配電網(wǎng)保護(hù)配置方案評估方法研究①

劉福軍

摘要：文章對配電網(wǎng)保護(hù)配置方案進(jìn)行研究，首先明確配置方案包含的主要內(nèi)容，繼電保護(hù)是配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全的重要保障，需要對保護(hù)方案的應(yīng)用效果進(jìn)行評估。其次利用相關(guān)規(guī)程對整個(gè)過程進(jìn)行指導(dǎo)，明確配電保護(hù)的重要意義。最后在保護(hù)配置方案的評估方法應(yīng)用角度，對配電網(wǎng)的保護(hù)措施進(jìn)行理論分析。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);配置方案;評估

前言：近年來，由于配電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題，造成停電現(xiàn)象，影響居民正常生活與工業(yè)生產(chǎn)，為預(yù)防這一問題，需要在配電網(wǎng)保護(hù)方面進(jìn)行升級，采取有效的保護(hù)配置方案，使得電網(wǎng)運(yùn)行更加穩(wěn)定安全。實(shí)踐過程中，應(yīng)對配電網(wǎng)保護(hù)方案應(yīng)用效果進(jìn)行評估，明確其應(yīng)用價(jià)值，以此提升配電網(wǎng)運(yùn)行服務(wù)效率，強(qiáng)化管理水平。

一、配置方案內(nèi)容

1.1指標(biāo)定義

配電網(wǎng)保護(hù)方案性能存在一定不同，造成了方案應(yīng)用具有差異性特征。實(shí)踐中，保護(hù)配置方案較多，需要根據(jù)配電線路實(shí)際情況，選擇合適的配置方案。方案應(yīng)用中，需要對使用效果進(jìn)行評估，明確評價(jià)指標(biāo)，使得繼電保護(hù)裝置應(yīng)用更加高效合理。在對評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行定義中，發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)定值的整定方法存在差異，有的是繼電保護(hù)配置問題，需要在相關(guān)方面進(jìn)行研究[1]。

評價(jià)指標(biāo)應(yīng)用對配置方案選擇至關(guān)重要，需要做到有效、及時(shí)和實(shí)用性。在方案制定過程中，應(yīng)最大限度減少停電帶來的損失，縮短停電時(shí)間，體現(xiàn)方案應(yīng)用的有效性。而及時(shí)性，要求在出現(xiàn)繼電保護(hù)需求后，能夠第一時(shí)間對方案進(jìn)行選擇，通過繼電保護(hù)裝置可及時(shí)切斷故障設(shè)備供電，形成對整個(gè)電路系統(tǒng)的保護(hù)。值得注意的是，此時(shí)，故障回路上的設(shè)備會(huì)受到電流作用，出現(xiàn)負(fù)荷失電問題，并且持續(xù)時(shí)間較長，對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制十分必要。

實(shí)踐操作中，評價(jià)指標(biāo)能夠?qū)ω?fù)荷失電持續(xù)時(shí)間進(jìn)行分析，而對于電路系統(tǒng)中設(shè)備遭受的損害未能及時(shí)考慮，使得電路系統(tǒng)中繼電保護(hù)方案的應(yīng)用效果不佳。因此，工作過程中，也應(yīng)考慮繼電保護(hù)裝置的靈敏度問題。應(yīng)重點(diǎn)考慮以下方面問題：一是本級線路故障因素，在保護(hù)裝置應(yīng)用過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)設(shè)備靈敏度過高發(fā)生線路保護(hù)裝置誤動(dòng)問題，此時(shí)會(huì)發(fā)生不正常停電問題，這與保護(hù)配置方案選擇不合理有直接關(guān)系，因此，需要關(guān)注繼電保護(hù)配置方案選擇。

1.2模型分析

操作過程中，構(gòu)建了有效評估模型，對配電線路能量損失進(jìn)行研究，在繼電保護(hù)配置方案的應(yīng)用中，對能量損失的量化計(jì)算需要通過模型實(shí)現(xiàn)，即構(gòu)建比較模型，對不同方案的應(yīng)用效果進(jìn)行分析，使得繼電保護(hù)裝置應(yīng)用更加科學(xué)有效，滿足配電線路運(yùn)行安全穩(wěn)定的要求。實(shí)際工作中，為達(dá)到能量損失計(jì)算預(yù)期效果，滿足準(zhǔn)確程度需求，引入短時(shí)停電和長時(shí)停電概念。

