DQZHAN技術(shù)訊：繼電保護(hù)配合提高配電自動(dòng)化故障處理性能
據(jù)統(tǒng)計(jì)，超過(guò)85%的故障停電是配電網(wǎng)故障造成的，隨著配電自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，采用自動(dòng)化手段進(jìn)行故障快速處理，對(duì)于提高供電可靠性已經(jīng)發(fā)揮了重要作用。
配電自動(dòng)化系統(tǒng)一般采用集中智能，在收集由配電自動(dòng)化終端設(shè)備上報(bào)的故障信息的基礎(chǔ)上，采用故障定位規(guī)則進(jìn)行故障定位和隔離，然后進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，*大限度地恢復(fù)健全區(qū)域供電。但是一般都會(huì)引起健全區(qū)域的短暫停電，即使故障僅僅發(fā)生在輻射狀分支或用戶側(cè)也是如此。
根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司已經(jīng)建成的城市配電自動(dòng)化系統(tǒng)故障處理記錄統(tǒng)計(jì)，超過(guò)80%的故障發(fā)生在分支線或用戶側(cè)的架空部分，并且以兩相相間短路居多。主干線大多已經(jīng)電纜化或采用絕緣導(dǎo)線，故障率較低，故障的主要原因是外力破壞。
繼電保護(hù)配合能夠迅速切除故障，恢復(fù)健全部分供電而不造成短暫停電，但是由于城市配電網(wǎng)級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)數(shù)較多、供電半徑較短而沿線短路電流差別不大、運(yùn)行方式多變等特點(diǎn)，配電網(wǎng)繼電保護(hù)配合很困難。
本文結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，深入分析多級(jí)級(jí)差配合的配電網(wǎng)繼電保護(hù)的可行性和適應(yīng)范圍，討論不具備多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合條件時(shí)的處理和分布式電源接入帶來(lái)的影響，論證采用繼電保護(hù)配合提高配電自動(dòng)化故障處理性能的觀點(diǎn)。
配電網(wǎng)多級(jí)保護(hù)配合的可行性
對(duì)于供電半徑較長(zhǎng)、分段數(shù)較少的開(kāi)環(huán)運(yùn)行農(nóng)村配電線路，在線路發(fā)生故障時(shí)，故障位置上游各個(gè)分段開(kāi)關(guān)處的短路電流水平差異比較明顯時(shí)，可以采取電流定值與延時(shí)級(jí)差配合的方式(如3段式過(guò)流保護(hù)或反時(shí)限過(guò)流保護(hù))實(shí)現(xiàn)多級(jí)保護(hù)配合，有選擇性地快速切除故障。
對(duì)于供電半徑較短的開(kāi)環(huán)運(yùn)行城市配電線路或分段數(shù)較多的開(kāi)環(huán)運(yùn)行農(nóng)村配電線路，在線路發(fā)生故障時(shí)，故障位置上游各個(gè)分段開(kāi)關(guān)處的短路電流水平往往差異比較小，無(wú)法針對(duì)不同的開(kāi)關(guān)設(shè)置不同的電流定值，此時(shí)僅能依靠保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間級(jí)差配合實(shí)現(xiàn)故障有選擇性的切除。
多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合是指：通過(guò)對(duì)變電站10 kV出線斷路器和 10 kV饋線開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)設(shè)置不同的動(dòng)作延時(shí)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)配合。
(1) 變電站出線斷路器不裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的情形
在線路短路不會(huì)造成發(fā)電廠廠用母線或重要用戶母線電壓低于額定電壓的60%、線路導(dǎo)線截面較大允許帶時(shí)限切除短路、并且過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限不大于0.5~0.7 s的情形，可不裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，而采用延時(shí)電流速斷保護(hù)或過(guò)電流保護(hù)，從而為多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合提供了條件。
(2) 變電站出線斷路器裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的情形
