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摘要：为了提高配电网供电可靠性，本文针对本地区配电网运行中存在的问题，结合本地区配电网结构的特点，提出了适用于这类结构的配电网线路定值优化方案。通过实例对优化方案进行了详细分析，结果表明定值优化后能快速恢复负荷，提高配电网供电能力,所建议的优化方案是可行的。
关键词：配电网；保护配置；定值；优化方案
引言
据统计，用户平均停电时间（扣除缺电因素）的90%以上是由配网引起的【1-2】。主网的故障处理基本上依靠继电保护和安全自动装置完成，而在配电网中实现继电保护配合比较困难，这就对配电网的保护配置的合理性及整定原则的适应性提出更高的要求。在配电网继电保护配合方面已取得了一些研究成果：DL/584-2007、GB/T14285-2006 GB/T50062-2008等相关标准中都对3～10kV线路保护的配置进行了规定【3-5】。但在实际当中，各级继电保护配置以及定值整定的不够合理，故障发生后造成越级跳闸和多级跳闸的现象还非常普遍，受到许多因素的影响，接地及短路故障发生率较高。
以本地区配电网为例，配电线路串供的保护级数多，受变电站出线开关限额影响，按照供电方向逐级配合，大部分保护失去选择性，一旦线路故障将导致大面积停电；变电站出线开关设置快速无延时保护，满足了配电网变电站开关出口故障保护动作的快速性，但配电网系统存在1号杆开关与变电站出线开关同时跳闸的非选择性动作，还有一些配电线路过流保护经过多级配合，在手拉手线路的联络开关处往往电流最小，时间最短，在环网时容易误动。等等一系列的问题，制约着配电网线路故障后快速恢复负荷的能力。
1 保护配置对配电线路供电的影响
配电网结构与主网结构不同，接入配电网系统的设备类型较多，有的做为用户专线只带一、二个用户，类似于主网线路；有的呈放射状，多台变压器T接于同一条线路的各个分支上；有的线路短到几百米，有的线路长到几十千米；有的线路由35千伏变电所出线，有的线路由110千伏变电所出线；有的线路上的安装的配电变压器很小，还有的线路上设有环网柜或用户变电所等。由于配电网具备以上的特点，从而造成不同类型的配电网线路上各级保护配置不同。配电线路根据配电网的结构和接线方式的不同，采取不同的配置原则。
1.1多级串供线路保护配置
市区内配电网线路多以电缆接线居多，电缆线路接线方式为环网柜进线、联络间隔采用断路器，馈线采用负荷开关，不利于上下级保护的配合。尤其是多级串供线路，保护配置不当会造成事故范围扩大，这类线路整体原则是按照由变电站向配电网线路方向逐级递减的原则整定，原则上按三级整定，因串供保护级数多，无级差时，为保证选择性只计算前两级保护，存在一旦线路故障将导致大面积停电的风险，对事故跳闸后快速恢复负荷造成一定的影响。以图1为例：
图1为某变电站10千伏配电线路保护配置图。图中已标注具体保护段数及各段定值、时间。本线路串供3级环网柜，环网柜A、环网柜B和环网柜C。每级环网柜均为1进5出配置，环网柜A和环网柜B之间配置柱上开关。按照由变电站向配电网线路方向逐级递减的原则整定，环网柜A进线开关2为第一级保护，主干线20号杆为第二级保护，环网柜B的进线开关8为第3级保护，环网柜C的进线开关14为第4级保护。
图1 某变电站10千伏配电线路保护配置图
按照一般原则整定的该线路存在后2级环网柜失去选择性的问题，如图1所示，环网柜B进线开关8和环网柜C的进线开关14，与上级电源侧时间反配合整定，环网柜B开关8和环网柜C开关14电流Ⅰ段定值只能整定为0秒，这样一旦环网柜C处发生故障，环网柜B和环网柜C会同时跳闸，造成环网柜B失压，扩大事故范围【8】。
1.2架空线路保护配置
架空线路一般在主干线首级开关设有断路器保护，也称为1号杆，离变电站较近，几十米或者几百米。这一类线路，如图2所示：
图2 某变电站10千伏架空线路保护配置图
变电站A出线开关与1号杆距离较近，电流Ⅰ段保护范围伸入1号杆，故变电站A出线开关同1号杆电流Ⅰ段延时相同，存在线路故障时变电站出线开关与配网首级开关1号杆同时跳闸的情况发生。
1.3手拉手线路保护配置
手拉手通常是指不同电源的两条线路，通过联络开关实现负荷专供。若手拉手线保护配置不当，则会造成环网时保护误动。以图3为例：
图3为某变电站A与某变电站B为手拉手线路，正常运行时变电站A供环网柜A、环网柜B、环网柜C负荷，变电站B供环网柜D、环网柜E负荷，热备点在环网柜D开关10，按照一般定值原则整定，过流保护经过多级配合，在手拉手线路的联络开关处电流值最小、时间最短，在环网时易造成因躲不过负荷电流而误动。如图2所示：开关10，电流Ⅱ段整定为电流定值300安、时间0.4秒，该值在整个手拉手线路保护中定值最小、时间最短。
图3 手拉手配电线路保护配置图
