李中建 劉杰 趙乾生

摘 要：近年來(lái)，城市用電量逐漸增加，人們更加注重電力的質(zhì)量及供電過(guò)程中耗損的情況。現(xiàn)在電力輸送系統(tǒng)中配電網(wǎng)越來(lái)越智能化，隨著這個(gè)趨勢(shì)的發(fā)展，對(duì)繼電保護(hù)電路的要求也就提高了。城市配電網(wǎng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，將繼電自動(dòng)保護(hù)裝置設(shè)計(jì)安裝在了電力線路和設(shè)備中，繼電保護(hù)裝置的安裝有效地提高了人們對(duì)配電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中的異常和系統(tǒng)故障的反應(yīng)速度，保證智能配電網(wǎng)能夠安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：智能配電網(wǎng)；繼電保護(hù)；供電線路

1 繼電保護(hù)在配電網(wǎng)中的設(shè)計(jì)

1.1 常用的配電網(wǎng)繼電保護(hù)

1.1.1 短路保護(hù)。根據(jù)科學(xué)原理，若供電線路發(fā)生短路，負(fù)荷電流的值要比故障電流小，很容易就能檢查出來(lái)，平常所用的過(guò)流保護(hù)，一般是限定時(shí)間的相電流，通過(guò)延遲時(shí)間的辦法使母線、饋線、變壓器互相配合。使用這種方法，不僅可以檢測(cè)短路故障，還可以測(cè)量電流故障和電壓故障。

1.1.2 接地保護(hù)。配電網(wǎng)出現(xiàn)的問(wèn)題，有很大一部分是因?yàn)榻拥毓收显蛞鸬模捎诮拥毓收峡赡芤l(fā)一系列連鎖反應(yīng)，造成其他方面的故障。因?yàn)闀?huì)存在很大的接地電阻，所以在進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，應(yīng)該用專業(yè)的接地保護(hù)。接地保護(hù)不用檢測(cè)沒(méi)有異常情況的相電流，因?yàn)檫@個(gè)數(shù)值是確定的，所以負(fù)荷電流的影響也可以忽略不計(jì)，這就會(huì)使靈敏度有所改善。根據(jù)不同的科學(xué)原理，或許要進(jìn)行檢測(cè)的量很小，這就會(huì)不容易檢測(cè)到信號(hào)。如果出現(xiàn)接地故障的接地系統(tǒng)的出電阻比較小的時(shí)候，可以用電流-時(shí)間繼電器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)；若出現(xiàn)的是高阻故障，可以使用的檢測(cè)手段有距離、零序量、中性點(diǎn)電壓、反時(shí)限等。因?yàn)楣ぷ魅藛T使用的是延時(shí)保護(hù)，這就可以有效地減少瞬時(shí)性接地故障中可能會(huì)發(fā)生的分段饋線開(kāi)關(guān)概率。

1.2 配電網(wǎng)繼電保護(hù)自動(dòng)裝置

1.2.1 綜合測(cè)控裝置。改革開(kāi)放以來(lái)我國(guó)微電子技術(shù)快速發(fā)展，這就使外圍器件和CPU的性能更優(yōu)良，而且價(jià)格更合理。在進(jìn)行計(jì)算功能的時(shí)候，CPU起到關(guān)鍵的作用，它不僅能夠完成繼電保護(hù)動(dòng)作，還可以保留一定的使用能力，將其用來(lái)處理相關(guān)的其它動(dòng)作，進(jìn)而形成多功能的裝置，其功能包含控制、測(cè)量、通訊、保護(hù)等。使用這種裝置，有效地促進(jìn)了繼電保護(hù)功能的發(fā)展，為我國(guó)智能配電網(wǎng)保護(hù)方法的創(chuàng)新、發(fā)展提供了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。同樣，這種情況也會(huì)反作用于裝置的生產(chǎn)企業(yè)，促使其提高產(chǎn)品質(zhì)量和工藝水平。例如，若繼電保護(hù)自動(dòng)裝置需要比較大的溫度范圍及適宜的干擾水平，那么就要加強(qiáng)其互檢和自檢的能力。現(xiàn)在，城市中正在進(jìn)行建設(shè)的智能配電系統(tǒng)中的配電站和開(kāi)閉所，都會(huì)在其周圍安裝低中壓開(kāi)關(guān)裝置，使其和通信技術(shù)結(jié)合起來(lái)，就可以形成自動(dòng)化的系統(tǒng)。

