摘要：繼電保護作為電力安全生產(chǎn)體系中的重要環(huán)節(jié)，對確保電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠和經(jīng)濟運行有著重要的作用。配電網(wǎng)絡(luò)處于電力系統(tǒng)的末端，是電能輸送的最后一個環(huán)節(jié)，直接承擔(dān)著對用戶的供電，其安全運行水平直接影響對用戶的供電質(zhì)量。因此對配電網(wǎng)的繼電保護進行優(yōu)化對改善配電網(wǎng)保護具有重要的意義。
　　關(guān)鍵詞：配電系統(tǒng)；繼電保護；優(yōu)化
　　1概述
　　當(dāng)前中低壓配網(wǎng)中存在的主要問題為輸電線路短、保護級數(shù)多。隨著配電網(wǎng)用電負荷密度的增大，高壓輸電線路越來越密集，短距離輸電線路越來越多，如何進行合理的保護配置，使線路故障能被快速準確的切除就成為大家關(guān)注的問題。這種配電系統(tǒng)中普遍存在的短線路保護需解決的難點:由于輸電線路長度短，發(fā)生故障情況接近于母線短路，目前系統(tǒng)容量越來越大，母線短路電流也越來越大，保護的選擇性問題顯得更為突出。
　　中低壓配電線路的常規(guī)配置一般為三段式電流保護。階梯式保護的動作時間比較長，對快速切除故障不利，而且很多情況下無法滿足選擇性。其中速斷保護(工段)只能保護到線路全長的一部分，不能實現(xiàn)全線速動。這種方式已經(jīng)越來越難以適應(yīng)市場化的需要，暴露出來的弊端也越來越多，主要有:
　　⑴配電網(wǎng)線路的短路容量越來越大，保護帶延時對故障設(shè)備的損害加大。造成供電變壓器繞組變形、燒毀等問題。
　　⑵保護帶延時，同一母線出現(xiàn)大量的甩負荷問題。
　　⑶同一母線持續(xù)電壓跌落，造成電壓敏感用電設(shè)備的毀壞和產(chǎn)品的報廢。
　　⑷故障點游離時間長，使本屬于瞬時性故障情況發(fā)展成永久性故障，造成重合閘成功率低的問題。
　　⑸故障點不能準確隔離，造成停電面積大，查找故障困難，恢復(fù)送電慢等問題。
　　⑹配電線路的供電方式千變?nèi)f化，相應(yīng)的繼電保護整定工作非常繁雜。
　　2電壓保護
　　配電系統(tǒng)的電壓保護一般是反應(yīng)三相系統(tǒng)中的相間電壓(即線電壓)降低而動作的，既可以配置為階段式，也可以與電流保護的某一段相配合。
　　2.1過電流閉鎖的電壓速斷保護
　　電壓速斷保護的核心是低電壓繼電器，當(dāng)輸入到其輸入端子上的電壓量低于其整定值時，立即給出動作信號，將相應(yīng)的故障設(shè)備斷開。由于連接于同一條母線上的任何一條線路或設(shè)備上發(fā)生短路故障時，母線上的電壓都會降低。如在煤礦供電系統(tǒng)中，最大運行方式下三條出線末端發(fā)生三相短路時PSASP的電壓計算結(jié)果，-270變2段有三條出線:供東上倉、供西上倉及供一采主皮，這三條線路中的任意一條發(fā)生短路故障時，-270變2段處的母線電壓都會有大幅度降低。
　　所以在變電站有多個出線的情況下，僅用電壓量無法判斷出具體的故障設(shè)備，從而也就無法保證選擇性。為了保證選擇性，可采用過電流閉鎖的電壓保護，即以按躲最大負荷電流整定的過電流元件與低電壓元件組成“與”門，當(dāng)某個出線的過電流元件與電壓速斷保護的低電壓繼電器同時動作時，立即給出動作信號。由于非故障出線的過電流元件不會動作，所以只有故障出線才可能被切除，從而保證了選擇性。
