級(jí)差保護(hù)配電網(wǎng)自愈應(yīng)用研究

陳 杰 ，藍(lán)海森 ，周 旭 ，麥耀光

（1. 貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司六盤水鐘山供電局，貴州 六盤水 553000; 2. 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞長安供電局，廣東 長安 523851; 3. 貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司畢節(jié)供電局，貴州 畢節(jié) 551700）

1 級(jí)差式電流保護(hù)工作原理

設(shè)備的過電流保護(hù)就是當(dāng)電流超過預(yù)定最大值時(shí)，使保護(hù)裝置動(dòng)作并在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)斷開電源的一種保護(hù)方式。當(dāng)流過被保護(hù)原件中的電流超過預(yù)先整定的某個(gè)數(shù)值時(shí)，保護(hù)裝置啟動(dòng)，并在預(yù)設(shè)時(shí)限內(nèi)發(fā)出動(dòng)作指令，使斷路器跳閘并給出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，以此達(dá)到保護(hù)電網(wǎng)重要設(shè)備的目的，同時(shí)告知用戶故障相關(guān)信息，以便查找故障。

級(jí)差電流保護(hù)主要分為一段過電流保護(hù)（又稱為速斷保護(hù)）、二段過電流保護(hù)、三段過電流保護(hù)。一段過電流保護(hù)，保護(hù)距離最小，跳閘時(shí)間最短，整定值是按大于被保護(hù)線路末端最大的短路電流的原則來整定；二段過電流保護(hù)，目的是為了彌補(bǔ)第一段保護(hù)的缺陷，延長了第一段電流保護(hù)的范圍，保護(hù)范圍較第一段更長更大一些，動(dòng)作時(shí)限更長一點(diǎn)；三段過電流保護(hù)，保護(hù)范圍較大，通常作為本線路的近后備保護(hù)以及作為相鄰下一線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)，動(dòng)作延時(shí)按階梯形時(shí)限配合原則來確定。

2 級(jí)差式電流保在自愈系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 級(jí)差保護(hù)邏輯

級(jí)差式保護(hù)功能（簡稱級(jí)差保護(hù)）：主要包括多段式過流保護(hù)、零序保護(hù)、重合閘等功能，當(dāng)配電網(wǎng)一次設(shè)備發(fā)生故障時(shí)保護(hù)設(shè)備自身能動(dòng)作于故障告警或斷路器跳閘實(shí)現(xiàn)就地隔離故障。

當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，臨近前端斷路器檢測到故障信號(hào)，發(fā)出告警并執(zhí)行跳閘，而前一個(gè)斷路器能檢測到告警但不跳閘動(dòng)（如圖1所示），故障后端斷路器不動(dòng)作，也不告警。

圖1 級(jí)差保護(hù)示例

2.2 級(jí)差保護(hù)定值整定

定值設(shè)定須要根據(jù)設(shè)備狀況，線路長度、截面、負(fù)荷情況等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)滿足各段時(shí)限的匹配，以圖1為例，我們將CB斷路器過流I段跳閘時(shí)間定值設(shè)定為0.3 s，跳閘電流為3000 A，過渡II段時(shí)間定值設(shè)定為0.7 s，跳閘電流為720 A，零序保護(hù)時(shí)間定值設(shè)定為0.7 s，跳閘電流為60 A，重合閘保護(hù)時(shí)間為5 s。其他斷路器定值如圖2所示。

圖2 級(jí)差保護(hù)定值整定示例

2.3 級(jí)差自愈過程

在級(jí)差保護(hù)投入后，有多種情景可能，下面對(duì)其中3類進(jìn)行模擬分析。

當(dāng)永久性故障出現(xiàn)在前端時(shí)，前端就近斷路器跳閘動(dòng)作，重合閘不成功，斷路器發(fā)出保護(hù)告警信號(hào)，主站經(jīng)過分析判斷，確定故障發(fā)生在CB～A1之間，于是做出自愈決策，斷開A1開關(guān)，合上環(huán)網(wǎng)開關(guān)FB即可實(shí)現(xiàn)自愈功能（如圖3所示）。