短時(shí)停電是指系統(tǒng)中故障發(fā)生，導(dǎo)致停電到恢復(fù)供電的時(shí)間在3分鐘之內(nèi)的停電現(xiàn)象。而長時(shí)停電則通常持續(xù)時(shí)間較長，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過3分鐘。在模型構(gòu)建中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注不同停電問題下的方案選擇，使得模型方案應(yīng)用效果明顯，滿足線路故障維護(hù)工作要求。

現(xiàn)階段，由于重合閘應(yīng)用較為廣泛，對=線路瞬時(shí)故障問題可進(jìn)行快速識別，并且采取有效方案加以解決。因此，在配電線路中，倘若出現(xiàn)瞬時(shí)故障，只會(huì)造成線路負(fù)荷增大，出現(xiàn)短時(shí)停電問題，對整個(gè)配網(wǎng)系統(tǒng)的影響不大。例如，在某農(nóng)村配電網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)用了饋線自動(dòng)化裝置，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可在3分鐘之內(nèi)，自動(dòng)恢復(fù)非故障區(qū)的供電，而故障區(qū)的用電恢復(fù)時(shí)間較長，需要數(shù)個(gè)小時(shí)方可實(shí)現(xiàn)，因此，在故障處理中，應(yīng)考慮配置方案應(yīng)用實(shí)際效果，對其進(jìn)行科學(xué)合理評估，重點(diǎn)加強(qiáng)對負(fù)荷失電問題研究，使得配網(wǎng)線路運(yùn)行高效穩(wěn)定，滿足新時(shí)期人們生產(chǎn)和生活需要，提升電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)服務(wù)能力。

二、評估方法應(yīng)用

2.1期望求解

配置方案應(yīng)用效果評估中，應(yīng)對能量損失期望值進(jìn)行求解。能量損失作為配置方案應(yīng)用效果評估的一項(xiàng)重要指標(biāo)，可應(yīng)用在同一故障場景下不同方案之間的優(yōu)勢對比。雖然期望值求解較為簡單，保護(hù)方案應(yīng)用較為便利，但是，保護(hù)方案使用效果與故障場景存在緊密關(guān)系。實(shí)踐工作中，應(yīng)研究保護(hù)方案的最終性能評價(jià)指標(biāo)，以此達(dá)到理想的評估結(jié)果。

分析故障場景，可得到隨機(jī)變量的概率分布情況，并且對故障位置、故障類型和等效阻抗等隨機(jī)變量值進(jìn)行獲取。

2.2故障場景

隨機(jī)故障場景生成是解決問題的核心與關(guān)鍵，為生成保護(hù)配置方案，需要對故障場景進(jìn)行明確，以下研究故障場景隨機(jī)變量和概率分布問題，實(shí)現(xiàn)對配置方案應(yīng)用效果的有效評估。故障分段選擇應(yīng)滿足多樣性分布條件，一次實(shí)驗(yàn)有較多分布結(jié)果，需要對相關(guān)離散變量進(jìn)行分析，控制變量結(jié)果，使其滿足評估模式。實(shí)踐研究中，應(yīng)對場景進(jìn)行分類。假設(shè)在配電網(wǎng)絡(luò)中存在N條可選分段，每條分段線路上均會(huì)出現(xiàn)故障，為保證評估方法應(yīng)用合理性，需要利用逆變交換法，使得離散變量獲取途徑合理，并且通過對具體變量的控制，達(dá)到統(tǒng)計(jì)工作目的。

