配网线路保护定值自适应整定方法研究

党彬，王振华，王静

国网河南省电力公司安阳供电公司

摘要：自适应继电保护是配电系统自动化安全保障体系的重要部分，根据配电系统运行方式的改变实时调整线路保护定值，实现配电网故障准确切除，对于提高配电系统安全稳定运行有着重要意义。本文提出一种基于智能联络开关的配电线路保护定值自适应整定方法，以智能联络开关为管理中心，获取分段开关的遥信、遥测数据，确定故障位置，并重新计算分段开关的整定值，实现配网线路开关保护定值的自适应整定；并通过仿真分析验证了方法的有效性。

关键词：自适应继电保护 智能联络开关 整定

中图分类号：TM774 文献识别码：A

配电线路保护是保障电力系统安全、稳定运行的关键，而传统的配电线路保护定值都是采用事先整定的方式，配电系统在运行过程中几乎不再改变，具有可靠性差、准确性低等弊端^[1]。近年来，配电系统逐渐向自动化发展，自适应继电保护也成为配电网自动化系统中的重要研究内容。传统继电保护开关整定值确定后不再根据配电系统的运行状态发生改变，具有一定的局限性，而自适应继电保护可以根据配电系统的运行状态实时的改变整定值，能更好的识别配电线路故障，保障配电系统的安全、稳定运行^[2]。

文献[3]提出了一种面向配电线路保护的智能终端单元STU（smart terminal unit），该方法在配电线路各个开关处配置STU，通过STU对采集到的电流、各个开关的数据实时交互，实现对开关的整定值的改变，从而保护配电线路，此种方法虽然可是实现自适应整定，但是投入资金高、经济性较差。

为了解决上述问题，加强配网线路保护定值整定对配电系统运行方式改变的响应能力，本文提出一种基于智能联络开关的配网线路保护定值自适应整定方法，以智能联络开关为核心，获取各个分段开关的遥信、遥测数据，确定故障位置，并重新计算分段开关的整定值，实现配网线路开关保护定值的自适应整定。

1 配网线路保护定值自适应整定的基本原理

基于智能联络开关线路定值整定，核心是根据智能联络开关的管理、控制功能，实现对分段开关保护定值的整定、信息传送和控制。当配网线路发生短路故障时，智能联络开关立即判断短路位置，建立自适应定值模型，并结合配电网的实时状态，对各分界开关定值进行重新整定，将新的定值通过网络传输到各个分段开关，从而保障配电线路的安全、稳定运行。

2配网线路保护定值自适应整定方案

2.1配电线路保护定值自适应整定流程设计

结合智能联络开关的基本原理对配电线路保护定值自适应整定流程进行设计，如图1所示。具体包括以下步骤：

（1）判断故障点

智能联络开关一般处于热备用的状态，当配电线路发生短路故障时，智能联络开关会立即切换到运行状态，获取到各个分段开关的遥信状态，并根据电流的方向判断故障点的位置。

（2）整定定值计算

智能联络开关根据故障点的位置，建立自适应整定模型，计算新的运行方式下各个分段开关的整定定值。

（3）开关定值整定

智能联络开关将计算的整定定值结果传输至各个分段开关，实现各个分段开关定值的实时整定，保证整定值与线路新的运行方式匹配，实现对配电线路的保护。

图1 智能联络开关工作流程图

2.2配电线路保护定值自适应整定算法

本小节对配电网三段式过电流保护以及整定值计算进行介绍。配电线路保护通常是采用三段式过流保护，包括电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护^[4]。以定时限过电流保护为例对保护定值自适应整定算法进行介绍，具体包括三个步骤：动作电流自适应计算、动作时间自适应计算以及数据驱动自适应调整计算^[5]。

步骤一：动作电流自适应计算

如图2所示，分段开关A、B、C、D，故障点k1、k2、k3、k4，I_k为短路电流，L为线路，Z_smax、Z_smin为线路最大、最小运行方式，_、、 分别为A-B、B-C、C-D段线段的最大短路电流值。

图2保护定值整定计算图

可计算得到第i个分段开关的定时限过电流保护的整定值如下式所示。

（1）

式中， 为可靠系数，取值范围为1.2~1.3； 为x-y段线路的最大短路电流值。

步骤二：动作时间自适应计算

定时限过电流保护动作时间不大于100ms，因此每级分段开关动作时间差按照100ms来进行计算。

步骤三：数据驱动自适应调整计算

智能联络开关实时获取到故障点的位置、各个区间线路电流方向、阻抗等数据，自主计算电流整定值。

3结论

针对现有配电线路保护定值整定可靠性低等问题，本文提出的一种以智能联络开关为核心的配电线路保护定值自适应整定方法。当配电线路发生短路故障时，智能联络开关根据线路故障信息计算各个分段开关的整定值，并传输至各个分段开关。该过程可以实现线路开关保护定值的自适应整定，保证配电线路运行的可靠性。

参考文献

1. 赵华. 配电系统保护定值实际整定技术探讨[J]. 电工技术, 2019(13):3.

2. 李新文, 钱绍蕊. 继电保护设备的现状及发展[J]. 科技与生活, 2012(24):2.

3. 邹贵彬, 高厚磊, 许春华,等. 馈线自动化自适应快速保护控制方案[J]. 电网技术, 2013, 37(10):6.

4. 徐子熠. 基于ARM的微网继电保护的研究[D]. 河北科技大学, 2015.

5. 周勐，张波，刘日亮等. 基于数据驱动的线路保护定值自适应整定方法研究[J]. 电力系统保护与控制，2017，45(24)：50-56.

作者简介：

党彬（1974-），男，本科，高级工程师，电力系统自动化；

王振华（1987-），男，硕士，高级工程师，电力系统自动化；

王静（1988-），女，本科，工程师，电力系统自动化。