瞬時(shí)速斷保護(hù)定值一般按躲過(guò)線路末端*大三相短路電流和勵(lì)磁涌流整定，可靠系數(shù)一般大于1.3。而在配電網(wǎng)上發(fā)生的相間短路故障中，絕大部分是兩相相間短路故障。
因此，瞬時(shí)速斷保護(hù)不能保護(hù)饋線全長(zhǎng)，其保護(hù)范圍一般僅僅局限在相距母線較近的饋線段，定義變電站出線斷路器瞬時(shí)電流速斷保護(hù)范圍的臨界點(diǎn)為lC，饋線以lC 為界分為兩個(gè)部分：上游部分不具備多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合的條件;下游部分發(fā)生兩相相間短路故障時(shí)(末端甚至三相相間短路故障時(shí))，將不引起變電站出線斷路器的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作，而只是啟動(dòng)其延時(shí)電流速斷保護(hù)或過(guò)電流保護(hù)，從而具備了多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合的條件。
具備多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合條件的區(qū)域示意圖
由于10 kV饋線都從主變電站供出，一般情況下一條饋線的供電范圍大致呈扇形，越向下游分支越多，因此對(duì)于變電站出線斷路器裝設(shè)了瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的饋線，其具備多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合條件的區(qū)域恰好落于分支比較多的范圍，對(duì)于實(shí)施即將描述的變電站出線開(kāi)關(guān)-分支開(kāi)關(guān)-次分支開(kāi)關(guān)(或用戶開(kāi)關(guān))的多級(jí)級(jí)差配合非常有利。
(3) 時(shí)間級(jí)差的整定
對(duì)于不裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的情形，可以在整條饋線上進(jìn)行多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合，對(duì)于裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的情形，可以在lC 下游部分的分支或用戶開(kāi)關(guān)與變電站出線開(kāi)關(guān)之間進(jìn)行多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合。
變電站出線斷路器過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間一般設(shè)置為0.5~0.7 s?？紤]*不利的情況，為了不影響上級(jí)保護(hù)的整定值，需要在此時(shí)間內(nèi)安排多級(jí)級(jí)差保護(hù)的延時(shí)配合。
對(duì)于饋線斷路器使用彈簧儲(chǔ)能操動(dòng)機(jī)構(gòu)的情形，其分閘時(shí)間一般為60~80 ms，采用全波傅氏算法故障檢測(cè)的保護(hù)出口時(shí)間在30 ms左右，繼電器驅(qū)動(dòng)時(shí)間一般為5 ms左右，考慮一定的時(shí)間裕度，延時(shí)時(shí)間級(jí)差Dtjc可以設(shè)置為250~300 ms，從而實(shí)現(xiàn)兩級(jí)級(jí)差保護(hù)配合。
對(duì)于饋線斷路器使用永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)的情形，其分閘時(shí)間可以做到20 ms左右。采用全波傅氏算法故障檢測(cè)的保護(hù)出口時(shí)間在30 ms左右(采用半波傅氏算法更快，但是不提倡，因其不能濾除偶次諧波)，若采用IGBT驅(qū)動(dòng)，則時(shí)間可忽略不計(jì)，若仍采用繼電器驅(qū)動(dòng)則一般在5 ms左右，考慮一定的時(shí)間裕度，延時(shí)時(shí)間級(jí)差Dtjc 可以設(shè)置為200 ms，從而實(shí)現(xiàn)三級(jí)級(jí)差保護(hù)配合。
在系統(tǒng)的抗短路電流承受能力較強(qiáng)的情況下，可適當(dāng)延長(zhǎng)變電站變壓器低壓側(cè)開(kāi)關(guān)的過(guò)流保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間，以便提高多級(jí)級(jí)差配合的可靠性。
由于要求變壓器、斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、線路以及電流互感器的熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí)間為2 s，因此所建議的多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合方案并沒(méi)有對(duì)這些設(shè)備的熱穩(wěn)定造成影響。
