潘昭旭，王鑫，王凯，刘翘楚
国网山西电力公司吕梁供电公司，山西 吕梁033000
摘要: 随着电网的不断发展，配电网架构日益庞杂、产生的各类型数据也更加丰富，并由此产生了一些矛盾。一是整定配网保护定值所用的拓扑图与实际架构出入较大，公司拥有庞大的数据优势而大数据技术未得到充分利用；二是配网分支的保护定值多采用经验值，造成配网运行薄弱，无法满足人民高质量用电的要求。针对上述矛盾，本文结合吕梁市配网实际工况，利用大数据技术使配网拓扑图更加精益化，同时规范化配网定值的整定与管理，最终提高电网安全运行水平和供电服务质量。
关键词: 配电网；保护定值；一体化；大数据
Research on Protection setting Control of Integrated Distribution Network Based on Big Data
PAN Zhaoxu, WANG Xin, WANG Kai, LIU Qiaochu
(Luliang Power Supply Company of State Grid Shanxi Electric Power Company, Shanxi Lvliang 033000, China)
ABSTRACT: With the development of the power network, the structure of the distribution network is becoming more and more complex, and various types of dates generated are also more and more huge, which leads to some contradictions. Firstly, there is a big difference between the topological graph used for protection setting of the distribution network and the actual architecture; The company has a huge data advantage but the big data technology has not been fully utilized. Secondly, the protection setting calculation of the branch of distribution network mostly adopts the empirical value, which results in the weak operation of distribution network and fails to meet the requirements of high quality electricity consumption. In view of the above contradictions, combined with the working conditions of Luliang, big data technology is used to make the distribution network topology graph leaner; At the same time, the setting and management of the protection became normalized. Finally, the safe operation of power grids and the quality of power supply services have been improved
KEY WORDS: Power distribution network；Protection setting；Integration；
中图分类号：TM315
0引言
继电保护为电力系统的安全、稳定、可靠运行提供有力保障，而保护定值的管控则是继电保护的基础[1]。同时，社会发展对现有的定值管控提出了更多的挑战：电网架构尤其是配电网架构日益庞杂[2]，而目前的管理则更多的侧重于主网定值管控，在管控过程中简化了配网结构；同时，配电自动化系统、用电信息采集等系统以及统计年鉴、规划报告等文件都产生了大量的数据信息，却未能充分利用。另一方面，配网直接与居民及工业用电环节相关联，而配网定值整定以经验估算、经验值为主，且缺乏统一规范，这种滞后于配网发展速度与规模的管控现状，势必造成配网运行薄弱，无法满足用户在安全、优质、经济用电等方面的要求。
从现有研究成果中可以看出，大数据技术在电力系统中得到了初步的应用，但是在配电网中的应用范围很小，主要集中在电力用户行为分析[3]、减少停电提高运行效率[4]、负荷预测[5]、数据存储和查询 [6]等方面，忽视了在配网结构方面的应用与研究。在实际工作中，由于配网结构复杂、支路繁多、电网设备性能差异较大、负荷类型多样等因素，配网运行方式的改变频次要远高于主网，需要大数据技术研究不同时间维度、不同地理维度、不同运行状态、不同连接方式下的配网结构，为定值管控提供准确的依据。此外，在配网保护定值管控方面，按照配电线路长度分区间根据经验估算一个固定值予以整定的现状[7-8]，存在定值不够精准，缺乏灵活性的缺点，常常会造成配电网频繁发生故障而引起整条线路跳闸，且保护相关管理也比较混乱，均由各配网运维单位自行完成，缺乏统一规范与管理[9-10]。
因此，进行基于大数据的一体化配网定值管控研究，精益化配网拓扑，提高保护整定效率与准确性，符合公司工作方向和行业发展趋势，具有十分重要的理论意义和实际意义
1研究架构
1.1研究思路