　　由于過電流元件按躲過最大負荷電流整定，其靈敏度一般較高，所以過電流閉鎖的電壓速斷保護的靈敏度主要取決于低電壓元件的靈敏度。與電流速斷保護類似，為了保證選擇性，在任何的運行方式下，被保護線路以外的其它部位發(fā)生任何類型的故障時，電壓速斷保護都不應(yīng)該動作。分析表明，系統(tǒng)兩相短路時，母線處兩故障相之間的電壓，與在同一運行方式下同一位置處發(fā)生三相短路時兩相之間的電壓相等，所以電壓保護的靈敏度與故障類型無關(guān)。這樣，電壓速斷保護的動作電壓，應(yīng)按躲過最小運行方式下，本線路末端短路(三相或兩相)時，保護安裝處的最小殘余電壓來整定，即
　　
　　式中一無時限電壓速斷保護的整定值;
　　一可靠系數(shù)，一般取為0.8-0.85;
　　一系統(tǒng)最小運行方式下，線路末端短路時，保護安裝處的最小殘余電壓。
　　 一系統(tǒng)最小運行方式下，保護背后電源至保護安裝處母線短路阻抗，以標么值表示。
　　 一線路標么阻抗。
　　保護的靈敏度按照最大運行方式下的保護范圍來進行校驗，一般要求最小保護范圍lmin不應(yīng)低于線路全長的15-20%。
　　2.2電壓電流聯(lián)鎖速斷保護
　　電流速斷保護、電壓速斷保護的靈敏度都會隨著運行方式的變化而變化，護在最大運行方式下靈敏度最高、兩者的不同之處在于，電流速斷保保護區(qū)最長，在最小運行方式下靈敏度最低、保護范圍最小;而電壓速斷保護正好相反，它在最小運行方式下靈敏度最高、保護區(qū)最長，在最大運行方式下靈敏度最低、保護范圍最小。無論是電流速斷還是電壓速斷，均是按照最極端的運行方式進行整定，在其它的運行方式下，保護的靈敏度將會降低。
　　電壓電流聯(lián)鎖速斷保護在構(gòu)成上與過電流閉鎖的電壓速斷保護類似，也是由一個低電壓元件和一個過電流元件“相與”構(gòu)成，只不過在整定計算上有所不同。電壓電流聯(lián)鎖速斷保護的低電壓元件及過電流元件并不按極端的運行方式進行整定，而是按照最常用的運行方式整定，即低電壓元件按躲最常用運行方式下末端短路的最小電壓來整定，過電流元件按躲最常用運行方式下末端短路的最大電流來整定，如圖1所示。
　　
　　圖1電壓電流聯(lián)鎖速斷保護
　　這樣，可以保證在最常用的運行方式下保護區(qū)最長，當(dāng)運行方式變大時，過電流元件的靈敏度會提高，末端母線或下級線路出口短路時可能動作，但低電壓元件的靈敏度降低，它不會動作，兩者“相與”的結(jié)果不會動作;類似地，當(dāng)運行方式變小時，低電壓元件的靈敏度會提高，末端母線或下級線路出口短路時可能動作，但過電流元件的靈敏度降低，它不會動作，兩者“相與”的結(jié)果也不會動作。可見，電壓電流聯(lián)鎖速斷保護既可以保證最常用的運行方式下有最高的靈敏度，又能保證在其它運行方式下有良好的選擇性。
　　在最常用運行方式下孺。范圍內(nèi)故障時，低電壓元件和過電流元件都會動作，保護動作跳閘;運行方式變小時，過電流元件的靈敏度降低，保護范圍縮短;運行方式變大時，低電壓元件的靈敏度降低，保護的范圍也會縮短。所以只要保證最常用運行方式下保護不誤動，其它方式下也不會誤動。
　　3縱聯(lián)保護在配電網(wǎng)中的應(yīng)用
　　3.1加速切保護的優(yōu)勢
　　在某些工業(yè)負荷、敏感性負荷的比例較大，對供電可靠性要求較高的場合下，需要繼電保護系統(tǒng)對配電線路故障實現(xiàn)全線速切，從而減小電壓跌落持續(xù)時間，防止發(fā)生由于母線電壓降低導(dǎo)致的甩負荷現(xiàn)象，傳統(tǒng)的三段式保護可能已經(jīng)難以滿足要求。因此，實現(xiàn)配電線路全線速動保護，對有效解決以上問題、提高供電可靠性和供電質(zhì)量、減小經(jīng)濟損失有重要意義。
　　提高繼電保護的動作速度，改善配電系統(tǒng)繼電保護的性能，主要有兩條途徑，其中一種途徑是僅檢測一點的信息，通過復(fù)雜的算法和判據(jù)來提高保護性能，如自適應(yīng)保護、無通道保護等;另一途徑是借助多端信息的交換來提高保護性能。鑒于自適應(yīng)保護、無通道保護目前仍處于理論研究階段，尚有一些問題難以解決，因而在此僅考慮基于信息交換的縱聯(lián)保護。