圖3 級(jí)差保護(hù)自愈示例A

當(dāng)永久性故障出現(xiàn)在A2-A3時(shí)，CB跳閘且重合失敗，開關(guān)分位且有保護(hù)告警信號(hào)，主站自愈啟動(dòng)，根據(jù)A1-A5開關(guān)的告警情況，判斷故障范圍為A3-A4區(qū)域，主站自愈隔離策略動(dòng)作：

遙分A3、A4開關(guān)，故障隔離成功，遙合FB開關(guān)，故障點(diǎn)下游恢復(fù)供電；當(dāng)值調(diào)度員根據(jù)主站自愈策略故障區(qū)域及隔離信息，人工遙控合上站內(nèi)CB開關(guān)恢復(fù)故障點(diǎn)上游供電（如圖4所示）。

圖4 級(jí)差保護(hù)自愈示例B

當(dāng)永久性故障出現(xiàn)在A4-A5區(qū)域，A1-A4發(fā)保護(hù)告警信號(hào)，A5無保護(hù)告警信號(hào)，A4跳閘且重合失敗，開關(guān)分位且有保護(hù)告警信號(hào)，主站自愈啟動(dòng)，根據(jù)A1-A5開關(guān)的告警情況，判斷故障范圍為A4-A5區(qū)域，主站自愈隔離策略動(dòng)作：遙分A5開關(guān)，故障隔離成功，主站自愈轉(zhuǎn)電策略動(dòng)作：遙合FB開關(guān)，故障點(diǎn)下游恢復(fù)供電（如圖5所示）。

圖5 級(jí)差保護(hù)自愈示例C

2.4 級(jí)差保護(hù)應(yīng)用過程中存在問題和不足

級(jí)差保護(hù)在實(shí)際應(yīng)用過程中存在一些問題和不足，比如說在圖4（級(jí)差保護(hù)自愈示例B）所示的故障情形中，CB斷路器投入保護(hù)跳閘功能，A1、A2投入保護(hù)告警功能，故障發(fā)生在A1、A2區(qū)段，則需要調(diào)度員進(jìn)行斷判后，人工遙控合上站內(nèi)CB開關(guān)恢復(fù)故障點(diǎn)上游供電，這種情況會(huì)降低自愈效率，如果在極端自然災(zāi)害下，線路多處故障時(shí)，調(diào)度員很難第一時(shí)間進(jìn)行處置，將導(dǎo)致用戶長時(shí)間不能恢復(fù)送電。

2.5 改進(jìn)方向和發(fā)展趨勢

針對(duì)上述問題和不足，須要對(duì)配網(wǎng)自愈策略進(jìn)行升級(jí)，將自動(dòng)控制策略延伸至變電站出線開關(guān)，系統(tǒng)自動(dòng)化判斷故障發(fā)生區(qū)段，自動(dòng)斷開故障區(qū)段兩側(cè)開關(guān)，合上站內(nèi)出線開關(guān)，真正實(shí)現(xiàn)智能化自愈，提高自愈效率。

在今后的電網(wǎng)自愈發(fā)展中，會(huì)增加更多的設(shè)備和線路，例如可以把變電站站內(nèi)自愈，和站間自愈等策略統(tǒng)籌考慮，總體實(shí)現(xiàn)大電網(wǎng)的整體系統(tǒng)自愈，大幅提升電網(wǎng)的數(shù)字化和智能化水平。

3 級(jí)差保護(hù)自愈的應(yīng)用小結(jié)

電流級(jí)差保護(hù)在配網(wǎng)自動(dòng)化自愈保護(hù)作用明顯，動(dòng)作迅速，故障判斷準(zhǔn)確，有效防止故障范圍擴(kuò)大，設(shè)備的損壞，確保供電設(shè)備和供電網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行。

電流級(jí)差保護(hù)在自動(dòng)化自愈應(yīng)用過程中，能高效定位和判斷故障類型，幫助開展故障快速隔離，提高了故障處置效率，減少供電恢復(fù)工作量，提高了人機(jī)效率。

電流級(jí)差保護(hù)在配網(wǎng)供電可靠性方面發(fā)揮了重要作用，有效提升了故障查找判斷時(shí)間，有效提升了故障隔離時(shí)間，有效提升了轉(zhuǎn)供復(fù)電時(shí)間等，從而大大提高了供電可靠性。