實(shí)際操作中，首先得到配電線路各段的累積概率，隨后生成（0，1）之間的均勻分布隨機(jī)數(shù)，并且通過控制累積概率區(qū)間的方式，實(shí)現(xiàn)對故障分段的有效控制，實(shí)現(xiàn)對故障場景的合理構(gòu)建。對故障類型進(jìn)行分析，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注相間故障，即電路系統(tǒng)中出現(xiàn)的三相短路和相間短路問題。對相關(guān)分布方式和故障概率的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，故障類型滿足伯努利分布條件，本文對相關(guān)故障發(fā)生幾率做出假設(shè)，其中假設(shè)相間短路故障為75%，三相短路故障為25%，則需要對故障類型進(jìn)行分析，并且根據(jù)實(shí)際情況擬定合理的保護(hù)配置方案。

實(shí)踐工作中，保護(hù)定值選擇應(yīng)結(jié)合具體操作方式，因此，在隨機(jī)場景研究中，需要將線路系統(tǒng)等效阻抗當(dāng)作連續(xù)隨機(jī)變量，并且對其分布方式進(jìn)行研究。以某地區(qū)10kV線路故障為例，對其故障類型進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)故障分布規(guī)律滿足均勻分布和貝塔分布[2]。

2.3案例分析

有關(guān)保護(hù)定值方案比較，以某城市郊區(qū)10kV配電網(wǎng)絡(luò)為例，該配電線路以三分段主干饋線為主，其中設(shè)計(jì)有饋線開關(guān)和分段開關(guān)，相關(guān)結(jié)構(gòu)均應(yīng)用了電氣自動(dòng)化裝置進(jìn)行升級改造，因此，保護(hù)配置方案具有一定先進(jìn)性，可達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平。實(shí)踐工作中，對相關(guān)裝置過流保護(hù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)配置方案應(yīng)用效果顯著。整體上分析，線路中配置了三段式電流保護(hù)裝置，以各分段末端負(fù)荷為接入等效的主要參考指標(biāo)，并且保證各分段載荷能力均勻，滿足電流過載保護(hù)需求。

對該城市郊區(qū)10kV線路的等效阻抗進(jìn)行分析可知，其最大值和最小值分別在0.520 8歐姆和0.271 1歐姆，其中對應(yīng)的分段長度分別為0.75千米、1.755千米和0.556千米，通過對各分段故障率比較分析，發(fā)現(xiàn)其出現(xiàn)故障的概率較低，主要是配置方案選擇得當(dāng)，管理維護(hù)措施合理有效。因此，對配置方案的應(yīng)用效果進(jìn)行評估至關(guān)重要，關(guān)系到主干線路電流保護(hù)，相關(guān)人員應(yīng)做好不同方案之間對比，選擇與配電線路實(shí)際情況相符合的方案。

對方案A的應(yīng)用效果進(jìn)行評估，發(fā)現(xiàn)在使用過程中，平均能量損失較低，能量損失的靈敏度系數(shù)較大，并且對其能效值和等效阻抗等相關(guān)數(shù)值進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其靈敏度系數(shù)位于0.6～0.65之間，因此，方案具有較強(qiáng)應(yīng)用性能。技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)重點(diǎn)對電流保護(hù)方案的使用效果進(jìn)行評估，設(shè)計(jì)有效評估方式，提升設(shè)計(jì)方案使用價(jià)值[3]。

結(jié)論：綜上所述，本文對配電網(wǎng)保護(hù)配置方案的性能進(jìn)行分析，明確能量損失這一評價(jià)指標(biāo)，并且對能量損失的模型進(jìn)行構(gòu)建，在此基礎(chǔ)上，研究了電流保護(hù)方案應(yīng)用效果，對其進(jìn)行評估。期間對不同配置方案進(jìn)行對比分析，使得方案應(yīng)用更加有效。最后以案例分析方法，對配電網(wǎng)保護(hù)定值方案進(jìn)行系統(tǒng)全面評估。

參考文獻(xiàn)：

[1]印力群.含分布式發(fā)電的配電網(wǎng)繼電保護(hù)配置方案研究[J].價(jià)值工程，2019，38（31）：216-218.

[2]沈云超，王慧芳，黃志華，楊濤.配電網(wǎng)保護(hù)配置方案評估方法[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2019，43（20）：138-146.

[3]孔令令，陳曉剛，張霞，等.10 kV配電網(wǎng)分支線保護(hù)配置方案[J].供用電，2018，35（08）：21-24.