　　3.2信息交換的方式選擇
　　在縱聯(lián)比較式保護中，縱聯(lián)信息的利用有兩種方式，即閉鎖式和允許式。從信息交換和利用的角度來說，閉鎖式保護交換的是外部故障信息，只要被保護設(shè)備的任何一側(cè)感受為外部故障，就說明是外部故障，感受外部故障的一側(cè)向其他側(cè)發(fā)出閉鎖信號，使各側(cè)都不動作;而在各側(cè)都感受不到外部故障時，說明為內(nèi)部故障，互不發(fā)閉鎖信號(即不必交換信息)，各側(cè)(主要指有電源的側(cè))保護都能快速跳閘。
　　允許式保護傳送的是“非本側(cè)區(qū)外故障”的信息，若各側(cè)都感受到“非本側(cè)區(qū)外故障”，則一定是區(qū)內(nèi)故障，互發(fā)允許信號，各側(cè)(有電源側(cè))都能快速跳閘;而任何一側(cè)感受到“本側(cè)區(qū)外”故障時，就一定是區(qū)外故障，它不向其他側(cè)保護發(fā)允許信號，使各側(cè)保護都不會誤動。
　　理論分析和運行經(jīng)驗都表明，閉鎖式和允許式各有優(yōu)缺點。閉鎖式需要傳輸外部故障的信息，若外部故障時閉鎖信息不能及時傳到對側(cè)，則有可能導(dǎo)致對側(cè)保護誤動作;允許式保護需要傳輸“非外部故障”的信息，在非外部故障的情況下，若不能將允許信息傳送到對側(cè)，則可能導(dǎo)致對側(cè)保護拒動或延時動作。考慮到因信號不能正常傳輸而導(dǎo)致的縱聯(lián)保護拒動問題可以由傳統(tǒng)的階段式保護來補救，且允許式保護靈敏度配合方便，動作速度快，所以應(yīng)優(yōu)先考慮。
　　對于雙電源的聯(lián)絡(luò)線路，線路的兩端都應(yīng)該裝設(shè)斷路器、互感器和保護裝置，線路內(nèi)部故障時，應(yīng)立即跳開線路兩端的斷路器。在構(gòu)成縱聯(lián)保護時，通常用方向元件或距離元件作為測量元件。但是配電系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)線路，一般都是典型的弱饋線路，即一端接至容量較大的電力系統(tǒng)，另一端接至容量較小的地方電廠，這種線路發(fā)生短路時，小電源端提供的短路電流較小，可能會出現(xiàn)弱饋側(cè)測量元件動作靈敏度不足，因而無法向系統(tǒng)側(cè)保護發(fā)允許信號的問題，導(dǎo)致兩側(cè)保護拒動。由于在這種系統(tǒng)中，小電源端反向短路時流過兩側(cè)保護的短路電流均由系統(tǒng)側(cè)提供，所以反向故障時一般不存在靈敏度不足的問題，這時可以采用“小電源側(cè)母線電壓降低，但反向方向元件不動時就準備動作，并向?qū)��?cè)(大電源側(cè))發(fā)允許信號”的措施。這樣，被保護線路內(nèi)部故障時，無論小電源側(cè)的正向方向元件能否動作(假定大電源側(cè)可靠動作)，兩側(cè)都能快速跳閘;而當(dāng)小電源側(cè)系統(tǒng)發(fā)生故障時(對被保護線路來說為區(qū)外故障)，小電源側(cè)的反向方向元件動作，不會向大電源側(cè)發(fā)送允許信號，兩側(cè)都不會誤動。
　　參考文獻
　　[1]李京捷.煤礦6kV電力網(wǎng)的繼電保護措施探析[J].煤礦機電，2005,6.
　　[2]王金龍.大慶油田配電網(wǎng)節(jié)電技術(shù)研究[J].石油規(guī)劃設(shè)計，2006,7.
　　[3]陳木華，曾敏.淺談珠鋼1號電爐33kV配電系統(tǒng)改造[J].中國冶金，2004,11.
　　[4]王均華.繼電保護裝置在6kV/IOkV供電系統(tǒng)中的重要性[J]煤炭技術(shù)，2004,9(23).