配電線路全線速切繼電保護技術

白永錄　劉佳軍

【摘 要】在電網(wǎng)電力線系統(tǒng)的二次設備之中，繼電保護裝置能夠有效的保證整個電網(wǎng)電力系統(tǒng)以及各個部位的設備都能夠極為穩(wěn)定的運行，由此我們可以看出，繼電保護裝置能夠在電網(wǎng)電力系統(tǒng)運行過程中發(fā)揮出巨大的作用。配電線路是電力系統(tǒng)的關鍵部分，但在運行過程中的條件極其惡劣，配電線路出現(xiàn)事故的可能性要遠遠高于其他設備，因此，配電線路的繼電保護顯得尤為重要。本篇文章主要針對配電線路的全線速切繼電保護技術進行了全面詳細的介紹，以期為其它電力系統(tǒng)安裝過程中提供參考。

【關鍵詞】線路；繼電保護；配置

0.引言

電力系統(tǒng)在實際運行的過程中，最容易出現(xiàn)的故障就是短路，如果說線路在出現(xiàn)短路之后不及時進行保護，必然會導致極為嚴重的后果。為了能夠將電力系統(tǒng)受到短路的危害減小，必須要為電力系統(tǒng)進行二次設備安裝，如測量、控制、監(jiān)視等設備，而全線速切繼電保護裝置整是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行最為重要的二次設備之一。尤其是電氣設備出現(xiàn)短路現(xiàn)象時，全線速切機電保護技術能夠快速的切除故障，為其他正常運行的配電線路帶來安全的環(huán)境。

1.配電線路速切保護原理

要加大配電線路速切保護動作的控制范圍，就必須要提升配電線路機電保護裝置自身的性能，其提升的方式主要有以下兩種方式：

①只通過對某一個單獨的點或者某個部分檢測的信息，依據(jù)極為復雜的算法和判斷的方式，來得出提高配電線路速切保護的性能，例如無保護通道、自適應保護等等。

②利用多個端口位置感應到的電流信息，來提升配電線路速切保護的性能。本篇文章所研究探討的就是配電線路全線速切保護多點信息交換原理。從理論上開看，互相縱向連接的保護原理以及保護及時實際上是完全可以使用在配電線路保護中的，并且能夠提升配電線路的保護速度。但在實際操作過程中，受成本、投資和維護等多方面的限制，且考慮到配電線路繼電保護在快速性和可靠性的要求不如在高壓、超高壓系統(tǒng)中嚴格，所以應根據(jù)配網(wǎng)系統(tǒng)的特點，構建適用于配電線路的縱聯(lián)保護系統(tǒng)。

在輸電系統(tǒng)縱聯(lián)比較式保護中，縱聯(lián)信息的利用主要有閉鎖式和允許式兩種方式。從信息交換和利用的角度而言，閉鎖式保護交換的是外部故障信息，只要被保護設 備任何一側的保護感受為外部故障。就說明是外部故障，并向對側保護發(fā)出閉鎖信號，使各側保護都不動作；而當被保護設備各側的保護都感受不到外部故障時，說明發(fā)生了內部故障，互不發(fā)閉鎖信號，各側保護都能快速跳閘。在配電線路中構建配電線路全線速切保護，既可采用閉鎖式，也可采用允許式的保護原理，二者都 能夠對配電線路保護區(qū)內的任意一點故障做到無時限切除。

2.閉鎖式速切保護方案

在輸電系統(tǒng)中一般采用距離元件或方向元件作為故障判斷元件。在配電線路中，一般只配備分段式過流保護，因此可以基于過流元件的動作情況研究如何對保護區(qū)內和區(qū)外的故障進行判斷區(qū)分。

一個典型的配電線路結構用來說明配電線路閉鎖式速切保護方案的構成。假設A、G 表示位于變電站的饋出線斷路器，D 為手拉手開關，系統(tǒng)正常運行時，手拉手開關D 斷開，此時的配電線路為傳統(tǒng)的單電源網(wǎng)絡。B、C、E、F 為配電線路的分段開關，它們可能是負荷開關，也可能是斷路器。

下面以斷路器 A 處的保護為例說明閉鎖式速切保護的構成原理。

設分段開關 B 和 C 為能夠切斷故障電流的斷路器，且配有能夠檢測電流、電壓的饋線終端（FTU）或保護裝置。當 AB之間的 Fl 點發(fā)生故障時，A 處的過流元件會檢測到過電流，而其下游 B 處的過流元件不會動作，能夠確定故障位于 AB之間，因此 B不會向 A 處的保護發(fā)閉鎖信息，A 處的保護在經(jīng)過必要的確?？煽啃缘难訒r后跳開 A，同時聯(lián)跳 B，將故障隔離；若故障發(fā)生在 BC 之間的 F2 點，此時 A、B處的過流元件都會檢測到過電流，B 會向其上游的 A 發(fā)出閉鎖信息，并通過與下游 C 處的保護交換信息，確定故障點位于 BC 之間，跳開開關 B、C隔離故障。