多級(jí)級(jí)差保護(hù)的配置原則
1) 兩級(jí)級(jí)差保護(hù)的配置原則
(1) 主干饋線開(kāi)關(guān)全部采用負(fù)荷開(kāi)關(guān);
(2) 用戶(或次分支)開(kāi)關(guān)或分支開(kāi)關(guān)采用斷路器;
(3) 變電站出線開(kāi)關(guān)根據(jù)需要決定是否裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，其過(guò)電流保護(hù)的延時(shí)時(shí)間設(shè)置為一個(gè)時(shí)間級(jí)差Dtjc ;
(4) 具備多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合條件的區(qū)域(對(duì)于不裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的饋線為其整條饋線，對(duì)于裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的饋線為其lC 下游部分的區(qū)域)的用戶(或次分支)斷路器或分支斷路器保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間設(shè)定為0 s，電流定值按照躲開(kāi)下游*大負(fù)荷以及勵(lì)磁涌流設(shè)置。
采用上述兩級(jí)級(jí)差保護(hù)配置后具有下列優(yōu)點(diǎn)：
(1) 分支或用戶(或次分支)故障發(fā)生后，相應(yīng)分支或用戶(或次分支)開(kāi)關(guān)首先跳閘，而變電站出線開(kāi)關(guān)不跳閘，因此不會(huì)造成全線停電，有助于減少故障后導(dǎo)致停電的用戶數(shù)。
(2) 不會(huì)發(fā)生開(kāi)關(guān)多級(jí)跳閘或越級(jí)跳閘的現(xiàn)象，因此故障處理過(guò)程簡(jiǎn)單，操作的開(kāi)關(guān)數(shù)少，瞬時(shí)性故障恢復(fù)時(shí)間短。
(3) 主干線采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)相比全斷路器方式降低了造價(jià)。
2) 三級(jí)級(jí)差保護(hù)的配置原則
采用三級(jí)級(jí)差保護(hù)的典型配置為：變電站10 kV出線開(kāi)關(guān)、具備多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合條件區(qū)域的饋線分支開(kāi)關(guān)與用戶(或次分支)開(kāi)關(guān)形成三級(jí)級(jí)差保護(hù)，其中用戶(或次分支)開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間設(shè)定為0 s，電流定值按照躲開(kāi)下游*大負(fù)荷以及勵(lì)磁涌流設(shè)置;饋線分支開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作延時(shí)時(shí)間設(shè)定為Dtjc ，電流定值按照躲開(kāi)下游*大負(fù)荷以及勵(lì)磁涌流設(shè)置;變電站出線開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間設(shè)定為2Dtjc 。
與繼電保護(hù)配合的配電網(wǎng)故障處理
不發(fā)生越級(jí)跳閘時(shí)的故障處理
對(duì)于不裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的饋線，分支線或次分支(或用戶)發(fā)生故障時(shí)，將由繼電保護(hù)直接快速將故障隔離在*小范圍從而完成故障處理;對(duì)于裝設(shè)了瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的饋線，在lC 下游部分發(fā)生兩相相間短路時(shí)一般也不會(huì)發(fā)生越級(jí)跳閘，也由繼電保護(hù)直接快速將故障隔離在*小范圍從而完成故障處理。
但是如果故障發(fā)生在主干線，主干線不配置保護(hù)(因主干線故障率遠(yuǎn)比分支線低)，因此會(huì)引起變電站出線斷路器保護(hù)動(dòng)作跳閘，需要由配電自動(dòng)化系統(tǒng)根據(jù)收到的故障信息判斷出故障區(qū)域，通過(guò)遙控相應(yīng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作完成故障區(qū)域的隔離并恢復(fù)對(duì)健全區(qū)域的供電。
發(fā)生越級(jí)跳閘時(shí)的故障處理
對(duì)于裝設(shè)了瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的饋線，若在lC 上游發(fā)生相間短路故障或在lC 下游部分發(fā)生三相相間短路故障，則可能導(dǎo)致變電站出線斷路器瞬時(shí)電流速斷保護(hù)和分支(或用戶)開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)同時(shí)動(dòng)作，引起越級(jí)跳閘，下面分析其影響并論述相應(yīng)的故障處理策略。
