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配电系统继电保护存在的问题分析陈俊生

发表时间：2020/7/21 来源：《电力设备》2020年第8期作者：陈俊生

[导读] 摘要：配电系统同时需要适合不同电压类型系统，使配电系统的整体网络结构和运行方式更加复杂，这就增大了对配电系统保护的难度。

        （国网长治供电公司山西省长治市 046000）
        摘要：配电系统同时需要适合不同电压类型系统，使配电系统的整体网络结构和运行方式更加复杂，这就增大了对配电系统保护的难度。在实际的配电系统保护中存在诸多的问题，造成系统依然存在极大不安全因素，因此做好配电系统的继电保护工作是保障配电系统安全运行的基础。我们需要针对这些存在的问题运用科学技术手段进行创新，从而达到配电系统可以安全运行的目的。
        关键词：配电系统；继电保护；问题；策略
        前言
        对配电系统实行继电保护不仅能保护电网中的设备部件，而且将故障排除出电网，恢复正常供电。在文章中笔者根据多年工作经验，总结出配电系统继电保护存在的问题，有针对性地提出了解决继电保护相关问题的对策，希望对配电系统安全运行有借鉴作用。
        1配电系统继电保护的概述
        1.1构成配电系统继电保护装置的方式
        配电系统继电保护装置主要由两种方式组成：①电源进线，此种保护装置可以通过定时限过流保护以及超过电路负荷时报警等方式进行保护。②馈出线路，此种保护装置可以通过电流速断保护等方式进行保护。
        1.2配电系统继电保护装置的基本要求
        继电保护配置应符合的最基本要求：①所有配电系统中的设备和线路必须有继电保护才能运行。②配电系统中的设备和线路在运行中应该由独立的两套继电保护装置用来控制不同断路器。例如：配电站进线多数情况下不用继电保护；配电站应该配置备用电源自动切断保护装置等。
        1.2配电系统继电保护配置原则
        电力系统由发电、送电、变电、配电和用电等环节构成。同时还包括继电保护、通信、调度自动化等设备。要保证电力系统安全稳定的运行，必须配置安全可靠的继电保护装置。配电系统继电保护配置要满足以下几个原则。（1）要根据保护对象的故障特征来配置。继电保护装置判断保护对象是否存在故障或异常工况是通过对保护对象运行状况的故障量来判断的。故障量与电力系统运行环境和被保护对象有关，最基本的如功率、频率、阻抗等电力元件的电流和所在母线的电压引起的量构成了电流保护、电压保护、阻抗保护等设施。（2）要尽量简化二次回路。继电保护系统由继电保护装置和二次回路构成，二者都是不可或缺的重要组成部分。二次回路能够保障电力生产的安全，保证继电保护装置正常工作，在继电保护系统中发挥着不可替代的作用。二次回路过于复杂有可能导致保护装置失灵发生错误操作，因此要简化二次回路的接线。（3）根据保护对象的电压等级和重要性进行配置。继电保护随着电压等级的不同配置也随之需要更改。在高压电网中220kV及以上设备要配置2套主保护。对电压等级低的系统则可以采用远后备的方式，即在配套的保护装置作出反应之前，相邻保护装置延时跳闸。（4）注意相邻设备保护装置的死区问题。在设计保护装置时要合理分配电流互感器绕组，2个设备的保护范围要有交叉，防止设备的保护装置之间留下死区。
        2配电系统继电保护存在的问题
        2.1励磁涌流问题
        从继电保护工作实际来说，主要采用电流快速中断方式，实现对系统的有力保护。例如，10kV电力系统采取电流速断的方法，当电流过大同时超出供电范围时，系统可以发挥电流速断保护的方式快速断电，保证供电系统能够稳定运行。采用的供电系统，其辐射面积较大，所以系统线路长度比较长，运用最大运行方式，实施电流控制，必须要注重避免产生电流过大引发自动跳闸的情况。若因为电流过大引发自动断电的问题，当电流源问题得以解决之后，系统电压能够自动恢复并且继续工作，虽然此时电压已经恢复，不过变压器装置的磁流能量已经发生变化，造成励磁涌流情况的发生。若励磁中设置相应的铁芯，则铁芯内分布的磁场轻易不会出现变化，所以能够解决涌流问题。