1.2.2 配電開(kāi)關(guān)和10kV以上開(kāi)關(guān)智能化。在城市配電系統(tǒng)里，所使用的繼電保護(hù)自動(dòng)裝置，由原有的手動(dòng)操作的配電開(kāi)關(guān)及柱上開(kāi)關(guān)組成，僅僅是在其中安裝了微機(jī)保護(hù)裝置，就發(fā)生了全新的變化?，F(xiàn)在被推廣的柱上裝置分為兩種：第一種是柱上開(kāi)關(guān)和FTU組合在一起，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化；第二種是柱上開(kāi)關(guān)和FTU分離，使其單獨(dú)工作。

1.3 就地化繼電保護(hù)自動(dòng)裝置

就地化繼電保護(hù)自動(dòng)裝置有很多優(yōu)點(diǎn)，其不僅可以有效地簡(jiǎn)化接線步驟，還可以實(shí)現(xiàn)可靠的操作。集控中心通過(guò)通信手段和就地裝置聯(lián)系，這種方法能夠有效的減小集控中心的接線復(fù)雜性以及空間受限的壓力。近年來(lái)，設(shè)計(jì)電路技術(shù)和電子器件制造的整體水平有了顯著的提高，若再面對(duì)情況復(fù)雜且惡劣的戶外環(huán)境，硬件裝置也可以很容易的達(dá)到建設(shè)的要求?？梢钥吹剑覈?guó)繼電保護(hù)自動(dòng)裝置就地化的發(fā)展趨勢(shì)是電壓等級(jí)較高的領(lǐng)域。之所以讓繼電保護(hù)自動(dòng)裝置在戶外使用，是因?yàn)檫@樣做可以有效的簡(jiǎn)化主控制室、減少不必要的電纜連接。

2 配電網(wǎng)中的自適應(yīng)繼電保護(hù)探究

2.1 自適應(yīng)保護(hù)電流

2.1.1 自適應(yīng)電流速斷保護(hù)。和以前所使用電流速斷的保護(hù)方法不一樣，自適應(yīng)電流速斷的保護(hù)定值是可以發(fā)生變化的，它受到運(yùn)行方式及系統(tǒng)短路類型的影響。因?yàn)榭梢詸z測(cè)保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源間的阻抗和故障類型，所以可以算出整定值，然后根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，讓其始終在最好的狀態(tài)工作，提高它的安全性。

2.1.2 自適應(yīng)過(guò)電流保護(hù)。以前所指的過(guò)電流保護(hù)，是根據(jù)線路上最大負(fù)荷電流經(jīng)過(guò)后進(jìn)行斷定的，而且受到返回系數(shù)和自啟動(dòng)系數(shù)的影響，會(huì)明顯的降低其保護(hù)靈敏度。而自適應(yīng)過(guò)電流保護(hù)，因?yàn)樗亩ㄖ岛吞匦允歉鶕?jù)實(shí)際運(yùn)行方式和負(fù)荷電流得來(lái)的，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，這就極大地提升了保護(hù)靈敏度。

2.2 自適應(yīng)保護(hù)電動(dòng)機(jī)