2 配电网定值优化方案
分析配电网线路运行中存在的问题，从专业角度入手，提出加强配电网线路开关配置，做好线路保护定值的设定是提高配电网供电可靠性手段之一。继电保护配置应考虑上下级变电站（配电室）的配合关系，并满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，如果由于某种原因（电网运行方式、装置性能等），不能兼顾选择性、灵敏性和速动性的要求，则应在整定时按照如下原则取舍，并简化保护配置【7】。
a.服从上一级电网的运行整定要求，确保主网安全稳定运行；
b.允许牺牲部分选择性，采取重合闸或备自投方式进行补救；
c.保证重要用户供电；
d.保护电力设备的安全。
2.1 结构优化
多级串供电缆线路，在进行10千伏配电网设备设计选型时，要充分考虑设备在电网运行中的可靠性和逐级配合的原则，按照强化分支弱化主干的思路配置保护。配电网电缆线路优化后配置如图4所示：
图4 配电网电缆线路优化配置图
1）将全电缆线路首级环网柜进线开关配置断路器，环网柜另一进线及联络开关配置负荷开关，馈线开关尽量配置断路器。
2）环网柜内负荷开关配置多、断路器配置少，改进为环网柜内重负荷出线配置断路器，轻负荷用户馈线仍使用负荷开关。
3）若电缆分支箱带断路器间隔，则使用该断路器作为进线开关，改进为接入上级环网柜负荷开关间隔，若电缆分支箱无断路器间隔，则接入上级环网柜断路器间隔。
2.2 定值优化
2.2.1 多级串供线路
图6中主干线20#杆处无其它分支负荷，为简化配合，减少级差，该保护整定为退出。若环网柜C出口处发生故障时，环网柜C开关14跳闸，因与上级开关保护有0.1秒级差，这样就保证了一定的选择性，避免了事故扩大的情况发生。
图8 手拉手配电线路优化后保护配置图
3 实施成效
通过配电网线路保护定值优化，配电网一次故障多级开关同时跳闸情况大幅减少，2014年此类跳闸情况发生12次，2015年此类跳闸情况发生2次。对比保护定值优化前后事故跳闸情况，同一线路相同区域故障时，线路跳闸隔离故障范围明显减小，故障时仅分支开关跳闸或线路出口开关跳闸，参照示例图6：
图6 环网柜C911线路故障示例图
定值优化前，当环网柜C911线路故障时，环网柜B901、环网柜C901、911开关同时跳闸，导致环网柜B和环网柜C失压，停电范围扩大。定值优化后，当环网柜C911线路故障时，仅环网柜C911开关跳闸，直接隔离故障区域，确保非故障区域线路的供电可靠性。
结合配电自动化系统建设，配电网线路保护定值优化能够解决结构复杂线路保护配置和保护无法满足上下级配合等情况，由保护动作缩小故障范围，再通过配电自动化系统确定故障区域，并遥控隔离故障，并恢复正常线路供电，大大提升故障处理效率，参照示例图7：
图7 环网柜C914线路故障示例图
定值优化前，当环网柜C913线路故障时，环网柜C914负荷开关无保护，环网柜B901、环网柜C901、911开关同时跳闸，导致环网柜B和环网柜C失压，停电范围扩大。定值优化后，当环网柜C911线路故障时，仅环网柜C901开关跳闸，同时根据配电自动化系统判断故障范围后，遥控将环网柜C914开关断开，隔离故障区域，送上环网柜C901开关，恢复非故障区域正常供电，故障停电范围大幅缩小。
4 结论
10千伏配电网线路继电保护的配置虽然简单，但由于线路的复杂性和负荷的多变性，在保护配置及定值整定上的差异直接影响故障处理的效率。本文结合本地区配电网结构特点，从保护配置对配电线路供电的影响入手，提出强化分支，弱化主干”配置思路，优化配电网结构及线路保护定值后，利于保护定值整定，弥补了线路因串供级数多无级差，造成保护失配的问题。
目前该优化方案已在本地区应用，运行情况良好，具有很好的理论意义和实用价值。配电网线路保护定值配置及整定方案虽对现有配网线路具有普遍适应性，但是针对实际运行情况，对特殊线路的特殊区域应进行配网保护跳闸布点的适当调整。
参考文献：
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[4] GB/T14285-2006 继电保护和安全自动装置技术规程[S].
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[7] 天津大学，贺家李，宋从矩合编. 电力系统继电保护原理（第三版）.北京，中国电力出版社，1994.10.
[8] 刘健，同向前，张小庆，郭琳云，张志华，刘超. 配电网继电保护与故障处理，中国电力出版社.
论文作者:伊波
论文发表刊物:《电力设备》2016年第17期
论文发表时间:2016/11/10
标签：线路论文; 环网柜论文; 配电网论文; 故障论文; 变电站论文; 定值论文; 负荷论文; 《电力设备》2016年第17期论文;