王波　李芳芳　張南

摘要 ：配電系統(tǒng)與電網(wǎng)區(qū)塊并聯(lián)時(shí)會(huì)對(duì)配電系統(tǒng)造成重大的影響，例如增加的故障電流可能造成斷路器容量不足而失效、故障電流的方向改變?cè)斐杀Ｗo(hù)電驛誤動(dòng)作，因此必需重新配置系統(tǒng)中的主保護(hù)電驛、后衛(wèi)保護(hù)電驛及協(xié)調(diào)時(shí)間區(qū)間，將斷電時(shí)間及斷電區(qū)域減至最小并將未受損的區(qū)域做快速的隔離。

探討并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生三相短路故障或單相接地故障的情形，并使用線性規(guī)劃法完成保護(hù)協(xié)調(diào)優(yōu)化。電網(wǎng)區(qū)塊進(jìn)入模式后，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改變時(shí)的保護(hù)協(xié)調(diào)策略。

關(guān)鍵詞 ：電網(wǎng) 自動(dòng)化 保護(hù) 協(xié)調(diào) 研究1.電網(wǎng)

電網(wǎng)是將分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備、及控制裝置結(jié)合形成一可控的獨(dú)立供電系統(tǒng)，并聯(lián)在大電網(wǎng)中亦可視為一可控單元。對(duì)用戶而言電網(wǎng)可滿足以下的需求：降低饋線損耗、保持本地電壓穩(wěn)定、增加本地可靠性[1]，本文中則是視為一可控區(qū)塊與放射型配電系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.配電系統(tǒng)架構(gòu)

配電系統(tǒng)考慮電業(yè)規(guī)劃、建置成本與供電可靠性…等需求，因?yàn)閰^(qū)域需求的不同，有著不同的形態(tài)，而放射型配電系統(tǒng)為最簡單的配電架構(gòu)，目前國內(nèi)的配電系統(tǒng)主要為放射型配電系統(tǒng)如圖1所示，因而本文也以此討論為主。

主變壓器二次側(cè)端使用MainCB保護(hù)，饋線上使用FCB保護(hù)而分歧在線四路開關(guān)使用四路開關(guān)上的LCB保護(hù)，末端高壓客戶端的責(zé)任分界點(diǎn)前可使用保護(hù)電驛或熔絲開關(guān)保護(hù)，如圖1所示。

3.系統(tǒng)的保護(hù)協(xié)調(diào)

在故障發(fā)生時(shí)，為保護(hù)系統(tǒng)上設(shè)備不受損壞因此在故障發(fā)生時(shí)必需快速隔離故障區(qū)域因此會(huì)在系統(tǒng)中加裝保護(hù)電驛，且隔離區(qū)域必需最小，因此對(duì)保護(hù)電驛動(dòng)作方式有所規(guī)范[2]。在本文配電系統(tǒng)中加裝的保護(hù)裝置為過電流保護(hù)電驛，其動(dòng)作原則為：

1.需快速隔離故障區(qū)域。

2.主保護(hù)電驛需比后衛(wèi)保護(hù)電驛快動(dòng)作。

過電流電驛，依照時(shí)間-動(dòng)作電流特性曲線分為適度反時(shí)型（MI）、超反時(shí)型（VI）與極度反時(shí)型（EI）三種類型，公式（3-1）為其統(tǒng)一公式，依照不同類型有不同的保護(hù)系數(shù)。

如表1所示為過電流電驛各類型特性曲線不同的電驛系數(shù)，依照使用電驛的形式不同代入不同的系數(shù)。而本文中則是選用了超反時(shí)型、極度反時(shí)型兩種類型。保護(hù)協(xié)調(diào)還需注意過電流保護(hù)電驛協(xié)調(diào)時(shí)的時(shí)間間隔（CTI），過電流電驛的間協(xié)調(diào)時(shí)間間隔一般為0.2～0.5秒，其時(shí)間包括主保護(hù)斷路器啟斷時(shí)間（0.08秒）、后衛(wèi)保護(hù)電驛慣性轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間（0.1秒）及安全系數(shù)（0.22秒），因此一般CTI設(shè)定為0.3秒，但是因?yàn)椴煌褪降谋Ｗo(hù)電驛會(huì)有不同的間隔時(shí)間，若使用數(shù)位式電驛時(shí)則可忽略后衛(wèi)保護(hù)電驛慣性轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間的0.1秒，故在此CTI設(shè)定為0.2秒而以熔絲為主保護(hù)，保護(hù)電驛為后衛(wèi)保護(hù)時(shí)，主保護(hù)熔絲的最大清除時(shí)間保持0.3秒的間隔，但熔絲總清除時(shí)間在1秒以下時(shí)，兩者差距可縮短至0.1秒。

4. 軟件仿真

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)線路上的電流值會(huì)急速升高，此時(shí)需迅速將故障隔離，否則將會(huì)對(duì)系統(tǒng)及設(shè)備造成危害。本文中在PSCAD架構(gòu)的配電系統(tǒng)中仿真三相短路故障及單相接地故障，利用故障時(shí)所產(chǎn)生的故障電流數(shù)據(jù)，以此數(shù)據(jù)規(guī)劃配電系統(tǒng)的保護(hù)協(xié)調(diào)。

圖2、3、4為模擬MainCB1的保護(hù)電驛在不同情況下發(fā)生近端故障時(shí)，故障在7秒時(shí)發(fā)生，持續(xù)1秒，在PSCAD上量測MainCB1的IED所量測到的故障電流波形。

5.三相短路故障

本節(jié)模擬三相短路故障發(fā)生于各故障點(diǎn)上時(shí)，所產(chǎn)生的故障電流并取得三相短路故障電流數(shù)值，在高壓客戶端部分可使用保護(hù)電驛或熔絲開關(guān)保護(hù)。

6.總結(jié)

故障電流可看出電網(wǎng)區(qū)塊的并網(wǎng)與否會(huì)因電網(wǎng)區(qū)塊的電流方向而造成故障電流的大小改變，證實(shí)配電系統(tǒng)的保護(hù)協(xié)調(diào)在有電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)需做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，才能確實(shí)地對(duì)系統(tǒng)上的設(shè)備做到確實(shí)的保護(hù)，而我們使用線性規(guī)劃法執(zhí)行保護(hù)協(xié)調(diào)優(yōu)化，并調(diào)整其中不符保護(hù)協(xié)調(diào)曲線的跳脫時(shí)間，完成其保護(hù)協(xié)調(diào)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張保會(huì)，尹項(xiàng)根主編.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)[M]. 中國電力出版社， 2005

[2] 張全元主編.變電運(yùn)行現(xiàn)場技術(shù)問答[M]. 中國電力出版社， 2003

作者簡介：

王波（1971，4，29—），男，工作單位 ：濱州供電公司，學(xué)歷 ：大專，職稱 ：高級(jí)技師，研究方向 ：電力自動(dòng)化、數(shù)據(jù)網(wǎng)。