(1) 兩級(jí)級(jí)差配合的情形
用戶開(kāi)關(guān)或分支開(kāi)關(guān)下游發(fā)生三相相間短路故障后，對(duì)于按照上節(jié)兩級(jí)級(jí)差保護(hù)的配置原則進(jìn)行配置的情形，由于用戶(或次分支)開(kāi)關(guān)或分支開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)不帶延時(shí)，其故障檢測(cè)時(shí)間和中間繼電器驅(qū)動(dòng)時(shí)間大約30 ms;而變電站出線斷路器即使裝設(shè)了瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，其故障檢測(cè)時(shí)間和中間繼電器驅(qū)動(dòng)時(shí)間大約30 ms，斷路器動(dòng)作時(shí)間大約20~80 ms(與操作機(jī)構(gòu)類型有關(guān))。因此，在變電站出線斷路器完成分閘切除故障電流之前，用戶(或次分支)開(kāi)關(guān)或分支開(kāi)關(guān)的中間繼電器已經(jīng)出口，該開(kāi)關(guān)必然會(huì)分閘。
綜上所述，對(duì)于裝設(shè)了瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的饋線，在兩級(jí)級(jí)差配合的情形，用戶(或次分支)開(kāi)關(guān)或分支開(kāi)關(guān)下游發(fā)生三相相間短路故障后，可能導(dǎo)致變電站出線斷路器和用戶(或次分支)開(kāi)關(guān)或分支開(kāi)關(guān)均分閘的結(jié)果。
對(duì)于架空饋線或電纜架空混合饋線，變電站出線斷路器可以配置自動(dòng)重合閘功能，由于故障已經(jīng)被用戶(或次分支)開(kāi)關(guān)或分支開(kāi)關(guān)隔離，變電站出線斷路器一次快速重合就可恢復(fù)健全區(qū)域供電。
對(duì)于全電纜饋線，變電站出線斷路器不宜配置自動(dòng)重合閘功能，需要由配電自動(dòng)化系統(tǒng)根據(jù)收到的故障信息判斷出故障位于用戶(或次分支)開(kāi)關(guān)或分支開(kāi)關(guān)下游，且已經(jīng)被用戶(或次分支)開(kāi)關(guān)或分支開(kāi)關(guān)隔離，通過(guò)遙控變電站出線斷路器合閘恢復(fù)健全區(qū)域供電。
(2) 三級(jí)級(jí)差配合的情形
1) 三級(jí)級(jí)差配合的*下游開(kāi)關(guān)的下游發(fā)生相間短路故障的情形三級(jí)級(jí)差配合的*下游開(kāi)關(guān)的下游發(fā)生三相相間短路故障后，對(duì)于按照三級(jí)級(jí)差保護(hù)的配置原則進(jìn)行配置的情形，由于*下游開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)不帶延時(shí)，其故障檢測(cè)時(shí)間和中間繼電器驅(qū)動(dòng)時(shí)間大約30 ms;而變電站出線斷路器即使裝設(shè)了瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，其故障檢測(cè)時(shí)間和中間繼電器驅(qū)動(dòng)時(shí)間大約30 ms，斷路器動(dòng)作時(shí)間大約20~80 ms (與操作機(jī)構(gòu)類型有關(guān))。因此，在變電站出線斷路器完成分閘切除故障電流之前，*下游開(kāi)關(guān)的中間繼電器已經(jīng)出口，該開(kāi)關(guān)必然會(huì)分閘。
但是，三級(jí)級(jí)差配合的中間開(kāi)關(guān)由于過(guò)流保護(hù)的延時(shí)時(shí)間一般大于變電站出線斷路器的故障檢測(cè)時(shí)間、中間繼電器驅(qū)動(dòng)時(shí)間和斷路器動(dòng)作時(shí)間之和，因此在變電站出線斷路器完成分閘切除故障電流后該開(kāi)關(guān)的保護(hù)將返回，該開(kāi)關(guān)必然不會(huì)分閘。
綜上所述，對(duì)于裝設(shè)了瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的饋線，在三級(jí)級(jí)差配合的情形下，三級(jí)級(jí)差配合的*下游開(kāi)關(guān)的下游發(fā)生三相相間短路故障后，可能導(dǎo)致變電站出線斷路器和*下游開(kāi)關(guān)均分閘，但是中間開(kāi)關(guān)不分閘的結(jié)果。
對(duì)于架空饋線或電纜架空混合饋線，變電站出線斷路器配置自動(dòng)重合閘功能，由于故障已經(jīng)被三級(jí)級(jí)差配合的*下游開(kāi)關(guān)隔離，變電站出線斷路器一次快速重合就可以恢復(fù)健全區(qū)域供電。
