线，如果一旦发生停电情况其影响的用户也较少，但其缺点就在于不能切除瞬时故障网络。模式3，主要是指延时时间保护配合模式的部分，使用变电站出现对Ⅰ、Ⅱ或者是Ⅰ、Ⅲ任意两部分进行保护，这样不仅能够提高配电网多级继电保护配合技术的质量和水平，同时还能对其进行有效的保护，其优势就在于能够对Ⅰ段进行有效的保护，能够在第一时间就切除可能发生的故障，而且次支线的故障不会影响干支线的故障，但是其缺点是上游的分支可能会影响下游分支，出现跳闸的情况，从而在短时间内无法实现有效配合的。模式4，将三段式过流保护配合法和延时时间差配合法有机结合这样能够对主干线采用Ⅰ、Ⅱ的配电保护，而对次干线采用Ⅲ的配电保护，如果延时Ⅰ段就能够将Ⅱ、Ⅲ进行有效的配合，这种混合式模式融合了其他三种模式的优点，也被广泛应用于实际过程中。

5 结语

综上所述，在经济全球化态势日趋明显，我国“十三五”规划蓝图正式绘就，国家电网新一轮配电网升级改造全面铺开之时，通过对配电网多级继电保护配合的关键技术研究分析，探讨改进传统配电网多级继电保护配合技术的不足和缺陷方法，寻求实现配电网多级继电保护配合关键技术优化解决方案，进而为配电网向用户尤其是重要用户可靠供电提供了技术支撑，最终使我国配网新一轮升级改造达到要求质量水准。

参考文献

[1] 李振兴，尹项根，张哲，等.基于序电流相位比较 和幅值比较的广域后备保护方法[J].电工技术学报， 2013，28（1）.

[2] 庞清乐，高厚磊，杜强，等.面向智能配电网的保护 与控制方法[J].电力系统保护与控制，2010，38 （21）.

[3] 胡汉梅，郑红，李劲.基于模拟植物生长算法的配电 网继电保护整定优化的研究[J].电力系统保护与控 制，2012，40（7）.

[4] 刘健，张志华，张小庆，等.继电保护与配电自动 化配合的配电网故障处理[J].电力系统保护与控制， 2011，39（16）.

[5] 刘健，张小庆，陈星莺，等.集中智能与分布智能协 调配合的配电网故障处理模式[J].电网技术，2013， 37（9）.

[6] 王肖瑜，孙冉冉.继电保护与配电自动化配合的配电 网故障处理方法研究[J].科教导刊（上旬），2014， 21（7）.

[7] 张晓荣.继电保护与配电自动化配合的配电网故障处 理分析[J].电源技术应用，2014，（3）.

作者简介：钟远林（1971-），男，江西瑞金人，江西省送变电建设公司工程师，研究方向：电力工程建设。

（责任编辑：秦逊玉）