（1）根据主网与配网的不同特点，将两者进行有机分离。
（2）利用大数据技术，分析不同时间维度、不同地理维度、不同运行状态、不同连接方式下的配网结构，结合常规配网参数，细化配网拓扑图。
（3）根据配电固有特点，结合主网整定要求，规范配网定值管控，使主网和配网的保护配合更高效。
（4）统筹考虑上述过程，制定相应的定值管理模式，在核对、保存、修改等方面进行改进。
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1.2大数据构建精益化配网拓扑
大数据指的是无法在一定时间或范围内利用常规的软件工具进行采集、管理和处理的数据集合[11]。
随着电网发展，其产生的数据已不再是以往简少的离线的纯数值，时间、地理、运行状态、连接方式等信息需要纳入考虑，并实时性要求更高，愈发呈现大量、高速、多样、低价值密度、数据真实可靠等特点，传统的数据处理方式已无法满足实际需求，而大数据技术能有效解决上述问题。结合配网固有的参数，构建精益化的拓扑图，实现对保护定值根据不同供电方式进行灵活、实时、准确地管控。
1.3吕梁市配网特点与定值管控
吕梁市位于山西省中部西侧，地处吕梁山脉中段，多山区少盆地，电网结构中中国电和地电并存，与其他地市相比具有独特的复杂性。同时，吕梁处于“北电南送”、“西电东送”的枢纽位置，用电负荷位居山西省第三，对吕梁电网提出了严峻挑战。目前吕梁配网网架已形成单线分段分支、相邻线路“手拉手”环网拓扑结构，形成了主干线闭环接线、开环运行方式的格局。
在配网定值管控过程中，将10kV线路接于变电站母线的开关即出线开关称为线路的第一级开关，该开关的保护称为第一级保护；10kV线路出线开关后的下一级分段开关或分支开关，称为第二级开关，该开关的保护称为第二级保护；10kV线路第二级开关后的下一级分段开关或分支开关，称为第三级开关，该开关的保护称为第三级保护，以此类推，其示意图如图2所示。
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配网多采用三段式电流保护，但具体的保护整定方法需要根据配网实际具体给出：如电压等级（110kV、35kV变电站的35kV、10kV、6kV出线等），线路性质（架空线路、电缆线路、混合线路），线路长度，有无分支，是否接有小电源、开关站、环网柜等情况。具体的技术方案另著文发表，现给出35kV变电站的10kV架空线路且第一级保护过流Ⅰ段投入情况下的各级保护整定示意图，如图3所示。
2系统分析
2.1一体化和可拓展性
建立市-县保护定值的纵向联系，两者互为表里，强化了保护一体化程度，并兼顾可拓展性，可与省级或更高级别的保护相互配合，逐步投入运行，逐步扩大，逐步升级，以适应保护管理的不断发展。
2.2实用性和可靠性
针对吕梁市的电网结构特点，配置具有实用性的保护装置及保护配合，充分满足吕梁电网的运行要求。已于相关厂家达成合作，所有产品满足《电力二次系统安全防护规定》(国家电力监管委员会5号令)的各方面规范，并执行《全国电力二次系统安全防护总体框架》。
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2.3效益性
与现有技术相比，该研究为主网定值计算过程减负，提高工作效率。规范了配电网的定值管控，提高了配网可靠性、经济性和服务质量。强化保护的“纵向”联系，丰富了现有的定值管控流程。对配网定值实现科学管理，便于核对和后续查看。研究成果可从跳闸率、负荷损失、故障处置时间（停电时间）、投诉率等量化指标中直观体现。
3 结语
针对吕梁电网中大数据技术应用不充分、现有管控的过程中配网拓扑简化、配网保护定值管控滞后的现状，开展基于大数据的一体化配网定值管控研究，以大数据技术为支撑，以配网拓扑精益化为基础，以规范配电网保护定值管控为目的，为主网定值计算减负，为配网定值管控增效，实现电网可靠性、经济性、社会性的综合提高。
4 参考文献
[1] 贺家李. 电力系统继电保护原理[M]. 中国电力出版社, 2004.
[2] 范明天. 中国配电网发展战略相关问题研究[C]// 中国电机工程学会年会. 中国电机工程学会, 2008.
[3] 沈玉玲, 吕燕, 陈瑞峰. 基于大数据技术的电力用户行为分析及应用现状[J]. 电气自动化, 2016, 38(3):50-52.
[4] 白浩, 袁智勇, 梁朔,等. 基于大数据处理的配网运行效率关联性分析[J]. 电力系统保护与控制, 2020, v.48;No.552(06):67-73.
[5] 闫群民, 邱绎同, 杨浩,等. 基于大数据的电力系统短期负荷预测[J]. 电工技术, 2020, 000(005):16-18.
[6] 王林童, 赵腾, 张焰,等. 配用电大数据多源集成及存储优化方法[J]. 高电压技术, 2018, 044(004):1131-1139.
[7] 苏艳飞. 配网保护定值整定计算管理系统的研究[D]. 2018.
[8] 李乃永, 梁军, 赵义术,等. 考虑分布式电源随机性的配电网保护方案[J]. 电力系统自动化, 2011.
[9]申丹伟. 主动配电系统线路保护控制方案研究[D]. 2015.
[10] Gers J M . 配电网保护[M]. 机械工业出版社, 2015
[11] 大数据（IT行业术语）[EB/OL]．()[2021-03-05]．https://baike.baidu.com/item/%E5%A4%A7%E6%95%B0%E6%8D%AE/1356941?fr=aladdin。
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作者简介：
潘昭旭(1993)，男，硕士研究生，助理工程师，主要研究方向为电力系统及其自动化、继电保护管理。