對(duì)于全電纜饋線，變電站出線斷路器不宜配置自動(dòng)重合閘功能，但是配電自動(dòng)化系統(tǒng)主站的集中智能故障處理模塊可以根據(jù)收到的故障信息判斷出故障位于三級(jí)級(jí)差配合的*下游開(kāi)關(guān)下游，且已經(jīng)被用戶開(kāi)關(guān)或分支開(kāi)關(guān)隔離，可通過(guò)遙控變電站出線斷路器合閘恢復(fù)健全區(qū)域供電。
2) 三級(jí)級(jí)差配合的中間開(kāi)關(guān)與*下游開(kāi)關(guān)之間發(fā)生相間短路故障的情形
三級(jí)級(jí)差配合的中間開(kāi)關(guān)與*下游開(kāi)關(guān)之間發(fā)生相間短路故障后，對(duì)于按照三級(jí)級(jí)差保護(hù)的配置原則進(jìn)行配置的情形，由于三級(jí)級(jí)差配合的中間開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)延時(shí)時(shí)間一般大于變電站出線斷路器的故障檢測(cè)時(shí)間、中間繼電器驅(qū)動(dòng)時(shí)間和斷路器動(dòng)作時(shí)間之和，因此在變電站出線斷路器完成分閘切除故障電流后該開(kāi)關(guān)的保護(hù)將返回，該開(kāi)關(guān)必然不會(huì)分閘。
綜上所述，對(duì)于裝設(shè)了瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的饋線，在三級(jí)級(jí)差配合的情形下，三級(jí)級(jí)差配合的中間開(kāi)關(guān)與*下游開(kāi)關(guān)之間發(fā)生三相相間短路故障后，可能會(huì)導(dǎo)致變電站出線斷路器分閘，但是三級(jí)級(jí)差配合的中間開(kāi)關(guān)不分閘的結(jié)果。
對(duì)于架空饋線或電纜架空混合饋線，變電站出線斷路器一般會(huì)配置自動(dòng)重合閘功能，由于三級(jí)級(jí)差配合的中間開(kāi)關(guān)未分閘，對(duì)于長(zhǎng)久故障的情形，變電站出線斷路器的重合閘將失敗。對(duì)于全電纜饋線，變電站出線斷路器一般不會(huì)配置自動(dòng)重合閘功能。因此，無(wú)論架空饋線、電纜架空混合饋線還是全電纜饋線，都需要依靠配電自動(dòng)化系統(tǒng)主站的集中智能故障處理模塊根據(jù)收到的故障信息判斷出故障位置，并通過(guò)遙控相應(yīng)開(kāi)關(guān)分閘隔離故障區(qū)域，遙控變電站出線斷路器合閘恢復(fù)健全區(qū)域供電。
分布式電源接入的影響
(1) 對(duì)不裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)饋線的影響
對(duì)于不裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的饋線，其多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合比較簡(jiǎn)單，就是通過(guò)變電站出線開(kāi)關(guān)和分支或用戶開(kāi)關(guān)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。此時(shí)分布式電源若是從該饋線所在母線上的相鄰饋線接入，則當(dāng)在該饋線上發(fā)生故障時(shí)，分布式電源提供的助增電流將有助于提高過(guò)電流保護(hù)的靈敏度，對(duì)保護(hù)動(dòng)作是有利的;若分布式電源是接入到本饋線上的，則對(duì)于分布式電源下游的開(kāi)關(guān)的過(guò)電流保護(hù)，分布式電源提供的助增電流仍然有利于其保護(hù)動(dòng)作;只是當(dāng)分布式電源下游發(fā)生故障時(shí)，流過(guò)其上游開(kāi)關(guān)的短路電流相對(duì)于分布式電源接入以前會(huì)有所減小，但是由于過(guò)電流保護(hù)的靈敏度一般較高，再加上分布式電源容量一般較小，尤其是逆變器并網(wǎng)型分布式電源提供的短路電流很小，一般不會(huì)導(dǎo)致分布式電源上游的開(kāi)關(guān)過(guò)電流保護(hù)拒動(dòng)。
因此對(duì)于不裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的饋線，分布式電源的接入一般不會(huì)破壞其多級(jí)級(jí)差保護(hù)的配合關(guān)系。
(2) 對(duì)裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)饋線的影響
對(duì)于裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的饋線，若分布式電源是從該饋線所在母線上的相鄰饋線接入，則當(dāng)在該饋線上發(fā)生故障時(shí)，分布式電源提供的助增電流將擴(kuò)大變電站出線開(kāi)關(guān)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍，使得其動(dòng)作區(qū)進(jìn)入到按照分布式電源接入以前的條件計(jì)算得出的lC 的下游部分，從而會(huì)增加越級(jí)跳閘的可能。
