其作用是消除或减轻故障对配电网及其元件的危害,避免故障引起的停电或缩小故障停电范围。因早期的保护装置采用电磁型继电器构成,因此也称继电保护。
配电网继电保护
检测配电网故障或异常运行状态,向所控制的断路器发出切除故障元件的跳闸命令或者向运行人员发出告警信号的自动化措施与装备。
- 英文名称
- relay protection of distribution network
- 所属学科
- 电气工程
通常分为动作于配电网故障的继电保护装置与动作于配电网异常运行状态的安全自动装置两大类。配电网中应用的继电保护装置主要包括电流保护装置、电流差动保护装置、小电流接地选线装置等;安全自动装置主要包括低频减载保护装置、低压减载保护装置、配电网自动重合闸装置、电源备自投装置。继电保护与安全自动装置是保证配电网安全运行与可靠供电的基本装备,其动作特点是非调节性的(即突然投入或切除某一元件),并且要求快速动作。
装置的构成包括测量、逻辑判断、执行三部分。经历了由电磁型机械元件构成的电磁型、整流二极管构成的整流型、半导体分立元件或集成电路构成的静态型与微处理器构成的微机型装置四个发展阶段。现代保护装置硬件采用高性能微处理器、数字处理芯片与大规模集成电路,软件设计以实时多任务操作系统为基础并采用模块化结构,其功能以及可靠性与管理维护的方便性不断提高。
继电保护装置采集并处理配电元件的运行参数(如电流、电压等),提取故障量并进行状态判别,在配电网元件故障或出现异常运行状态时,发出跳闸命令或告警信号。包括配电网电流保护、熔断器保护、配电线路纵联保护、配电网广域保护、非有效接地系统单相接地保护、分界开关保护、分布式电源并网保护、配电网自动重合闸等。
故障量是用来判别电力元件故障或电网异常运行状态的物理量,随被保护对象不同而异。线路与配电变压器保护普遍使用工频电气量作为故障量,如反应工频电流显著增加的过电流保护。对于双端供电的线路,还借助连接两端变电站或开关的通信通道,相互传输物理量或继电保护行为信息,实现对线路的保护。对于油浸式配电变压器,可以用油中气体含量作为故障量,构成气体保护。对于低频减载保护,通过检测母线电压的频率绝对值下降或频率变化率为负来判断电力系统是否趋于频率崩溃;而低压减载保护则通过检测电压绝对值的下降来判别系统是否出现严重的无功缺额或趋于电压崩溃。利用故障产生的暂态量作为判据的保护已研制完成。
包括可靠性、快速性、选择性、灵敏性和经济性五个方面。①可靠性。包括可信赖性和安全性。可信赖性要求保护装置在设计要求其动作的情况下能够正确地完成动作,安全性要求在非设计要求其动作的其他所有情况下可靠地不动作。②快速性。以允许的可能最快的速度反应故障并发出断路器跳闸命令。动作速度越快,为防止误动采取的措施越复杂,成本也相应地越高,因此,在配电网中,往往根据故障及其影响的严重性允许带有一定的延时动作。③选择性。仅将故障元件从电网中切除,使无故障部分继续运行,尽量缩小停电范围。④灵敏性。保护装置对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力,通常用灵敏系数衡量。⑤经济性。在满足配电网安全运行与供电质量要求的前提下,合理配置。选型继电保护装置,以尽量降低投资与管理维护成本。
①保护原理与配置相对简单,并不追求超高速动作(如动作时间在一周波以内)。因为配电网多采用辐射形供电方式,网络结构比较简单,其故障一般不会对电力系统的稳定运行产生实质性威胁。②采用集继电保护与测控功能于一体的综合自动化装置,简化二次回路,以减少投资与管理维护工作量。
未来配电网继电保护装置及其配置将更为完善,以尽可能地减少故障引起的停电与电压暂降给用户带来的损失,如部署分界开关保护以避免用户侧支线故障引起主干线路停电;应用纵联保护以避免线路末端故障时延时跳闸造成的长时间电压暂降。继电保护装置与其他测量控制与自动化功能共享平台,进一步向模块化、标准化的综合自动化装置发展。装置配备网络通信接口,互相之间能够快速交换数据,实现基于分布式智能的广域保护。此外,还要解决分布式电源并网保护以及有源配电网故障电流双向流动带来的问题。