智能配电网继电保护的应用分析

赵国华

【摘  要】随着电力系统容量日益增大，范围越来越广，城市电网配电系统由于其覆盖的地域极其辽阔、运行环境极其复杂以及各种人为因素的影响，电气故障的发生是不能完全避免的。作为遏制电气故障的继电保护技术也不断提出新的要求。本文主要阐述了电力系统继电保护技术的应用发展分析。

【关键词】智能配电网;继电保护技术;电力系统

1、配电网继电保护基本概念

配电网继电保护（distribution network relay protection）当配电网中的电力设备发生故障或出现影响安全运行的事件时，以终止这些故障或事件发展造成对配电网进一步破坏的自动化设施和装备。这种性质的自动化装备的特点是非调节性的（即突然投人或切除某一设备）和要求快速动作。实现这种用于保护电网元件和线路的自动化成套硬件统称为继电保护装置。在整个配电网中的各个分散的继电保护装置要求相互协同配合，并按预定顺序进行工作，从而在配电网中形成一个庞大的继电保护系统，简称继电保护。继电保护装置功能尽可能在最短的时间和最小的区间内自动把发生故障的线路、变压器或其它电气设备从电网中断开，以减轻故障设备的损毁和对电网的影响。安全自动装置功能尽快消除电网出现的异常事件，防止电网大面积停电和保持对重要用电户连续供电，在事故后迅速恢复电网的正常供电和运行，例如自动重合闸、备用电源自动投入、自动切除供电负荷等。

继电保护的基本要求可归纳为可靠性、快速性、选择性、灵敏性四个方面。

（1）可靠性。是对保护的基本要求，是指一个元件、设备或系统在预定时间内，在规定的条件下完成规定功能的能力。它又分为可信赖性和安全性两个方面。可信赖性要求继电保护在设计要求它动作的悄况下能够正确地完成动作。安全性要求继电保护在非设计要求它动作的其他所有情况下能够可靠地不动作。继电保护装置的拒动和误动都会给电力系统造成严重危害。但提高其不拒动和提高其不误动作的可靠性的措施往往是互相矛盾的。

（2）快速性。是以允许的可能最快的速度动作于断路器跳闸。

（3）选择性。是继电保护在对电网影响可能最小的处所实现对断路器的控制操作，以终止故障和配电网事故的扩大。

（4）灵敏性。是继电保护对设计规定要求动作的故障或异常事件的能够动作反应的能力，一般都有具体的规定。

2、配电网继电保护的重要性

继电保护工作作为电网工作中的一个重要组成部分，其工作责任大、技术性强、任务繁重。继电保护工作人员每天面对诸如电网结构、保护配置、设备投退、运行方式变化及故障情况等各种信息，对它们进行正确的分析、处理和统计，工作十分繁重，并且上下级局之间、局与各厂站之间存在着许多重复性数据录入及维护工作。为了减轻继电保护工作人员的工作强度，提高劳动生产率，开发继电保护信息管理系统已成为电网发展的一个必然要求。

3、继电保护装置评价指标

3.1配电系统的几种运行状况

3.1.1正常运行 这种状况系指系统中各种设备或线路均在其额定状态下进行工作;各种信号、指示和仪表均工作在允许范围内的运行状况;

3.1.2故障 这种状况系指某些设备或线路出现了危及其本身或系统的安全运行，并有可能使事态进一步扩大的运行状况;

3.1.3异常运行 这种状况系指系统的正常运行遭到了破坏，但尚未构成故障时的运行状况。

3.2 继电保护装置属于可修复元件，在分析其可靠性时，应该先正确划分其状态，常见的状态有：

①正常运行状态。这是保护装置的正常状态。

②检修状态。为使保护装置能够长期稳定运行，应定期对其进行检修，检修时保护装置退出运行。

③正常动作状态。这是指被保护元件发生故障时，保护装置正确动作于跳闸的状态。

④误动作状态。是指保护装置不应动作时，它错误动作的状态。例如，由于整定错误，发生区外故障时，保护装置错误动作于跳闸。

⑤拒动作状态。是指保护装置应该动作时，它拒绝动作的状态。例如，由于整定錯误或内部机械故障而导致保护装置拒动。

⑥故障维修状态。保护装置发生故障后对其进行维修时所处的状态。

3.3 目前常用的评价统计指标

3.3.1 正确动作率 即一定期限内（例如一年）被统计的继电保护装置的正确动作次数与总动作次数之比。

正确动作率=（正确动作次数/总动作次数）×100

用正确动作率可以观测该继电保护系统每年的变化趋势，也可以反映不同的继电保护系统（如220kv与500kv）之间的对比情况，从中找出薄弱环节。

3.3.2 可靠度r（t）是指元件在起始时刻正常的条件下，在时间区间（0，t）不发生故障的概率。对于继电保护装置，注意力主要集中在从起始时刻到首次故障的时间。

3.3.3 可用率a（t）是指元件在起始时刻正常工作的条件下，时刻t正常工作的概率。可靠度与可用率的不同在于，可靠度中的定义要求元件在时间区间（0，t）连续的处于正常状态，而可用率则无此要求。

3.3.4 故障率h（t）是指元件从起始时刻直到时刻t完好条件下，在时刻t以后单位时间里发生故障的概率。

3.3.5 平均无故障工作时间m t b f 设从修复到首次故障之间的时间间隔为无故障工作时间，则其数学期望值为平均无故障工作时间。

3.3.6 修复率m（t）是指元件自起始时刻直到时刻t故障的条件下，自时刻t以后每单位时间里修复的概率

3.3.7 平均修复时间m t t r 平均修复时间是修复时间的数学期望值。

4、配电网继电保护装置的实际运用

近年来，由于电网继电保护技术均已达到先进水平，在经过实际应用，相信该系统在电网安全运行方面将发挥重要作用。

电网继电保护及故障信息处理系统主要由网、省、地级电力调度中心或集控站的主站，各级电厂、变电站端的子站及录波装置通过电力信息传输网络共同组成。系统设计目的是能够切实提高电网的信息化和智能化，并具有高安全性和高可靠性，要优先采用电力调度数据网络，保障故障录波数据能实时上传。因此系统必须具有分层、分布、开放、易扩展的特性。

该系统实现了事故推画面、故事汇总、网络探测和跨安全区应用的技术创新，至投入使用以来，经历了夏季高温用电高峰、暴风雨，冬季冰雪等突发事件的检验，结果表明继电保护装置能够较好的保证电网的安全运行。

5 使用新技术提高继电保护功效

风能、生物能和太阳能等新能源都是配电网接入时必须面临的新技术，此外，还包括新思想的运用，比如继电保护领域中已经逐渐应用开来的自适应保护思想。对于新能源的接入，智能配电网在建设中应注意各种能源接入的随机性，以智能配电网接入安全为前提，进行相应的调度后，在向效率更高、使用更加灵活的方式努力。其中，对于灵活的控制性已经成为智能配电网的关键，其不但改变了传统的故障暂停特征，而且亦是各种新技术应用的突破口。

结束语

在智能配电系统中，各种类型的、大量的电气设备通过电气线路紧密地联结在一起。为了确保供电系统的正常运行，必须正确地设置继电保护装置并准确整定各项相关定值，从而保证系统的正常运行。

参考文献：

[1]铁冬雁.浅谈电力系统继电保护技术.电子世界.2012年第9期

[2]罗镇.配电网系统继电保护的应用探讨.城市建设.2011年第11期

（作者单位：国网山西电力公司晋城供电公司）