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        2.2电流互感器饱和问题
        从电力系统运行实际来说，设置的继电保护系统，其运行缺少规律性，因为电流的变化频率较快，因此可能会产生电阻比较小的问题，使得电流较大造成电力设备损坏，引发短路断电问题，使得设置的电流互感器装置中电流比较大，最后继电保护设备无法正常使用，装置出现耗损，影响着系统应用的效益。
        2.3定值问题
        一般来说，使用的中压配电系统多采用微机技术，来保护电流以及电压。要求将过流时间差把控在合理范围内，即0.3-0.5s内，速断时间参数为0s，速断保护出口的时间参数控制为40ms。因为受到负荷密度和地理条件因素等的影响，变电所中压母线的数量比较多，形成了供电网络。若输配电间距很小，输电电缆的长度比较短，使得电阻变小，增加了负载的电流，当开闭所距离较短，或者馈线产生故障，由于未将时间阶梯布置在速断保护装置上，因此产生时限配置漏洞问题。如果想快速高效切除故障，那么设置的继电保护装置需要自动跳闸或者越级跳闸，进而扩大了运行故障，常见停电现象。
        3配电系统继电保护存在的问题应对策略
        3.1引入PLC技术
        目前来说，PLC技术已经被广泛应用于配电系统中，获得了提高工作效率以及质量的成效。例如，SIMATIC7-300系列的应用，凭借自身强大的功能，提高了系统运行的功能。基于PLC技术的继电保护系统运行稳定性较强，能够避免部分问题的发生。其具体应用如下：1）系统设计。结合继电保护系统运行的实际需求和要求，做好工作原理的分析，综合系统功能和系统控制要求等，做好全面的把控。2）采用PLC技术，能够提升继电保护装置的功能作用，同时发挥自身的监控功能等，保证继电保护各项作用的有效发挥。这需要积极结合实际需求和情况，合理引入PLC技术。
        3.2采取针对性应对措施
        3.2.1运用线路纵联差动保护
        若输电线路运行很短，若正常情况下的电流电压装置保护无法达到电流速断上级和下级的保护时，那么要借助线路纵联差动，实现线路运行的主保护，增强电网系统在继电保护装置快速性方面的选择。若线路运行出现故障问题，那么设置的差动保护启动开关可以实现自动跳闸，实现对故障位置的有效隔离，同时周围的线路能够自动判断，若发现故障存在自己管辖区域外，那么不会改变开关状态，避免越级跳闸情况的出现。
        3.2.2电流互感器方面
        若想实现对继电保护常见问题的高效控制，必须要做好全面的把控。在具体实践中采取以下措施：1）合理选择电流互感器装置，选择时做好变比的把控。一般来说，中压配电系统的构建，选择继电保护措施，要将变比把控在300/5或者以上，避免变比过小。2）做好二次负载的把控。使用的电流互感器装置，必须要独立运行，同时要做好装置布置数量的把控。除此之外，设置的继电保护装置和系统中设置的各类装置必须要能够正常运行，不会产生相互干扰。3）做好二次侧电缆方面的把控，比如横截面面积大小和长度参数大小等。若设置的电流互感器，其具有测控功能和保护功能等则会更好，能够避免过饱和现象的出现。
        3.3涌流误差的控制
        一般来说，随着时间的递增，励磁涌流会不断衰减。初期励磁涌流量比较大，使用的小型号变压器专职，随着工频周波的不断影响，使得励磁涌流量会不断减少。基于此特性，借助时间差的优势，减少误动作的出现。除此之外，合理控制保护装置回路的时间，把控在0.1-0.5a内，在不进行设备改造的状态下，减少励磁涌流带来的影响，控制企业成本。结合常见的问题特点，采取相应的防范措施，最大程度上避免问题的出现，保障企业的经营效益。
        4结束语
        人们对电力能源的依赖度越来越高，配电系统继电保护的重要性也愈发明显。在具体实践中可以采取以下措施：引入PLC技术；运用线路纵联差动保护；加强电流互感器方面、涌流误差的控制；做好日常运维管理工作。
        参考文献：
        [1]初铭昭，姜赫原.光伏并网对配电系统继电保护及自动装置的影响分析[J].电声技术，2018，42（08）：32-33+36.
        [2]吴林.基于PLC的继电保护在10kV配电系统中的应用研究[J].南方农机，2018，49（09）：211.