而若分布式電源是接入到本饋線上的，其對(duì)于瞬時(shí)電流速斷保護(hù)則沒(méi)有這種影響，并且若是當(dāng)分布式電源下游發(fā)生故障時(shí)，流過(guò)變電站出線開(kāi)關(guān)的短路電流會(huì)減小，瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的范圍會(huì)縮小，這對(duì)于確保在變電站出線開(kāi)關(guān)和lC的下游部分的開(kāi)關(guān)間的多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合是有利的。
另外，無(wú)論是否裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的饋線，在接入到本饋線上的分布式電源提供的短路電流較大時(shí)，反向電流都有可能導(dǎo)致分支或用戶開(kāi)關(guān)處未裝設(shè)方向元件的過(guò)流保護(hù)在反方向故障時(shí)誤動(dòng)，破壞多級(jí)級(jí)差保護(hù)的配合關(guān)系，因此需要在必要的情況下配置方向元件。但是，對(duì)于分布式電源提供的短路電流水平較低(比如光伏等通過(guò)逆變器并網(wǎng)型分布式電源)時(shí)，這方面的影響不大，必要時(shí)適當(dāng)調(diào)整過(guò)流保護(hù)定值就可以適應(yīng)而不必加裝方向元件。
(3) 對(duì)自動(dòng)重合閘的影響
根據(jù)Q/GDW480-2010《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》規(guī)定，非有意識(shí)孤島的分布式電源必須在饋線故障后2 s內(nèi)從電網(wǎng)脫離。因此，對(duì)于下游接有分布式電源的開(kāi)關(guān)，其自動(dòng)重合閘的延時(shí)時(shí)間應(yīng)大于2 s。
實(shí)例
下圖所示為一個(gè)典型的架空配電網(wǎng)，矩形框代表變電站出線開(kāi)關(guān)，方塊代表斷路器，圓圈代表負(fù)荷開(kāi)關(guān)?？招拇矸珠l，實(shí)心代表合閘。
變電站出線開(kāi)關(guān)S1和具備多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合條件的區(qū)域的分支開(kāi)關(guān)和用戶開(kāi)關(guān)之間實(shí)現(xiàn)了三級(jí)級(jí)差保護(hù)配合，其中變電站出線斷路器配置瞬時(shí)電流速斷保護(hù)、過(guò)流保護(hù)以及自動(dòng)重合閘功能，過(guò)流保護(hù)延時(shí)時(shí)間為2Dtjc ;大方塊代表的斷路器配置過(guò)流保護(hù)，延時(shí)時(shí)間為Dtjc ;小方塊代表的斷路器配置過(guò)流保護(hù)，延時(shí)時(shí)間為0 s。
(1) 不發(fā)生越級(jí)跳閘時(shí)的故障處理過(guò)程
如圖(b)所示，當(dāng)用戶開(kāi)關(guān)J下游發(fā)生兩相相間短路時(shí)(長(zhǎng)久性故障)，變電站出線開(kāi)關(guān)S1瞬時(shí)電流速斷保護(hù)不會(huì)啟動(dòng)，只有S1、I、J過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)，由于S1、I、J過(guò)流保護(hù)之間存在延時(shí)時(shí)間級(jí)差配合，J斷路器過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳閘切除故障就完成了故障處理。
如圖(c)所示，當(dāng)分支開(kāi)關(guān)G下游發(fā)生兩相相間短路時(shí)(長(zhǎng)久性故障)，變電站出線開(kāi)關(guān)S1瞬時(shí)電流速斷保護(hù)不會(huì)啟動(dòng)，只有S1、G過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)，由于S1、G過(guò)流保護(hù)之間存在延時(shí)時(shí)間級(jí)差配合，G斷路器過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳閘切除故障就完成了故障處理。
如圖(d)所示，當(dāng)主干線上開(kāi)關(guān)C和D之間區(qū)域發(fā)生兩相或三相相間短路時(shí)(長(zhǎng)久性故障)，由于主干線上沒(méi)有進(jìn)行多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合，需由變電站出線開(kāi)關(guān)S1跳閘切除故障，故障沒(méi)有被隔離在*小范圍之內(nèi)。之后變電站出線開(kāi)關(guān)S1重合失敗，配電自動(dòng)化系統(tǒng)根據(jù)故障信息上報(bào)情況和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌梢?*地判斷出故障就發(fā)生在C和D間，則進(jìn)行修正控制：遙控負(fù)荷開(kāi)關(guān)C、D分閘、遙控變電站出線開(kāi)關(guān)S1合閘、遙控聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)K合閘，從而將故障隔離在*小范圍，如圖(e)所示。