以 A 處的保護為例，假設以過流元件的閉鎖式全線速切保護動作作為例子。A處的保護在判斷過流后不能立即參與邏輯的比較，還需要有一個延時時間段，用來等待可靠收到下游的閉鎖信號，以防止保護誤動作。對于閉鎖式保護而言，通道是否正常工作十分重要。因此要有可靠完善的通道監(jiān)視手段，一旦發(fā)現(xiàn)通道故障，立即閉鎖保護。

3.允許式速切保護方案

在允許式的全線速切繼電保護方案之中，出了無需對過流原件進行處理外，低電壓、低電流元件這兩者都必須要配備，以此來配合分區(qū)內部以及分區(qū)外部的故障。假設開關處的保護裝置不僅僅能夠隨時檢測通過的電流，那么還必須要安裝能夠快速反映出電流減弱、電壓降低的元件。假設以一個電網(wǎng)的A處保護作為例子。假設出現(xiàn)故障的位置在A與B這兩點之間的F點，A處的保護會立即感應到通過的電流，而B處的保護裝置感受到電壓降低、電流衰減時，B會開始向A發(fā)出允許的通信信號，從而加快其動作，從而快速的切除故障。而假設故障是發(fā)生在線路的BC之間的R點，而B保護處在感受到通過的電流之后，并不會立即向A發(fā)出信號來加速A的保護動作。C處的保護位置在感受到電流的衰減、電壓減弱之后，會立即發(fā)出信號，讓B 點加入故障切除的速度。在此之后，我們可以通過網(wǎng)絡拓撲結構以及實際的保護結果總結后來判斷，從而科學合理的完成對故障區(qū)域的隔離工作，并且對沒有出現(xiàn)故障的區(qū)域恢復正常通電。從這個過程中我們可以明顯看出，保護裝置所發(fā)出的允許信號是一種能夠加速保護速度的通信好心，并且該允許信號能夠直接允許某些無時間限制的保護動作。

4.速切保護通信通道

配線電路速切保護功能實現(xiàn)的一個關鍵因素就在于速切保護的通信通道，在對配電線路的進行保護的過程中，無論是要發(fā)出關閉的信號還是開啟的信號，必須要通過通信系統(tǒng)來完成可靠、快速的信息傳遞工作。通信通道與輸電系統(tǒng)相比較而言，配電線路的通信技術并沒有輸電系統(tǒng)那么完善，且電力企業(yè)不可能對通信系統(tǒng)投入大規(guī)模的資金來建立更為完善的系統(tǒng)，只能夠根據(jù)配電線路自身實際的需要以及現(xiàn)場情況，來選擇最為適合的通信系統(tǒng)建立方式。

4.1專用或復用光纖信道

在有條件的配電線路中應優(yōu)先采用專用或復用的光纖通道傳送速切保護所需要的信息，這樣可以充分保證信息傳送的快速性和可靠性。

4.2導引線

如果通信距離較短，例如短的并網(wǎng)線或發(fā)電廠內部的短線路，可以考慮采用導引線傳送信息。這種方式成本非常低，系統(tǒng)構成也較簡單，可以直接將下游保護的動作信息以開關狀態(tài)的形式傳送給上游保護，信息傳送的快速性能夠得到充分保證。但導引線易受干擾，因此為了增加通信的可靠性，可以考慮采用屏蔽效果較好的導線，同時輔以濾波器、避雷器等抗干擾措施。

4.3電力線載波

在已經(jīng)裝設載波通信的配電線路中可以采用復用載波通道的方式傳送相關信息，實現(xiàn)方式與輸電系統(tǒng)中的載波通信類似。

5.結論

總而言之，隨著配電線路不斷被改造，配電線路自身的供電半徑已經(jīng)從以往的大半徑變得越來越小，同時，其電路的容量也在不斷增大，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)不僅為傳輸通過的電流帶來了穩(wěn)定、安全、高效等方面的問題，并且配電線路如果出現(xiàn)故障之后，其切斷的時間過長，也會為電網(wǎng)的持續(xù)、安全、穩(wěn)定運行帶來極大的負面影響，這些問題已經(jīng)成為了迫在眉睫需要解決的問題，只有把這些問題不斷完善，才能夠促進電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展。

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