配电网网络化继电保护

电力18讯：    
1 辽宁省辽阳县农电局 2 国家电网公司自动化研究院  胡乃有1 李辉2

摘要：配电网网络化继电保护是就地保护和远方保护相结合，在避免配电系统再次受故障干扰的情况下，能够迅速完成故障自动识别、定位、故障自动隔离、网络重构直至恢复非故障区段供电。基于国内配电网系统现状，提出配电网网络化继电保护；探讨了实现配电网网络化继电保护的关键技术。

关键词：配电网网络化继电保护；故障状态差动保护；故障定位；故障隔离

中图分类号：TM727.2 文献标志码：B 文章编号:1003-0867(2006)12-0029-02

近几年来，许多国家的大城市相继发生了大范围停电事故，造成巨大的经济损失并对社会正常秩序造成严重影响。大城市的配电网可靠性因此受到很大的关注。对照世界上发生大面积停电的地区，我国电网也存在配电网网架薄弱，保护、控制措施与电网可靠性要求不适应等问题。

提出配电网网络化继电保护的概念，采用阶段式保护、纵联式保护、故障状态差动保护、远方跳闸、解裂及自动适应、动态修改保护方式和整定值等措施，形成一个区域配电网的广域继电保护。基于广域继电保护的自动化配电网，具有快速定位故障点、就地处理故障、减少系统冲击、迅速恢复供电等优点。

1 配电网自动化系统

我国目前应用的配电网自动化系统主要有两种：

1.1集中智能式

•立足于事故发生后的故障隔离和网络重构；

•隔离、重构的判断和处理集中在配网调度系统；隔离和重构的瞬间系统对通信网络的依赖性极强；

•终端设备的主要功能是采集配电系统的电参数，但缺少就地控制措施。

由于受客观条件和技术手段的制约，这一代集中智能式配网自动化没能发挥预期的作用。

1.2分散智能（重合器与分段器配合）方式

采用具有开断与关合短路电流能力的重合器作为馈线分段开关，重合器重合次数和保护动作延时时间可以整定，通过重合器的时序配合来实现馈线故障自动隔离、自动恢复非故障区供电的功能。采用重合器组实现配网自动化功能，不需要通信手段。利用重合器本身切断故障电流的能力，实现故障就地隔离，避免了因某段故障导致全线路停电的情况，同时也减少变电站出线断路器动作次数。

缺点主要是：当系统发生永久故障时，为选择并隔离故障点，对配电系统多次冲击，不仅造成线路老化，对配电系统造成的扰动在某些情况下也是不能允许的。

2 配电网网络化继电保护

由于现有配电网自动化方法均存在问题，近两年来，国内供电部门从技术、经济等方面，重新评价当前应用的配网自动化系统，期盼更优越的配网自动化模式和更先进的配网自动化系统。

因此，研究配电网新技术，提高供电可靠性、提高电能质量是十分紧迫的任务。根据配电网的复杂性特点，靠传统保护方式实现线路保护的可靠性和选择性、灵敏性是很难实现的。

提出就地保护和远方保护相结合的配电网网络化继电保护方法，能够实现迅速定位并快速切除故障。基于配电网网络化继电保护的方法，辅以远方监测、监控手段可以实现较理想的配电网自动化。

配电网网络化继电保护内容包括：

•包含阶段式保护、纵联式保护、故障状态差动保护、远方跳闸保护和远方备用电源自动投入功能的配电网控制终端；

•因地制宜的、适用的通信通道；

•可自动适应或在线修改保护方式和整定值的继电保护系统。

结合近两年在东北某地的实践，以一个手拉手配电系统说明简单的广域继电保护应用情况，见图1。

正常情况下：L1、L2、L3、L4线段由变电站A通过CB1供电；L5、L6、L7、L8线段由变电站B通过CB2供电；S4联络断路器处于常开状态。当在断路器S1和断路器S2之间L2线段发生故障（非单相接地），线路出口保护使断路器CB1动作，将故障线路切除，传统的故障隔离和恢复供电的方法是通过重合器和分段器的配合，经重合器多次重合实现的，该方法不依赖于通信。但是，由于重合器的多次重合，对配电系统造成的扰动在某些情况下是不能接受的。

带有配电网网络化继电保护的智能化重合器，实现故障状态差动保护的基本原理如下：每个馈线分段开关采用智能重合器，每个智能重合器的智能单元中都设置一个故障状态变量，来反映在线电流值是否越限。当故障电流大于整定值即越限时，此故障状态变量为1，否则为0。当故障发生时，智能单元的故障状态变量一旦变为1或线路失压，则智能单元一端主动把状态变量、开关状态及记录信号通过点对点通信方式传送给相邻智能单元，经智能单元判断，识别故障区段，并自动隔离故障和恢复非故障区段的供电。这种继电保护功能称为故障状态差动保护，可使配电网系统在故障时避免受多次冲击，并能迅速恢复供电。

在图1手拉手环网中，当在开关S1和开关S2之间线路段L2发生故障