2.2.1 啟動(dòng)判據(jù)。推導(dǎo)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)判據(jù)不是一件難事：第一步是電流經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)；第二步是電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，電流升至6-8倍的額定電流；第三步是電流逐漸下降，并且降到額定電流或低于額定電流。若電動(dòng)機(jī)發(fā)生短路故障，其應(yīng)該具有前半部分啟動(dòng)的特點(diǎn)；若電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行，則不應(yīng)該有明顯的下降或上升的表現(xiàn)，這時(shí)三個(gè)判據(jù)條件就不會(huì)成立，通過(guò)這樣的思維方法，還可以測(cè)量電動(dòng)機(jī)每次啟動(dòng)時(shí)的最大啟動(dòng)電流和啟動(dòng)時(shí)間。自適應(yīng)判據(jù)成功的使用在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)工作中，為科學(xué)設(shè)置對(duì)應(yīng)的定值及安排電動(dòng)機(jī)的自適應(yīng)保護(hù)的自動(dòng)投入，提供了很好的前提條件。運(yùn)用自適應(yīng)啟動(dòng)判據(jù)的經(jīng)驗(yàn)，可以有效地掌握電動(dòng)機(jī)是否已經(jīng)完成啟動(dòng)并進(jìn)入良好的工作狀態(tài)；如果發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)還在啟動(dòng)過(guò)程中，就要決定是確定退出還是進(jìn)行投入部分保護(hù)模式，把整定值調(diào)整到其所適用的情況，這種方式，能夠有效地提高保護(hù)靈敏度，迅速地發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)地進(jìn)行處理，最大程度地減少電動(dòng)機(jī)故障對(duì)整個(gè)系統(tǒng)和機(jī)器本身造成損害的程度。

2.2.2 保護(hù)兩段式定時(shí)限過(guò)電流。保護(hù)兩段式定時(shí)限過(guò)電流有速斷保護(hù)和電流過(guò)流保護(hù)兩種情況。第一段所使用的保護(hù)動(dòng)作是電流速斷，這可以避免電動(dòng)機(jī)發(fā)生短路；第二段的保護(hù)動(dòng)作是過(guò)流保護(hù)，通常這個(gè)保護(hù)動(dòng)作是作為應(yīng)急用的，防止電動(dòng)機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)的情況。在啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的時(shí)候，第二段定時(shí)限過(guò)流保護(hù)會(huì)不發(fā)生作用，防止再啟動(dòng)的過(guò)程中有誤動(dòng)的情形，啟動(dòng)結(jié)束后它才會(huì)投入工作。

2.2.3 保護(hù)啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。對(duì)于當(dāng)前狀態(tài)是否為啟動(dòng)過(guò)程，自適應(yīng)保護(hù)可以自動(dòng)識(shí)別當(dāng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)是不是處在啟動(dòng)的過(guò)程中，若是發(fā)現(xiàn)其處在啟動(dòng)過(guò)程中，如果啟動(dòng)時(shí)間達(dá)到了整定值，然而整定值電流卻比電動(dòng)機(jī)的相電流小的時(shí)候，就會(huì)做出跳閘的保護(hù)動(dòng)作。而這個(gè)保護(hù)動(dòng)作在電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生影響。

2.2.4 保護(hù)正序過(guò)流的反時(shí)限。當(dāng)電動(dòng)機(jī)再啟動(dòng)的時(shí)候，反時(shí)限過(guò)流定值要比整定電流的高好幾倍，這樣可以有效地避開(kāi)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流；當(dāng)結(jié)束電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候，定值保護(hù)會(huì)恢復(fù)到正常情況。

3 結(jié)束語(yǔ)

改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，電力系統(tǒng)正經(jīng)歷著快速的發(fā)展時(shí)期，新技術(shù)、新理念不斷的被引進(jìn)到配電網(wǎng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，信息技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的引進(jìn)，為我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)的快速發(fā)展奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)?？梢灶A(yù)測(cè)到，繼電保護(hù)技術(shù)將會(huì)向著測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通信保護(hù)一體化的方向發(fā)展，其主要特點(diǎn)就是智能化、網(wǎng)絡(luò)化和計(jì)算機(jī)化。大型計(jì)算系統(tǒng)的運(yùn)用，明顯的提高了繼電保護(hù)裝置在靈敏性、可靠性、選擇性及快速性等方面的性能。經(jīng)過(guò)眾多技術(shù)人員辛勤的努力，我國(guó)智能配電網(wǎng)中的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)一定會(huì)取得更大的成就！

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