配电网多级继电保护配合技术研究

摘要：在电网的主网中出现故障的时候，通过使用继电保护装置快速地、不受干扰地与配电自动化装置配合使用，对于处理主网故障来说效率非常高。文章对继电保护装置的配合中存在的问题以及解决办法进行了探讨。

关键词：配电网；多级继电保护；配合技术；继电保护装置；电力系统 文献标识码：A

中图分类号：TM76 文章编号：1009-2374（2016）32-0022-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.010

本文对配电网多级继电保护配合中所出现的条件用相关参数进行表达，并进行了一系列的推导，得出相应的极值条件。使用典型的例子和电路图引入了四种保护电路配合的方式，对每一种配合方式都有详细的介绍，阐明了它们之间的关系。

1 三段式过流保护配合的馈线长度

1.1 传统的三段式过流保护配合的馈线长度

以上就是关于多级继电保护的相关计算，其中的相关参数均为常用参数，代表意义也是继电保护计算中常用的意义。

根据以上推导出来的关系式，就可以对多级继电保护进行相关计算了，再将计算结果进行比较和取舍，得到最终的结果。

1.2 根据不同的取值确定馈线长度

在现实生活中，由于配电网的线路的复杂性以及事故多发性，传统的解决方式——三段式电流保护在实际情况中并不能很好地保障电路的安全性，这种方式主要根据线路的不同而确定不同的馈线长度，但是没有人能够预先知道故障发生的范围，所以这种三段式保护方法的实际意义不大。然而继电保护装置的实际应用性很高，原因是继电保护装置在电路故障发生时，通常采用两种计算值，无论是哪一种短路故障，继电保护装置都会采用相应的电流定值来解决问题，很好地保护了电路的安全。电路间常发生的故障就是短路，短路的情况分为两种，继电保护装置会根据不同情况进行电流整定。

由以上计算可以得出在不同情况下各级保护曲面的短路容量的极限值，根据绘制出的图像就可以比较两种电路保护方式的不同之处。

在一定外界条件都相同时，可得到两种电路保护方式的优势和劣势所在，显而易见，在改进的保护方式中，对于电路的保护效果更加明显和可靠。

2 对多级三段式过流保护的分析

由以上计算公式可以很容易地得到多级的三段式过流保护在一定的限定条件下的极限值，也可以得到三段式过流保护装置中最多可以配置的级数，可以根据馈线长度的极值与实际情况下馈线的长度做比较，就可得到级数的相关限定。通过相关分析比较，就可以得出级数与馈线长度的关系，根据馈线长度来选择三段式过流保护装置中级数的多少。这可以分为两种情况：一种是馈线长度远小于实际长度的情况，在这种情况下只能选择n级的保护装置，而当实际长度处于条件极值的中间范围内时，就能增加一级保护装置，这个增加的保护装置属于附加的，所以此级的安装情况可以视情况而定，不必过于符合原线路的安装规定。在辐射状电路当中就可以采用这种方便的方式来限制保护装置配置的级数大小；另一种是与上面简单的线路相比来说，还存在着较为复杂的环状线路，在确定这种线路上的保护装置级数的时候，就要多方面综合考虑，不仅要考虑线路在正常工作时的线路保护装置，还要考虑到线路状态不佳时多级保护的状况，此时会出现两侧馈线的配合的状况。这种情况出现后，在线路正常工作的状态下设定好的保护装置参数在此时将会出现问题，无法继续使用。

因此，为了解决多级保护电路在环状电路中使用的问题，需要在其线路中增加一些保护装置控制其功率大小，从而实现线路保护。故障功率方向元件就是这样一个保护装置，这种元件的保护原理如下：当线路处于正常工作状态时，按照之前设定好的参数进行保护就可以了；而当线路出现故障时，就启用另外一套参数，进而实现多级线路的保护。

3 在配电网中的多级配合方法

在配电网中存在着两种基本的继电保护配合方法，四种基于两种方法的配置模式，在表1中对这4种模式的相关参数进行详细的陈列。

3.1 第一种配合模式

第一种配合模式只采用了三段式过流保护的配合模式，根据表1可以查出该线路的保护装置的保护动作延长时间。这种配合模式相对来说比较简单，所以当出现故障时，波及的范围较广，发生故障时的可控制性不强，但是也有一定的好处，即在主干线上进行多级的继电保护配合，将保护程度提高到了一定范围。

3.2 第二种配合模式

第二种配合模式单纯地采用了第二种保护方式，即采用延长时间级差的方式对线路进行保护，是由三级延时级差保护装置配合起来使用的，分别在出线处、支路上以及次支路上设置了断路器，这些断路器的延长时间也可以在上表中查到。这种模式采用第二种配合方式来进行保护电路，能够实现不同故障下的配合。其优势在于主线与支线之间的干扰小；当支线出现电路故障时不会对主线路上的用户造成影响，在次分支线路上的故障不会影响支路用户。这样一来，故障的影响范围就很大程度上缩小了，但是这种配合方式不适用于要立即处理故障的电路。

3.3 第三种配合模式

这种配合模式是使用两种方式结合的配合模式，在出线处使用第一种或是第二种保护方式，而在分支上采用第二种保护模式，在配电网中，出线与分支线路上的延时保护装置之间可以配合起来，实现延时时间为零。

这种模式的优势之处显而易见，在上述两种配合方式中不能单独应用的环节，在第三种得到了解决，实现了在需要即时处理的故障线路上也能正常行使保护功能。但是这种方法受限于所在线路使用馈线的规格，当馈线规格不符合要求时，就容易出现配合上的问题，而且配合的时候也需要一定的条件。

3.4 第四种模式

这种模式依旧是两种配合模式的配合使用，但是与第三种配合模式不同的是在主干线上仅采用第一种保护模式，在分支以及次分支上采用第二种保护模式。这种模式的具体使用方法还要依据主干线上的第一种保护模式的具体段数，这决定了主干线上与分支线路上以及次分支线路上的段数配合情况，但是具体的配合方式都是延时级差配合方式。在此线路中存在四级的三段式过流保护装置配合，主线上的断路器与分支以及次分支上的断路器互相配合的段数不同，产生的延时时间也会有所不同，这些断路器ABC-A1、B1、C1、D1、D2-A11、B21、D11、D12之间的配合模式结合了两种保护方式。

第四种模式将以上三种模式没有解决的问题都有所解决，使得保护模式更加适合多种线路，也能保证主线路与分支之间的故障不会相互干预，但是这种模式的各种断电器配合方式复杂，有延时时间，而且在发挥优势时需要处在特定的情况下。

4 结语

通过对配电网多级继电保护配合技术的探讨，可以发现在继电保护中还存在着一些尚未解决的问题，但是根据对以上四种模式的探讨，可以发现在配电网中，在不同的电网系统中需要应用合适的模式进行电路保护，所以在目前技术条件有限的情况下，需要对各种模式进行深入了解并应用到合适的电网中去，对配电网的安全进行保障。

参考文献

[1] 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，（7）.

[2] 朱林，段献忠，苏盛.基于证据理论的数字化变电站继电保护容错方法[J].电工技术学报，2011，（1）.

作者简介：谢珂（1979-），男，四川内江人，南京南瑞继保电气有限公司工程师，研究方向：电力自动化设备二次集成项目管理。

（责任编辑：黄银芳）