由以上故障處理過(guò)程可以看出，采用繼電保護(hù)與配電自動(dòng)化配合，當(dāng)在具備多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合條件的區(qū)域內(nèi)發(fā)生兩相相間短路時(shí)，則可以將分支和用戶故障限制在就地，不影響上**，僅僅是在主干線故障時(shí)才會(huì)造成全線短暫停電，需要由配電自動(dòng)化系統(tǒng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜褪占降墓收闲畔⑦M(jìn)行修正控制。
(2) 發(fā)生越級(jí)跳閘時(shí)的故障處理過(guò)程
如圖(f)所示，當(dāng)用戶開(kāi)關(guān)J下游發(fā)生三相相間短路時(shí)(長(zhǎng)久性故障)，則有可能會(huì)導(dǎo)致變電站出線開(kāi)關(guān)S1瞬時(shí)電流速斷保護(hù)和用戶開(kāi)關(guān)J過(guò)流保護(hù)均動(dòng)作跳閘，故障雖然切除，但是沒(méi)有將故障隔離在*小范圍。之后變電站出線開(kāi)關(guān)S1自動(dòng)重合閘動(dòng)作，由于故障已經(jīng)被用戶開(kāi)關(guān)J隔離，重合成功，恢復(fù)對(duì)健全區(qū)域供電，將故障隔離在*小范圍內(nèi)，如圖(g)所示。
如圖(h)所示，當(dāng)分支開(kāi)關(guān)E下游發(fā)生三相相間短路故障時(shí)(長(zhǎng)久性故障)，則有可能變電站出線開(kāi)關(guān)S1瞬時(shí)電流速斷保護(hù)越級(jí)跳閘切除故障，而E斷路器不會(huì)分閘。之后變電站出線開(kāi)關(guān)S1自動(dòng)重合閘動(dòng)作，由于故障未被分支開(kāi)關(guān)E隔離，重合失敗。此時(shí)，配電自動(dòng)化系統(tǒng)根據(jù)故障信息上報(bào)情況和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌梢?*地判斷出故障就發(fā)生在分支開(kāi)關(guān)E下游，則進(jìn)行修正控制：遙控分支開(kāi)關(guān)E分閘、遙控變電站出線開(kāi)關(guān)S1合閘，從而將故障隔離在*小范圍，如圖(i)所示。
由以上故障處理過(guò)程可見(jiàn)，雖然在具備多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合條件的區(qū)域發(fā)生三相相間短路時(shí)，繼電保護(hù)有可能越級(jí)跳閘，但是通過(guò)配電自動(dòng)化的修正控制仍可以得到正確的故障處理結(jié)果。
結(jié)論
(1) 對(duì)于變電站出線斷路器未安裝瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的情形，可以實(shí)現(xiàn)用戶(次分支)、分支、變電站出線斷路器三級(jí)級(jí)差保護(hù)配合，實(shí)現(xiàn)用戶(次分支)故障不影響分支，分支故障不影響主干線。而對(duì)于主干線故障則需要依靠集中智能配電自動(dòng)化系統(tǒng)加以處理。繼電保護(hù)配合能夠提高配電自動(dòng)化故障處理性能。
(2) 即使對(duì)于變電站出線斷路器安裝了瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的情形，由于絕大多數(shù)饋線相間短路故障為兩相相間短路，饋線上仍然有一部分區(qū)域具備級(jí)差配合的條件，繼電保護(hù)配合仍有助于提高配電自動(dòng)化故障處理性能。
(3) 對(duì)于不裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的饋線，分布式電源的接入一般不會(huì)破壞其多級(jí)級(jí)差保護(hù)的配合關(guān)系;對(duì)于裝設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的饋線，若分布式電源是從所在母線上的相鄰饋線接入，則會(huì)擴(kuò)大變電站出線開(kāi)關(guān)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍，減少可實(shí)現(xiàn)多級(jí)級(jí)差保護(hù)配合的區(qū)域范圍。
(4) 相鄰饋線故障時(shí)，為了避免本饋線上分布式電源提供的反向故障電流導(dǎo)致過(guò)流保護(hù)誤動(dòng)，需有選擇性地配置方向元件。
