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浅谈低压配电系统保护选择性配合袁杰

发表时间：2020/11/2 来源：《基层建设》2020年第21期作者：袁杰

[导读] 摘要：继电保护对确保电力系统的安全运行有着重要作用。

        国网岚县供电公司山西省吕梁市岚县 033500
        摘要：继电保护对确保电力系统的安全运行有着重要作用。继电保护的性能与其所采用的设计原理有着很大的关系，同时，低压配电系统作为电力系统的一个重要环节，其安全运行直接关系到电力企业的供电质量和用户的体验，因此，优化低压配电系统继电保护十分必要。
        关键词：低压配电系统；保护；选择性配合
        引言
        低压配电网的可靠性与连续性对电力系统安全稳定运行起着至关重要的作用。随着分布式电源的应用与普及、电子产品等直流负荷在日常生活中的占比越来越高，低压配电网的短路特性及拓扑结构发生变化，且系统短路容量不断增大，短路故障产生的问题也愈发突出。短路故障一旦发生，因其导致的电压跌落及设备损坏不仅会影响用户的电能质量，甚至可能引起火灾等严重事故危及周围的人畜安全，同时也将危害电网运行安全。因此对低压配电系统采取有效的保护措施具有十分重要的意义。
        1概念分析
        1.1低压配电系统
        低压配线系统一般运用在电负荷不断增多的条件下，通过各个配置的回流处理，避免系统中断路器出现问题，提高低压配电系统使用的可靠性和整体价值。低压断路器具有较高的分断能力，但是也存在着过载、短路以及接地故障等问题，通过各级断路器的选择性配合，可以保证低压配电系统运行的可靠性、连续性。
        1.2选择性保护
        所谓保护选择性配合，主要是指配电系统中，存在两个或是两个以上的保护装置时，通过保护装置的特定动作，可以实现对各个系统的协作，若部分系统发生短路或是接地过流的问题，保护装置会提供对应的技术支持，避免设备故障问题的发生，提高保护装置系统运行。
        1.3低压配电系统的选择性保护
        低压配电系统的选择性保护原则如下：（１）全选择性。对于两台串联的过流保护装置，当负载侧的保护装置实行过电保护不会对另一台保护装置的过流造成影响；（２）局部选择性。当两台串联的过电流保护装置使用时，负载侧的保护装置在给定的过电流数值下所执行的保护不会影响另一台保护装置的电力保护状态。
        2低压配电系统继电保护的性能
        2.1安全性
        安全性是低压配电系统继电保护最基本的性能，安全是整个系统运行的目标。低压配电系统继电保护要严格按照规定的程序进行，既不能省略操作环节，又不能有错误的操作。系统在运行时，要使继电保护按照正确的指令运行。这样才能发挥低压配电系统继电保护的作用。
        2.2决断性
        工作人员在发现故障时，应当根据现场的实际情况找到发生故障的位置，并排除故障。只有这样，才能保证非故障区域的正常运转，为客户正常供电。在这个过程中，要求工作人员能够快速判断，以最快的速度找到故障位置，然后进行维修，保证非故障区域的正常运转。
        2.3专业性
        低压配电系统继电保护的专业性可以使继电保护装置在故障处理中有效发挥作用，即用最短的时间对故障进行诊断和排除，使系统能够快速重新运转，保证供电质量。专业性不仅是对继电保护性能的描述，同样也是其发挥作用的关键。
        2.4灵活性
        灵活性是低压配电系统继电保护的重要性能。这一性能的实现可以使继电保护更好地反映系统的运转情况，及时发现故障，为维修争取时间；保证非故障区域的安全运转，提高系统的供电效率和质量。

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        3实现保护选择性配合的方法
        3.1电流选择
        电流选择是上级保护电器动作值大于下级保护电器动作值。当上级电器的过负荷保护动作值（断路器为长延时脱扣器整定电流，熔断器为熔断体额定电流）大于下级保护电器安装处的最大短路电流时，两个保护电器之间是全选择性，此时下级保护电器安装处的最大短路电流为选择性极限电流。如上级保护动作值小于下级保护安装处的短路电流，则是局部选择性。上级断路器短路保护动作值〔断路器为短延时（三段保护）或瞬时（二段保护）脱扣器整定值，熔断器为熔断体截断电流〕是选择性极限电流，在此值以上两级保护电器均可动作，在此值以下，下级保护动作，上级保护不动作。
        3.2时间选择性
        时间选择性是在电流选择性基础上提出的，通过为上级断路器增设一个固定的或可调的短路短延时系统，使得出现短路故障时上级断路器的脱扣时间大于下级断路器来避免越级跳闸，以达到全选择性保护目的。该方法采用电流、时间选择性相结合的原理，使上下级保护装置的电流/时间曲线不出现相交和重合现象，理论上能够实现全选择性保护的配合。但在短延时期间，配电线路及设备需承受短路电流产生的电动力、热效应和电磁干扰，当系统层级较多时，延时时间不断累加，故障时短路电流持续时间变长，将对整个配电系统造成更大的损害，不适用于配电层级较多的场合。
        3.3能量选择性
        能量选择性是利用下级断路器的限流作用限制短路电流产生的能量，使得其能够让下级断路器跳闸，而不足以使上级断路器脱扣。该技术的实现基于下级断路器具有对线路中短路能量反映灵敏的脱扣单元，通过断路器的限流能力和能量脱扣技术的结合，使得上下级断路器在原先无选择性的短路瞬动保护区内实现选择性保护。
        3.4新型全范围选择性协调保护
        新型全范围选择性是通过智能控制平台接收各支路汇报的信息，综合考虑故障支路、上级支路断路器的分断能力，决策出能够进行可靠动作的快速分断机构，并下达动作控制命令以实现选择性保护。新型全范围选择性保护系统架构如图4所示。该新型选择性保护机制注重低压配电系统不同层级间的相互协调，应用人工智能算法等新兴技术，将故障保护从局部选择性提升到全局选择性，保护范围从电源侧向终端侧延伸，其实现需解决以下关键技术：（1）短路故障早期检测技术。通过形态小波等算法在短路电流发展初期即可快速检测出故障，为后续短路电流预测、高速通信及快速分断赢得时间，为整个选择性保护奠定基础。（2）短路电流趋势预测技术。检测出故障后立即对短路电流进行预测，避免短路电流容量超过设备保护能力的情况发生，为中央控制平台选择断路器动作提供决策依据。（3）高速通信技术。该技术是实现信息交互的桥梁，确保通信协调过程的快速性与可靠性，才能在故障早期检测与预测的基础上实现全范围选择性保护。（4）短路电流快速分断技术。利用快速分断机构切断短路电流是选择性保护过程的最终执行环节。机构分断速度越快，对早期短路电流的抑制效果越明显，实现短路故障保护时间则越短。
        结语
        低压配电线路上下级保护开关的选择性要求，比较容易让人忽视，尤其是在微断大量使用的情况下，人们很容易盲目地认为上下级开关整定值有差异就实现了选择性，通过计算，我们发现，采用非选择性的微断，几乎不能实现选择性配合，只有短路点处的短路电流恰巧在一定的范围内才能实现，对于重要负荷，应计算其短路电流，依据厂家提供的选择性配合表，选取合适的保护开关。
        参考文献：
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